光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)時(shí)不時(shí)梳理技術(shù).pdf

1、光突發(fā)交換(OBS)是近年來新出現(xiàn)的一種光交換技術(shù)。因?yàn)楣饴方粨Q(OCS)不能適應(yīng)目前高速增長(zhǎng)且具有突發(fā)特征的IP業(yè)務(wù),光分組交換(OPS)又因?qū)馄骷筮^高,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)商用,所以結(jié)合了光路交換和光分組交換的優(yōu)點(diǎn)并克服了它們的部分缺點(diǎn)的OBS被認(rèn)為是滿足當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)核心層帶寬需求的最佳選擇。
　　 但OBS技術(shù)在實(shí)用化道路上也遇到了光器件能力不足,網(wǎng)絡(luò)丟包率過高等問題。本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)OBS網(wǎng)絡(luò)的架

2、構(gòu)和路由技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究,希望借助構(gòu)建更合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和借助更有效的路由技術(shù)來降低OBS網(wǎng)絡(luò)在解決突發(fā)包沖突時(shí)對(duì)光器件的依賴性及網(wǎng)絡(luò)丟包率過高等問題,加速OBS技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。歸納起來,全文的主要研究工作如下:
　　 1.解決環(huán)形OBS網(wǎng)絡(luò)中的丟包問題
　　 造成OBS網(wǎng)絡(luò)丟包率居高不下的因?yàn)?除了當(dāng)前光器件能力與需求存在的巨大落差外,在一開始就將OBS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境設(shè)置的太復(fù)雜也是一個(gè)很重要的因?yàn)椤?br>　　

3、 環(huán)形是通信網(wǎng)絡(luò)最常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。相對(duì)于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)包對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度要明顯小得多,而且利用多個(gè)相切或相交的環(huán)也能滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)需求。同時(shí),環(huán)形網(wǎng)絡(luò)還具有普通網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)所不具備的某些優(yōu)勢(shì),比如快速保護(hù)能力等。因此在當(dāng)前的技術(shù)條件下,首先考慮解決環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)包丟包問題,然后再考慮如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀組網(wǎng)將更具有可操作性。
　　 根據(jù)環(huán)形OBS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),本文提出了一種突發(fā)包調(diào)度策略,只需使用一個(gè)深度與突發(fā)包尺

4、寸相當(dāng)?shù)墓饩彺婢湍軌蚪鉀Q環(huán)形OBS網(wǎng)絡(luò)中的丟包問題,這幾乎達(dá)到了在異步網(wǎng)絡(luò)中利用緩存插入法解決突發(fā)包沖突問題所需光緩存的底線。我們通過理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo),建立了相應(yīng)的突發(fā)包丟失概率的精確數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明了使用我們的調(diào)度策略完全可以以很低的代價(jià)將OBS環(huán)網(wǎng)的突發(fā)包丟包率降低到可以忽略的程度。
　　 2.環(huán)形OBS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)
　　 由于以前一直不能較好地解決OBS網(wǎng)絡(luò)丟包問題,因而更進(jìn)一步對(duì)OBS網(wǎng)絡(luò)

5、架構(gòu)問題的討論就更加不足。現(xiàn)在既然我們可以在環(huán)形OBS網(wǎng)絡(luò)中依賴少量光緩存就解決突發(fā)包丟包問題,那么參考現(xiàn)有分組交換環(huán)網(wǎng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)合適的OBS環(huán)網(wǎng)就成為可能。本文參考IEEE802.17彈性分組環(huán)(RPR)設(shè)計(jì)了彈性光突發(fā)環(huán)(ROBR)。ROBR繼承了RPR高帶寬利用率、公平性、健壯性等特點(diǎn)。通過理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo),我們給出了在ROBR中端到端時(shí)延的數(shù)學(xué)模型,并通過仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試了ROBR的帶寬利用率、丟包率、端到端時(shí)延、時(shí)延波動(dòng)性等

6、多項(xiàng)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ROBR各性能指標(biāo)都比較令人滿意。
　　 3.網(wǎng)狀OBS網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
　　 考慮現(xiàn)實(shí)中光纖資源、管理維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商之間的互聯(lián)互通等諸多因素,單純的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)往往難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,RPR本身在這方面也存在較大缺陷。能否按復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行組網(wǎng)是決定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是否可以成為理想核心網(wǎng)解決方案的一個(gè)重要因素。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)了ROBR的橋接節(jié)點(diǎn)。利用ROBR的橋接節(jié)點(diǎn),可以將多個(gè)ROBR相交或相切

7、組成復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),并保持高帶寬利用率、低時(shí)延、快速的業(yè)務(wù)保護(hù)能力等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)雜組網(wǎng)能力使ROBR可以成為一個(gè)跨城域網(wǎng)和核心網(wǎng)的完整光突發(fā)交換解決方案,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端的全透明傳輸。
　　 4.OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)梳理及路由技術(shù)研究
　　 在WDM網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)梳理是近來討論十分熱烈的一個(gè)課題,通過將次波長(zhǎng)業(yè)務(wù)合理地匯聚成為波長(zhǎng)再進(jìn)行傳送可以降低網(wǎng)絡(luò)成本和提高網(wǎng)絡(luò)性能。OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)也是WDM網(wǎng)絡(luò),合理地將突

8、發(fā)包/光分組進(jìn)行匯聚,再以波長(zhǎng)為單位進(jìn)行交換能夠降低OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的處理負(fù)載,并能夠通過減少?zèng)_突發(fā)生的次數(shù),降低丟包率和端到端時(shí)延。本文提出一種基于虛節(jié)點(diǎn)的OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)梳理方法,通過改進(jìn)OSPF路由協(xié)議,使OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)源節(jié)點(diǎn)在為光突發(fā)包/光分組選擇路由的同時(shí)也選擇出合適的發(fā)送波長(zhǎng),從而使離散的光突發(fā)包/光分組在某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)處匯聚成為波長(zhǎng),降低光突發(fā)包/光分組在其后路由上被處理次數(shù)和發(fā)生沖突的次數(shù),以獲得