光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)仿真平臺(tái)搭建及其公平性研究.pdf

1、目前已經(jīng)提出了三種光交換技術(shù)：光線路交換(OCS)、光分組交換(OPS)和光突發(fā)交換(OBS,Optical Burst Switching)。光突發(fā)交換結(jié)合了光線路交換和光分組交換的優(yōu)點(diǎn),又克服了兩者的不足,很有希望成為IP over WDM的解決方案。本文對(duì)TCP流量和UDP流量接入OBS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)OBS網(wǎng)絡(luò)在接入這兩種流量時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的公平性問(wèn)題。TCP的擁塞控制機(jī)制不完全適應(yīng)OBS網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度和丟包策略,因此當(dāng)OBS網(wǎng)

2、絡(luò)中出現(xiàn)丟包時(shí),TCP會(huì)自發(fā)地降低發(fā)送速率,從而導(dǎo)致TCP吞吐量被抑制在較低的水平。為了改進(jìn)OBS網(wǎng)絡(luò)的公平性,本文對(duì)OBS網(wǎng)絡(luò)的信道調(diào)度機(jī)制作了一定改進(jìn)：在邊緣節(jié)點(diǎn)處,將TCP分組和UDP分組分開組包,在核心節(jié)點(diǎn)處,采用保護(hù)TCP流量的丟包策略,從而有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的公平性。為了驗(yàn)證引入公平性機(jī)制的OBS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能,并得到更加貼近真實(shí)網(wǎng)絡(luò)情況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文分析了網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS的仿真(Emulation)功能,并進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)

3、展和完善。在此基礎(chǔ)上搭建了OBS-NSE多機(jī)聯(lián)合仿真(Emulation)平臺(tái)。該平臺(tái)上的OBS網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)、三個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,負(fù)載業(yè)務(wù)采用TCP協(xié)議和UDP協(xié)議。OBS-NSE平臺(tái)將真實(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載接入仿真環(huán)境中的OBS網(wǎng)絡(luò),得到了更加接近真實(shí)的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文對(duì)多機(jī)仿真和單機(jī)模擬的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,當(dāng)接入負(fù)載較小時(shí),兩者的結(jié)果比較相近,而接入的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較大時(shí),受實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的影響,多機(jī)仿真平臺(tái)下的吞吐量要小于單機(jī)模擬平臺(tái)下的吞

4、吐量。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,OBS-NSE平臺(tái)的Emulation功能會(huì)受到真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的影響,因此能夠更好地反映真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的狀況。我們?cè)贠BS-NSE仿真平臺(tái)上進(jìn)行公平性機(jī)制的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。相等速率的TCP流量和UDP流量同時(shí)接入OBS網(wǎng)絡(luò),兩者的速率同步提高時(shí),接入傳統(tǒng)OBS網(wǎng)絡(luò)的UDP流量的吞吐量隨著自身速率的提高線性增長(zhǎng),而TCP吞吐量在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到0.2以后即被抑制在恒定的值附近,進(jìn)入飽和狀態(tài)。將公平性機(jī)制引入OBS網(wǎng)絡(luò)后,UDP的

5、吞吐量依舊保持著近似線性的增長(zhǎng),公平性機(jī)制對(duì)UDP流量的影響不大,而它對(duì)TCP的影響非常顯著,TCP吞吐量進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)的值提高到原先的3.8倍左右,約5.8dB。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地佐證了公平性機(jī)制在改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)性能、提高網(wǎng)絡(luò)公平性方面的作用。要更加嚴(yán)格地檢驗(yàn)公平性機(jī)制的有效性,我們應(yīng)該搭建實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。然而搭建實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)需要更多的設(shè)備投入。同時(shí),OBS-NSE多機(jī)仿真平臺(tái)本身的性能存在著可以提升的空間,OBS網(wǎng)絡(luò)的公平性也還需要更多的探