支持突发粒度新型光交换技术地研究

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1、StudyonaNewBurst-enabledOpticalSwitchingTechnologyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofDoctorofEngineeringByShengHuangSupervisorbyProf.KepingLongMajor:CircuitandsystemCollegeofCommunicationEngineeringo

2、fChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober2008中文摘要摘要随着网络业务的爆炸式增长和密集波分复用(DWDM)技术的广泛使用，光网络及光交换成为了人们研究的热点。光交换可以消除电交换中的光/电/光环节，提高交换能力，突破当前传输网络的交换瓶颈。光突发交换(OBS)结合了光电路交换和光分组交换的优点，同时避免了它们的不足，是下一代光网络中一种非常有前景的光交换方案。本文探讨了OBS网络的基本原理，分析了OBS网络的数据信道调度算法、汇聚算法和服务质量(Q

3、oS)机制。并提出了OBS网络的一种基于最近可用未调度信道(LAUC)的批调度算法、一种基于批调度的成比例区分QoS机制和可降低OBS网络实时业务时延的管道机制。在此基础上，研究支持突发粒度的新型光交换技术，包括支持突发粒度和波长粒度的混合光交换技术和支持突发粒度的多粒度光交换技术。为了充分发挥光突发交换和光电路交换的优点，及更好地满足业务的服务质量，提出了自适应混合光交换。为了有效降低光交换的节点成本，本文设计了一种包含光分插复用器(OADM)的多粒度光交叉连接结构，并提出了支持突发粒度的多粒度

4、光交换方案，包括节点结构、路由策略、波带分配方案。具体而言，本文创新性的研究工作如下：(1)提出了一种基于LAUC的批调度算法(BS-LAUC)。数据信道调度算法是OBS网络的关键算法。目前提出的LAUC算法复杂度低但突发丢失率高，而最近未使用信道带空填充(LAUC-VF)算法突发丢失率低但复杂度高。缺乏一种突发丢失率和算法复杂度都比较低的调度算法。针对这种情况，论文在LAUC算法的基础上，提出了一种采用突发到达调度顺序的批调度算法。BS-LAUC算法首先缓存多个突发控制包，当最大缓存时间到达时，

5、根据突发到达顺序对缓存中的突发控制包进行批调度处理，并采用LAUC算法来为突发预留信道资源。在LAUC算法的基础上，BS-LAUC算法只增加了突发控制包缓存和改变了LAUC算法的调度顺序，其计算复杂度与LAUC一样低。仿真结果表明BS-LAUC算法的突发丢失率比LAUC算法要低，当最大缓存时间为推导出的最优值时（即为偏置时间的最大差值），它的突发丢失率比LAUC-VF算法还要低。(2)提出了一种基于批调度的成比例区分机制(PDS-BS)。OBS如何为多种优先级的网络业务提供不同的服务质量要求，是O

6、BS网络的一个研究热点。成比例区分QoS机制能方便网络运营商通过调节成比例区分因子来控制不同优先级的相对服务质量。PDS-BS采用了批调度的思想来降低突发丢失率。并根据从成比例区分模型推导出的各业务类期望突发丢失率，采用了抢占方法来保证不同优先级业务之间的突发丢失率成比例。与OBS网络其它的成比例区分机制相比，PDS-BSI重庆大学博士学位论文具有以下优点：在LAUC算法的基础上只增加了批调度处理和抢占，且抢占只限定在数据信道的最后一个数据突发(DB)上，故其计算复杂度低；仿真结果表明PDS-BS

7、能有效支持成比例区分服务及其包丢失率低。(3)在充分分析OBS网络时延的基础上，本文提出了一种有效降低实时业务时延的管道机制。当实时业务的DB通过建立好的管道时，因其数据信道已预留好，其突发控制包不需要被处理。故管道机制可以通过减少突发控制包的处理次数，从而降低了实时业务的偏置时间及网络传输时延。为了提高管道的利用率，管道在空闲时候可以传输非实时业务的DB。仿真结果表明管道机制降低了OBS网络实时业务的端对端时延。(4)提出了一种自适应混合光交换方案。混合光交换结合了光电路交换和光突发交换的优点，

8、可以支持突发粒度和波长粒度的光交换。然而当前的混合光交换只是简单地把光电路交换和光突发交换叠加在一起，其复杂度高，利用率低。针对这种情况，论文提出了一种自适应混合光交换方案。这种自适应方案可以根据网络业务流量的动态变化，自适应调整光交换方式。在最小突发长度最大汇聚时间算法的基础上，提出了自适应混合光交换的汇聚算法，以提高光路的利用率和有效支持突发性强的业务。而且采用了把光路看成光虚拟突发的思想，利用数据信道调度算法统一为光路和DB预留信道资源，降低了自适应混合光交换的复杂度。仿真结