光分組交換若干關鍵技術的研究.pdf

1、目前的通信網(wǎng)現(xiàn)狀是并存光傳輸與電交換兩個子網(wǎng)，兩個子網(wǎng)之間大量的光/電接口適配和速率匹配操作，降低了網(wǎng)絡資源利用率，降低了網(wǎng)絡性能。針對這些問題，人們提出了多種解決方案。其中，光分組交換(OPS)技術以其高速、透明和交換粒度適中等特點被普遍認為是一種能實現(xiàn)電網(wǎng)絡與光傳輸網(wǎng)絡無縫連接的理想解決方案。光分組交換是在可以預見的將來光交換技術的發(fā)展方向。因此，本文將對光分組交換的若干關鍵技術進行研究，主要內容包括： 在第二章，研究了基于

2、空分交換的光分組交換節(jié)點結構。針對已有交換結構的不足，為了充分利用光分組沖突解決資源，本章提出一種使用反饋式WDM光緩存和反饋式可調波長變換器(TWC)的光分組交換節(jié)點結構(FWBFWC)。反饋式WDM光緩存由一組光纖延遲線(FDL)組成，每根FDL中可以同時使用多個波長對發(fā)生沖突的光分組進行緩存。反饋式的TWC有兩種功能：第一種功能是把發(fā)生沖突的光分組變換到目的輸出端口的空閑波長上進行輸出；另一種功能是把發(fā)生沖突的光分組變換到WDM光

3、緩存內空閑的波長上進行緩存；這兩種功能是通過一組光開關來進行切換的。為了有效地利用FDL和TWC，本章還提出兩種控制算法，即Fiber-First算法和Wavelength-First算法。本章采用仿真實驗的方法對所提出的結構和控制算法進行研究，研究結果表明：在配置少量的FDL和TWC時，F(xiàn)WBFWC結構就可以獲得很好的性能；在多數(shù)情況下，Wavelength-First算法的性能要好于Fiber-First算法。 在第三章，研

4、究了WDM光緩存中光分組的調度算法。對于輸出式WDM光緩存，已有的調度算法都是針對當交換節(jié)點配置有全波長變換器(FRWC)而提出的，然而在實際的節(jié)點配置中更可能使用的是有限波長變換器(LRWC)。針對這個特點，本章在兩種已有的調度算法(MINL算法和MING算法)的基礎上，提出了四種改進的調度算法，即MINL-CM、MINL-GM、MING-CM和MING-GM調度算法，并使用仿真實驗的方法對它們的性能進行評估。對于共享式WDM光緩存，

5、由于FDL競爭的存在，使得其緩存性能并不理想。對此，本章首先提出一種有限貪婪緩存控制策略(LGM)，然后基于該緩存控制策略提出四種簡單有效的分組調度算法，即SQLGM、IQLGM、MOV和SQCOV。最后，同樣使用仿真實驗的方法對這四種調度算法的性能進行評估。 在第四章，研究了共享式WDM光緩存的容量擴展方法。對于共享式WDM光緩存，由于FDL競爭的存在，會在輸出端口引入額外的空隙，從而惡化了交換節(jié)點的性能。這種性能的惡化可以通

6、過使用適當?shù)姆纸M調度算法來補償，但在一定的緩存容量下這種補償總是有限的。顯然，擴大WDM光緩存的容量可以進一步補償這種影響。因此，本章對共享式WDM光緩存容量的擴展方法進行研究。提出了兩種基于內部波長的緩存擴展方法，即，完全內部波長方法(FRIWM)和部分內部波長方法(PRIWM)，并對它們的性能進行評估。研究了兩種基于FDL的緩存擴展方法，即遞增模式(IM)和重復模式(RM)。研究結果表明，這幾種不同的緩存擴展方法分別適用于不同的業(yè)務

7、負載。最后，結合這幾種緩存擴展方法的優(yōu)點，本章還提出一種混合式WDM光緩存擴容方法，即IM-PRIWM，仿真實驗結果表明IM-PRIWM在不同的負載下都能有效地提高共享式WDM光緩存的性能。 在第五章，研究了光分組組裝性能。現(xiàn)有的光分組組裝算法都沒有考慮光開關穩(wěn)定響應時間的影響，在目前光器件水平下，這顯然很不合實際。本章首先分析了光開關穩(wěn)定響應時間對光分組交換性能的影響，然后對現(xiàn)有兩種常用光分組組裝算法(Timer-Based算

8、法和Threshold-Based算法)進行改進，提出考慮穩(wěn)定響應時間的組裝算法，即Timer-Based-ST算法和Threshold-Based-ST算法。通過仿真研究不同的組裝控制參數(shù)對組裝性能的影響，并在歸一化的基礎上，得出優(yōu)化的組裝參數(shù)。這些參數(shù)對于實際的光分組組裝具有參考價值。 最后在本文的附錄A和附錄B中，介紹了作者在攻讀博士學位期間參與構建的多波長光標記分組交換(MλOLPS)試驗系統(tǒng)及作者所負責的工作。