光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)時不時梳理技術(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)。因為光路交換(OCS)不能適應(yīng)目前高速增長且具有突發(fā)特征的IP業(yè)務(wù),光分組交換(OPS)又因?qū)馄骷筮^高,在相當長的一段時間內(nèi)難以實現(xiàn)商用,所以結(jié)合了光路交換和光分組交換的優(yōu)點并克服了它們的部分缺點的OBS被認為是滿足當前互聯(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OBS網(wǎng)絡(luò)的架

2、構(gòu)和路由技術(shù)進行了較深入的研究,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)包沖突時對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)的實用化進程。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為,除了當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)雜也是一個很重要的因為。
　　

3、 環(huán)形是通信網(wǎng)絡(luò)最常采用的拓撲結(jié)構(gòu)之一。相對于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)包對網(wǎng)絡(luò)資源的競爭強度要明顯小得多,而且利用多個相切或相交的環(huán)也能滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)需求。同時,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,比如快速保護能力等。因此在當前的技術(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,本文提出了一種突發(fā)包調(diào)度策略,只需使用一個深度與突發(fā)包尺

4、寸相當?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)學推導(dǎo),建立了相應(yīng)的突發(fā)包丟失概率的精確數(shù)學模型。數(shù)學模型和仿真實驗結(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
　　 由于以前一直不能較好地解決OBS網(wǎng)絡(luò)丟包問題,因而更進一步對OBS網(wǎng)絡(luò)

5、架構(gòu)問題的討論就更加不足?，F(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)計一個合適的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。通過理論分析和數(shù)學推導(dǎo),我們給出了在ROBR中端到端時延的數(shù)學模型,并通過仿真實驗測試了ROBR的帶寬利用率、丟包率、端到端時延、時延波動性等

6、多項性能指標。實驗結(jié)果表明,ROBR各性能指標都比較令人滿意。
　　 3.網(wǎng)狀OBS網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)
　　 考慮現(xiàn)實中光纖資源、管理維護、網(wǎng)絡(luò)運營商之間的互聯(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)拓撲進行組網(wǎng)是決定一個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是否可以成為理想核心網(wǎng)解決方案的一個重要因素。為此,我們設(shè)計了ROBR的橋接節(jié)點。利用ROBR的橋接節(jié)點,可以將多個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、低時延、快速的業(yè)務(wù)保護能力等優(yōu)點。復(fù)雜組網(wǎng)能力使ROBR可以成為一個跨城域網(wǎng)和核心網(wǎng)的完整光突發(fā)交換解決方案,實現(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)中進行業(yè)務(wù)梳理是近來討論十分熱烈的一個課題,通過將次波長業(yè)務(wù)合理地匯聚成為波長再進行傳送可以降低網(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/光分組進行匯聚,再以波長為單位進行交換能夠降低OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的處理負載,并能夠通過減少沖突發(fā)生的次數(shù),降低丟包率和端到端時延。本文提出一種基于虛節(jié)點的OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)梳理方法,通過改進OSPF路由協(xié)議,使OBS/OPS網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)源節(jié)點在為光突發(fā)包/光分組選擇路由的同時也選擇出合適的發(fā)送波長,從而使離散的光突發(fā)包/光分組在某個中間節(jié)點處匯聚成為波長,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