（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）端口模塊化的obs調(diào)度策略與光多播關(guān)鍵器件放置問(wèn)題研究.pdf

摘要 摘要 本文就光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中兩個(gè)不同領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行了探討 在光突發(fā)領(lǐng)域 本文 提出了 種包含一定的波長(zhǎng)調(diào)度算法和交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)度策略用于改進(jìn)現(xiàn)有的 o b s 網(wǎng)絡(luò)丟包率 在光網(wǎng)絡(luò)多播方面 本文探討了粗粒度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置背景下 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率的影響 并給出了一些用于降低動(dòng)態(tài)多播業(yè) 務(wù)阻塞率的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略 本文中在兩個(gè)領(lǐng)域中的工作分別源于作者在碩士 研究生期間參與的兩個(gè)不同項(xiàng)目 光突發(fā)交換的基本思想是充分利用光纖的巨大帶寬和電控制的靈活性 將控 制信息與數(shù)據(jù)信息分離 交換節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制信息動(dòng)態(tài)地為數(shù)據(jù)信息建立全光通路 由于光突發(fā)交換以突發(fā)數(shù)據(jù)作為基本的傳輸單位 突發(fā)數(shù)據(jù)的丟失率是衡量光突 發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo) 在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中 交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和波長(zhǎng)調(diào)度算 法都會(huì)極大地影響突發(fā)數(shù)據(jù)丟失率 本文提出了一種端口模塊化的調(diào)度策略以優(yōu) 化光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的分組丟失率性能 針對(duì)端口模塊化的交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)了 可預(yù)先避免沖突的調(diào)度策略 其中嚴(yán)格的端口模塊化策略可以避免m p p 交換 結(jié)構(gòu)的內(nèi)部阻塞 在單核心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上使丟失率降到0 但不適用于多核心節(jié) 點(diǎn)的多跳網(wǎng)絡(luò) 修改的端口模塊化算法通過(guò)設(shè)置合適的參數(shù) 平衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)上調(diào) 度資源的使用 在全網(wǎng)達(dá)到較低的丟失率 本文對(duì)端口模塊化的調(diào)度策略進(jìn)行了 仿真分析 仿真顯示 通過(guò)設(shè)置合理的參數(shù) 端口模塊化的調(diào)度可以有效地降低 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的分組丟失率 光網(wǎng)絡(luò)多播為高效地運(yùn)行視頻會(huì)議和網(wǎng)絡(luò)電視等業(yè)務(wù)提供了可能性 無(wú)論是 動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)還是靜態(tài)多播業(yè)務(wù) 為了建立優(yōu)化的多播樹(shù) 需要分光節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng) 變換節(jié)點(diǎn)的支持 由于成本等問(wèn)題 往往不可能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)上都配置 分光器件和波長(zhǎng)變換器件 那么在哪些節(jié)點(diǎn)提供分光和波長(zhǎng)變換功能就是一個(gè)重 要問(wèn)題 這個(gè)問(wèn)題被稱為粗粒度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題 現(xiàn)在已經(jīng)有大量文獻(xiàn)提出 靜態(tài)多播業(yè)務(wù)下粗粒度放置問(wèn)題的解決方案 大都以最大化網(wǎng)絡(luò)容量為優(yōu)化目標(biāo) 據(jù)我們所知 本文是第一次在動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)背景下 評(píng)估關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)于多播 業(yè)務(wù)阻塞率的影響 更進(jìn)一步地 本文還第一次提出了以降低阻塞率為目標(biāo)的一 組關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略 我們的仿真結(jié)果表明 1 增加波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)和分光節(jié)點(diǎn) 的數(shù)目都可以從總體上降低多播業(yè)務(wù)阻塞率 但是在放置少量分光節(jié)點(diǎn)的情況下 如果分光節(jié)點(diǎn)放置策略選擇不當(dāng) 如隨機(jī)放置的策略 可能會(huì)造成比不配置分光 摘要 節(jié)點(diǎn)時(shí)更大的阻塞率 2 本文中提出的五種關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略在放置分光節(jié)點(diǎn)和 波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)時(shí)相對(duì)隨機(jī)放置策略都可以有效地降低多播業(yè)務(wù)阻塞率 尤其是將 本文中提出的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略用于放置分光節(jié)點(diǎn)時(shí) 可以緩解放置少量分光節(jié) 點(diǎn)時(shí)阻塞率比沒(méi)有分光節(jié)點(diǎn)放置時(shí)升高的現(xiàn)象 關(guān)鍵詞 光突發(fā)交換 交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 調(diào)度算法 光網(wǎng)絡(luò)多播 分光節(jié)點(diǎn) 波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn) a b s t r a c t a b s t r a c t t h i sp a p e rd i s c u s s e dt w od i f f e r e n tt o p i c si nt h ed o m a i no fo p t i c a ln e t w o r k f o r o b st e c h n o l o g y w ep r e s e n t e dan e ws c h e d u l i n gp o l i c yc o n t a i n i n gb o t hc e r t a i n s w i t c h i n gn o d ea r c h i t e c t u r ea n ds c h e d u l i n ga l g o r i t h m t h i ss c h e d u l i n gp o l i c yc a n r e d u c ep a c k e tl o s sr a t ei na no b sn e t w o r k f o rm u l t i c a s t i n gi no p t i c a ln e t w o r k t h i s p a p e rf o c u s e do np l a c e m e n to fk e yn o d e ss u c ha sw a v e l e n g t hc o n v e r s i o nn o d e sa n d s p l i t t i n gn o d e s i ti n v e s t i g a t e si n t ot h ea f f a i ro fh o w t h em u l t i c a s tt r a f f i cb l o c k i n gr a t e i si n f l u e n c e db yt h en u m b e ro fk e yn o d e si naw d mn e t w o r k i ta l s op r o p o s e ds e v e r a l p o l i c i e sf o rp l a c i n gk e yn o d e sw i t ht h ea i mo fr e d u c i n gb l o c k i n gr a t ef o rd y n a m i c m u l t i c a s tt r a f f i c t h eb a s i ci d e ao fo b si st oi n t e g r a t et h eh u g eb a n dw i t h i naf i b e ra n dt h e c o n v e n i e n c eo fe l e c t r o n i cp r o c e s s i n g d a t ap a c k e ta n dc o n t r o lp a c k e ta r es e n ti n d i f f e r e n tc h a n n e l s w h i l eac o n t r o lp a c k e ti sp r o c e s s e da te a c hs w i t c h i n gn o d e a na l l o p t i c a ll i g h tp a t hi ss e tu pd y n a m i c a l l yf o rt h ec o r r e s p o n d i n gd a t ap a c k e t s w i t c h i n g n o d ea r c h i t e c t u r ea n ds c h e d u l i n ga l g o r i t h mh a v eg r e a ti n f l u e n c eo np a c k e tl o s sr a t ei n o b sn e t w o r k t h i s p a p e rp r o p o s e d a p o r tm o d u l a r i z e ds c h e d u l i n gp o l i c y t h a t c o m b i n e st h e s et w oa s p e c t s w i t ht h ea i mo fr e d u c i n gb u r s tp a c k e tl o s sr a t e s i m u l a t i o n s h o w st h a tw i t ht h ea p p r o p r i a t es e t t i n g o u rp o r tm o d u l a r i z e ds c h e d u l i n gp o l i c yc a n r e m a r k a b l yr e d u c ep a c k e tl o s sr a t e o p t i c a lm u l t i c a s tp r o v i d e saw a y o fs e n d i n gm e s s a g ef r o mo n en o d et w om u l t i p l e n o d e si no p t i c a ln e t w o r k t h i sf a c i l i t i e sa p p l i c a t i o ns u c ha sv i d e o c o n f e r e n c i n g t o b e t t e rs u p p o r tm u l t i c a s ti no p t i c a ln e t w o r k s w i t c h i n gn o d es h o u l db ee q u i p p e dw i t h c e r t a i nc o m p o n e n t ss u c ha sl i g h ts p l i t t e ra n dw a v e l e n g t hc o n v e r t e r t h en o d ew i t ht h e l i g h ts p l i t t i n go rw a v e l e n g t hc o n v e r s i o nc a p a b i l i t yi sc a l l e dak e yn o d e s o m e t i m e s o n l yp a r to ft h es w i t c h i n gn o d e sc a nb es e t a sk e yn o d e s s oh o wt ol o c a t et h ek e y n o d e st om i n i m i z et r a f f i cb l o c k i n gr a t e f o rd y n a m i ct r a f f i c o rt om a x i m i z en e t w o r k c a p a b i l i t y f o rs t a t i ct r a f f i c i so fg r e a ti m p o r t a n c e a sf a ra sw ek n o w r e s e a r c hh a s o n l yb e e nd o n ew i t hs t a t i ct r a f f i c t h i sp a p e r f o rt h ef i r s tt i m e w ee v a l u a t e sh o w t r a f f i cb l o c k i n gr a t ei si n f l u e n c eb yt h en u m b e ro fr a n d o m l yp l a c e dk e yn o d e s i ta l s o p r o p o s e ds e v e r a lk e yn o d ep l a c e m e n ts t r a t e g yt or e d u c et h eb l o c k i n gr a t eo fd y n a m i c i i i a b s 仃a c t m u l t i c a s tt r a f f i c t h es i m u l a t i o ns h o w st h a t 1 p l a c i n gm o r ew a v e l e n g t hc o n v e r s i o n n o d ew i l la l w a y si m p r o v et r a f f i cb l o c kr a t ep e r f o r m a n c e b u tp l a c i n gf e ws p l i t t i n gn o d e w i t hi m p r o p e rs t r a t e g yw o u l dr e s u l ti nh i g h e rb l o c k i n gr a t ec o m p a r i n gt ot h eb l o c k i n g r a t ew h e nn os p l i t t i n gn o d ei sp l a c e d 2 w i t ht h ep r o p o s e dk e yn o d e sp l a c e m e n t s t r a t e g y t r a f f i cb l o c k i n gr a t eo fd y n a m i cm u l t i c a s tt r a f f i cc a nb ee f f i c i e n t l yr e d u c e d c o m p a r i n g t ot h er a n d o mp l a c i n gs t r a t e g y k e y w o r d o p t i c a lb u n ts w i t c h i n g s w i t c h i n gn o d ea r c h i t e c t u r e s c h e d u l i n g a l g o r i t h m o p t i c a lm u l t i c a s t s p l i t t i n gn o d e w a v e l e n g t hc o n v e r s i o nn o d e i v 簡(jiǎn)略字表 簡(jiǎn)略字表 w d m w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g i pi n t e r n e tp r o t o c o l o x c o p t i c a lc r o s sc o n n e c t r w a r o u t i n ga n dw a v e l e n g t ha s s i g n m e n t d bd a t ab u r s t b h pb u r s th e a d e rp a c k e t o c s o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g o p s o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g o b s o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g f n pf i x e dn u m b e ro fp a c k e t s f a pf i x e da s s e m b l yp e r i o d a a p a d a p t i v ea s s e m b l yp e r i o d m b m a pm i l lb u r s tl e n g t hm a xa s s e m b l yp e r i o d m m b m a p m i na n dm a xb u r s tl e n g t hm a xa s s e m b l y p e r i o d o x c f d l t w c r 弭必 m c r a m c m i o p t i c a lc r o s s c o n n e c t f i b e rd e l a yl i n e t u n a b l ew a v e l e n g t hc o n v e r t e r r o u t i n ga n dw a v e l e n g t ha s s i g n m e n t m u l t i c a s t r o u t i n g a n d w a v e l e n g t h a s s i g n m e n t m u l t i c a s tc a p a b l e m u l t i c a s ti n c a p a b l e v 波分復(fù)用技術(shù) 因特網(wǎng)協(xié)議 光交叉連接器 路由與波長(zhǎng)分配 突發(fā)數(shù)據(jù) 突發(fā)頭分組 光路交換 光分組交換 光突發(fā)交換 固定分組個(gè)數(shù) 固定匯聚時(shí)間 自適應(yīng)匯聚時(shí)間 最小突發(fā)長(zhǎng)度 最小最大突發(fā)長(zhǎng)度 b i b 最大突發(fā)匯 聚時(shí)間 光交叉連接 光延遲線 波長(zhǎng)變換器 路由和波長(zhǎng)分配 多播路由和波長(zhǎng)分配 有多播能力 的節(jié)點(diǎn) 無(wú)多播能力 的節(jié)點(diǎn) 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得的研究成果 據(jù)我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地 方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 也不包含 為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明 確的說(shuō)明并表示謝意 簽名 至 縊 日期 妒6 年f 月2 j 日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文 的規(guī)定 有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁 盤(pán) 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或 掃描等復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 絲 日期 酬年 月 6 日 第一章引言 第一章引言 全球網(wǎng)絡(luò)用戶的大量增長(zhǎng)和新型大容量業(yè)務(wù)的發(fā)展 對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系提出 了巨大的挑戰(zhàn) 例如 采用傳統(tǒng)波長(zhǎng)路由方式的網(wǎng)絡(luò)不能良好地承載日益增長(zhǎng)的 突發(fā)性業(yè)務(wù) 傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸模式不能滿足多種新型業(yè)務(wù)要求的點(diǎn)到多點(diǎn)的傳 輸要求 相應(yīng)地 每一個(gè)挑戰(zhàn)也帶來(lái)了新的技術(shù) 采用光突發(fā)交換技術(shù)可以很好 地承載i n t e r n e t 上的突發(fā)數(shù)據(jù) 采用光樹(shù)代替了光路概念的光網(wǎng)絡(luò)多播技術(shù)可以 為點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)建立全光通路 本文試就以上兩個(gè)領(lǐng)域中的某些問(wèn)題進(jìn)行探討 在光突發(fā)交換方面 本文提 出了一種綜合考慮了波長(zhǎng)調(diào)度算法和交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)度策略 用于改進(jìn)現(xiàn)有的 o b s 網(wǎng)絡(luò)丟包率 在光網(wǎng)絡(luò)多播方面 本文探討了粗粒度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置背景下 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率的影響 并給出了一些以降低動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù) 阻塞率為目標(biāo)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略 本文中在兩個(gè)領(lǐng)域中的工作分別源于作者在 碩士研究生期間參與的兩個(gè)不同項(xiàng)目 本章的其它部分安排如下 1 1 節(jié)對(duì)光突發(fā)交換技術(shù)的背景以及本文在此方面 的貢獻(xiàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹 1 2 節(jié)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)多播技術(shù)以及其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題 進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹 1 3 節(jié)介紹了本文其他章節(jié)的安排 1 1 光突發(fā)交換技術(shù)背景 突發(fā)交換的概念最初用于在時(shí)分復(fù)用 t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 簡(jiǎn)稱 t d m 鏈路上將語(yǔ)音與數(shù)據(jù)集成在一起進(jìn)行傳輸 電路交換中 一個(gè)呼叫 c a l l 是分配帶寬和配置交換機(jī)的基本交換實(shí)體 它一般包含多個(gè)突發(fā) 分組交換中 分組是基本交換實(shí)體 突發(fā)交換則以突發(fā) b u r s t 為基本交換實(shí)體 一個(gè)突發(fā)一般 由多個(gè)i p 分組構(gòu)成 可認(rèn)為是超長(zhǎng)分組 與呼叫和分組相比 突發(fā)的顆粒度居 中 近年來(lái) 電域的 突發(fā)交換 概念被引入到w d m 光網(wǎng)絡(luò)中 1 9 9 8 年 c h u n m i n g q i a o 和j s t r u n e r 等人在文獻(xiàn) 1 1 1 2 1 中最先提出了光突發(fā)交換 經(jīng)過(guò)短短幾年時(shí)間 己引起越來(lái)越多研究機(jī)構(gòu)的注意 現(xiàn)在已經(jīng)把它作為口與波分復(fù)用 w a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 簡(jiǎn)稱w d m 高效集成的核心技術(shù)之一 光突發(fā)交換與電 域中突發(fā)交換的基本思想非常相似 處理的對(duì)象不是單個(gè)的分組數(shù)據(jù) 而是由多 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 個(gè)分組構(gòu)成的 長(zhǎng)度可變的突發(fā)數(shù)據(jù) d a t ab u r s t 但是 由于光器件的特殊性 光域的突發(fā)交換與電域的突發(fā)交換存在很大的技術(shù)上的的區(qū)別 光突發(fā)交換的關(guān)鍵思想是充分利用光纖的巨大帶寬和電子控制的靈活性 將 控制與數(shù)據(jù)分離 數(shù)據(jù)以突發(fā)數(shù)據(jù)的形式在光域傳輸和交換 同時(shí)每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù) 還有一個(gè)對(duì)應(yīng)的突發(fā)報(bào)頭分組 b u r s th e a d e rp a c k e t 簡(jiǎn)稱b h p b h p 攜帶控制 信息 并在光域中傳輸 但在交換節(jié)點(diǎn)被轉(zhuǎn)換到電域處理 處理的結(jié)果用于控制 交換節(jié)點(diǎn)為突發(fā)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建立全光通路 b h p 所攜帶的控制信息主要包括偏移時(shí) 間 突發(fā)長(zhǎng)度等等 另外在光突發(fā)交換中 資源預(yù)約是單向的 源端不需要等待 目的端的反饋確認(rèn) 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)主要由邊緣節(jié)點(diǎn) 核心節(jié)點(diǎn)和w d m 鏈路構(gòu)成 其中邊緣節(jié) 點(diǎn)主要負(fù)責(zé)將來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和封裝 按一定策略生成突發(fā)數(shù)據(jù) 然后送入有核心節(jié)點(diǎn)組成的交換網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于從核心節(jié)點(diǎn)來(lái)到的突發(fā)數(shù)據(jù) 邊緣節(jié) 點(diǎn)負(fù)責(zé)進(jìn)行解封裝并發(fā)送到相應(yīng)的目的外部網(wǎng)絡(luò) 核心節(jié)點(diǎn)主要完成突發(fā)數(shù)據(jù)的 調(diào)度 資源的預(yù)約和釋放 以及沖突的解決 連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)的w d m 鏈路作為突 發(fā)數(shù)據(jù)和b h p 分組的傳輸通道 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中 突發(fā)數(shù)據(jù)的丟失率是反映網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo) 已 經(jīng)有很多文獻(xiàn)提出了通過(guò)改善核心節(jié)點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu)或波長(zhǎng)調(diào)度算法優(yōu)化光突發(fā)交 換網(wǎng)絡(luò)丟失率的方法 本文提出一種包含一定核心節(jié)點(diǎn)交換結(jié)構(gòu)和波長(zhǎng)調(diào)度算法 的突發(fā)數(shù)據(jù)調(diào)度策略 仿真證明此種調(diào)度策略相對(duì)原有算法可以有效地降低突發(fā) 數(shù)據(jù)丟失率 本文中的第二章和第三章著重介紹了這種調(diào)度策略 并采用o p n e t 軟件進(jìn)行了仿真 1 2 光網(wǎng)絡(luò)多播技術(shù)以及其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題 光網(wǎng)絡(luò)多播技術(shù)的出現(xiàn)來(lái)源于新型業(yè)務(wù)的需要 視頻會(huì)議 網(wǎng)絡(luò)電視等業(yè)務(wù) 需要網(wǎng)絡(luò)支持點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸 傳統(tǒng)的w d m 網(wǎng)絡(luò)基于點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式 因而 只能通過(guò)為每個(gè)目的節(jié)點(diǎn)建立獨(dú)立的光路來(lái)實(shí)現(xiàn)上述業(yè)務(wù) lh s a h a s r a b u d d h e 和b m u k h e l j e e 在文獻(xiàn) 3 中提出了建立光樹(shù) 1 i g h tt r e e 來(lái)代替多個(gè)光路 1 i g h t p a t h 完成點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸?shù)南敕?相比而言 光樹(shù)利用 交換節(jié)點(diǎn)中的分光器件 將同樣的信息同時(shí)傳送給位于交換節(jié)點(diǎn)不同出端口的下 游用戶 在其他條件相同的情況下 光樹(shù)相對(duì)光路的解決方案占用較少波長(zhǎng)資源 因而被認(rèn)為是更好的多播業(yè)務(wù)支持方式 2 第一章引言 為了在光域支持多播業(yè)務(wù) 需要分光器件的支持 采用s a d 4 j s p l i t t e ra n d d e l i v e r y 結(jié)構(gòu)的分光器件和采用t a c 5 t a pa n dc o n t i n u e 結(jié)構(gòu)的分光器件是兩 種不同的解決方案 采用s a d 結(jié)構(gòu)的分光器件可以將光信號(hào)功率分割成多份發(fā)送 給不同的下游節(jié)點(diǎn) 從而建立樹(shù)狀的多播樹(shù) 采用t a c 結(jié)構(gòu)分光器件的節(jié)點(diǎn)具有 在多播的目的節(jié)點(diǎn)提取少量光信號(hào)功率進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的能力 其余的光信號(hào)只能 被交換到單個(gè)下一跳節(jié)點(diǎn) 所以利用這種節(jié)點(diǎn)建立的多播樹(shù)是一條由源節(jié)點(diǎn)出發(fā) 經(jīng)過(guò)所有目的節(jié)點(diǎn)的路徑 到現(xiàn)在為止 采用s a d 分光器件的交換結(jié)構(gòu)及相關(guān)的路由算法得到了更多的 研究 本文中討論的分光節(jié)點(diǎn)專指此類節(jié)點(diǎn) 如果網(wǎng)絡(luò)中只允許部分節(jié)點(diǎn)具有分 光能力 那么哪些節(jié)點(diǎn)有分光能力會(huì)很大地影響多播樹(shù)的建立 對(duì)于這個(gè)問(wèn)題 已經(jīng)有很多文獻(xiàn)進(jìn)行了研究 現(xiàn)有研究成果主要集中于針對(duì)一定拓?fù)渲械撵o態(tài)業(yè) 務(wù) 如何優(yōu)化分光節(jié)點(diǎn)的放置 以獲得最大網(wǎng)絡(luò)容量的問(wèn)題 相對(duì)分光節(jié)點(diǎn) 波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)對(duì)于波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)的容量 阻塞率有更大的影 響 這是因?yàn)樵谌饩W(wǎng)絡(luò)中 波長(zhǎng)一致性限制對(duì)于全光通道的建立始終是重要的 制約因素 而波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)可以降低這種制約的影響 光路 光樹(shù) 被一個(gè)或 者多個(gè)波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)分割成多個(gè)分段 每個(gè)分段之間不受波長(zhǎng)一致性約束的限制 對(duì)于波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)的放置問(wèn)題 尤其是在單播業(yè)務(wù)下的放置問(wèn)題 已經(jīng)有大量文 獻(xiàn)進(jìn)行了研究 但是就我們所知 尚沒(méi)有文獻(xiàn)討論波長(zhǎng)變換節(jié)點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù) 的影響 由于分光器件和波長(zhǎng)變換器件對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)多播業(yè)務(wù)的重要作用 下文中將這 兩種器件統(tǒng)稱為光網(wǎng)絡(luò)多播的 關(guān)鍵器件 配制任一種或者兩種器件的節(jié)點(diǎn)稱作 光網(wǎng)絡(luò)多播的 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 文獻(xiàn) 6 將多播環(huán)境中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的放置分為兩個(gè)層次的問(wèn)題 粗粒度的放置問(wèn) 題和細(xì)粒度的放置問(wèn)題 前者關(guān)心在哪些節(jié)點(diǎn)配制關(guān)鍵器件可以增加網(wǎng)絡(luò)容量 降低阻塞率 而后者關(guān)心如何在維持一個(gè)較低的阻塞率的同時(shí) 減少網(wǎng)絡(luò)中使用 的關(guān)鍵器件的數(shù)量 本文中四至六章探討了動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)環(huán)境下 粗粒度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題 其中第四章主要對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述 第五章中探討了隨機(jī) 放置的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)量對(duì)于動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率的影響 第六章中提出了一組以 降低動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率為目標(biāo)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略 就我們所知 到現(xiàn)在為止的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置問(wèn)題集中于靜態(tài)業(yè)務(wù)下以最大化網(wǎng) 絡(luò)容量為目標(biāo)的優(yōu)化 本文是第一次提出針對(duì)動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)的優(yōu)化策略 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 3 本文章節(jié)安排 本文正文部分其余的章節(jié)安排如下 第二章簡(jiǎn)述了光突發(fā)交換技術(shù) 第三章 中提出了端口模塊化的調(diào)度策略 并進(jìn)行了仿真分析 第四章對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)多播技 術(shù)做出綜述 第五章討論隨機(jī)放置的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對(duì)于動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率的影響 第六章提出了一組以降低動(dòng)態(tài)多播業(yè)務(wù)阻塞率為目標(biāo)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)放置策略 4 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 2 1 全光交換網(wǎng)絡(luò) 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 隨著近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng) 用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求日益 增大 現(xiàn)有的骨干網(wǎng)盡管以帶寬巨大的光纖作為傳輸介質(zhì) 但是卻不可避免的存 在電 光 光 電轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的交換瓶頸 以及光 電網(wǎng)絡(luò)層次上的重疊和資源的浪費(fèi) 因此 在網(wǎng)絡(luò)層以下實(shí)現(xiàn)全光的交換有重大的意義 針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中已有的通信模式 人們對(duì)w d m 網(wǎng)絡(luò)中如何實(shí)現(xiàn)全光的交換 提出了三種可行的方案 光路交換 o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g o c s 光突發(fā)交換 o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g o b s 和光分組交換 o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g o p s 其中光路交換通常稱為波長(zhǎng)路由交換方案 類似于電網(wǎng)絡(luò)中的電路交換 這種方 案已經(jīng)有大量文獻(xiàn)進(jìn)行研究 是一種比較成熟的技術(shù) 光分組交換將電網(wǎng)絡(luò)的分 組交換概念移植到光網(wǎng)絡(luò)中 但是由于缺乏快速的光邏輯器件和靈活的光緩存 所以此技術(shù)離實(shí)用尚有較大距離 與以上兩種交換方案相比 光突發(fā)交換技術(shù)是一種折中的方案 它以突發(fā)數(shù) 據(jù)作為基本的交換單位 與光路交換的方案相比有足夠的靈活性 可以適應(yīng) i n t e r n e t 上大量的突發(fā)性業(yè)務(wù)的需求 與光分組交換相比又避免了使用尚不成熟的 光器件 已經(jīng)有數(shù)個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)被成功地搭建 因此 光突發(fā)交換被認(rèn)為是一種有 著巨大應(yīng)用前景的全光交換技術(shù) 三種全光交換技術(shù)的對(duì)比如表2 1 所示 表2 1 三種全光交換技術(shù)比較 波長(zhǎng)路由光分組交換光突發(fā)交換 持續(xù)的線路單個(gè)分組突發(fā)數(shù)據(jù) 交換粒度 大粒度 小粒度 中等粒度 持續(xù)時(shí)間 長(zhǎng)短 中等 帶寬利用率 低高較高 適應(yīng)分組業(yè)務(wù)低局較高 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低 尚 較高 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 光突發(fā)交換關(guān)鍵技術(shù) 光突發(fā)交換的關(guān)鍵思想是充分利用光纖的巨大帶寬和電控制的靈活性 將控 制與數(shù)據(jù)分離 它主要通過(guò)以下兩點(diǎn)關(guān)鍵改進(jìn) 融合了光路交換和光分組交換的 優(yōu)點(diǎn) 同時(shí)又避免了他們的缺點(diǎn) 第一 光突發(fā)交換的基本交換單位突發(fā)數(shù)據(jù) d a t ab u r s t 在o b s 網(wǎng)絡(luò)中以 全光形式傳輸 充分利用了光纖的巨大帶寬 與光分組交換技術(shù)相比 突發(fā)數(shù)據(jù) 的粒度遠(yuǎn)大于口分組 降低了對(duì)光器件的性能要求 如光開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間等 使得光突發(fā)交換在工程上更容易實(shí)現(xiàn) 與光波長(zhǎng)路由技術(shù)相比 一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)的 粒度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)中的連接 因此更加靈活 更能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)業(yè)務(wù)的 需要 第二 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中 控制信息和數(shù)據(jù)信息在不同的信道上傳輸 其中 數(shù)據(jù)以突發(fā)數(shù)據(jù)的形式在光域傳輸和交換 同時(shí)每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)還有一個(gè)對(duì)應(yīng)的突 發(fā)報(bào)頭分組 b h p b h p 攜帶控制信息 并在光域中傳輸 但在交換節(jié)點(diǎn)被轉(zhuǎn) 換到電域處理 b h p 所攜帶的控制信息主要包括偏移時(shí)問(wèn) 突發(fā)長(zhǎng)度等等 交換 節(jié)點(diǎn)根據(jù)b h p 攜帶的控制信息為對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建立全光通道 另外在光突 發(fā)交換中 資源預(yù)約是單向的 源端不需要等待目的端的反饋確認(rèn) 控制分組必須先于突發(fā)數(shù)據(jù)一段時(shí)間被傳輸 以保證交換節(jié)點(diǎn)有足夠的時(shí)間 對(duì)b h p 分組進(jìn)行處理以及進(jìn)行光開(kāi)關(guān)的動(dòng)作 這一段時(shí)間差被稱作偏移時(shí)間 o f f s e tt i m e 圖2 1 表示了一個(gè)典型o b s 網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)控制分組和數(shù)據(jù)分組在鏈 路的不同通道中傳輸?shù)那闆r 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 i 一偏移時(shí)間一 窒苧坌竺匪刪蘭蘭蘭蘭 圖2 1o b s 網(wǎng)絡(luò)中 突發(fā)數(shù)據(jù)和控制分組在不同通道中傳輸 針對(duì)不同的突發(fā)數(shù)據(jù) 偏移時(shí)間的大小隨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和突發(fā)數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)不 同而不同 可以想象 如果突發(fā)數(shù)據(jù)在o b s 網(wǎng)絡(luò)中需要經(jīng)過(guò)較多的交換節(jié)點(diǎn)才能 到達(dá)目的節(jié)點(diǎn) 就需要預(yù)留較多的偏移時(shí)間 在預(yù)留偏移時(shí)間不足的情況下 還 可以利用交換節(jié)點(diǎn)中的光纖延遲線臨時(shí)調(diào)整偏移時(shí)間 圖2 2 顯示了一個(gè)控制分 組 數(shù)據(jù)分組對(duì)在o b s 網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)那闆r 圖2 2 偏移時(shí)間在傳輸過(guò)程中變化 2 3 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的鏈路一般采用w d m 7 技術(shù) w d m 技術(shù)通過(guò)將多個(gè)波 長(zhǎng)通道復(fù)用于一根光纖 充分利用了光纖的巨大潛在帶寬 目前的商用化的產(chǎn)品 已經(jīng)達(dá)到每個(gè)光纖復(fù)用3 2 個(gè)波長(zhǎng) 在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了每個(gè)光纖復(fù)用1 0 0 0 個(gè) 一粉 一 一劉 一 i 委一 一 一 一 一 k 一 1 一 道一覆 一 突一 i耋 毋 一圓 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 波長(zhǎng) 所以w d m 技術(shù)被認(rèn)為是下一代骨干網(wǎng)的核心傳輸技術(shù) 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)按照其功能以及在網(wǎng)絡(luò)中的位置可以分為兩類 位 于o b s 網(wǎng)絡(luò)邊緣連接傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和o b s 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)被稱作邊緣節(jié)點(diǎn) 其他的節(jié)點(diǎn) 被稱作核心節(jié)點(diǎn) 一個(gè)典型的o b s 網(wǎng)絡(luò)如圖2 3 所示 圖2 3 0 b s 網(wǎng)絡(luò)示例 本章下面的兩個(gè)小節(jié)將分別介紹光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn) 2 4 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn) 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的邊緣節(jié)點(diǎn)是連接o b s 網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的接口 邊緣節(jié)點(diǎn) 按照功能可以劃分成發(fā)送和接收兩大部分 邊緣節(jié)點(diǎn)的發(fā)送部分匯聚外部 傳統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)中的流量 將外部網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)封裝成突發(fā)數(shù)據(jù) 并將突發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送到o b s 網(wǎng)絡(luò)中 邊緣節(jié)點(diǎn)的接收部分將來(lái)自o b s 網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)數(shù)據(jù)解包發(fā)送到對(duì)應(yīng)的外 部網(wǎng)絡(luò) 邊緣節(jié)點(diǎn)的發(fā)送部分的主要實(shí)現(xiàn)以下功能 假設(shè)外部網(wǎng)絡(luò)是i p 網(wǎng)絡(luò) 接收由外部到達(dá)光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的分組并對(duì)相應(yīng)的i p 分組進(jìn)行解封 裝 主要是第一層和第二層解封裝 和校驗(yàn) 按照一定的準(zhǔn)則 如目的邊緣節(jié)點(diǎn)和服務(wù)等級(jí) 對(duì)i p 分組進(jìn)行突發(fā)排 隊(duì) 將各個(gè)隊(duì)列中的口分組按照一定的策略 匯聚算法 匯聚成突發(fā)數(shù)據(jù) 并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制分組 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 分 組 對(duì)突發(fā)包及相應(yīng)的控制分組進(jìn)行調(diào)度 將突發(fā)包及其控制分組進(jìn)行電 光轉(zhuǎn)換后發(fā)送到光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中去 相應(yīng)的功能框圖如圖2 4 所示 突 突囊 發(fā) 發(fā) 器 排 包 調(diào) 隊(duì) 匯 度 模 聚 模 塊 模 塊 塊 圖2 4o b s 邊緣節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能 邊緣節(jié)點(diǎn)的接收部分主要完成以下功能 設(shè)外部網(wǎng)絡(luò)是i p 網(wǎng)絡(luò) 接收從光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的控制分組和突發(fā)包 將接收到的突發(fā)包拆成單個(gè)的i p 分組 根據(jù)i p 分組的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包 邊緣節(jié)點(diǎn)接收部分的功能框圖如圖2 5 所示 圖2 5o b s 邊緣節(jié)點(diǎn)接收功能 名 分 組 控 制 分 組 突 發(fā) 分 組 從上面描述可以看出 邊緣節(jié)點(diǎn)的主要功能集中在它的發(fā)送部分 其中對(duì)于 i p 分組進(jìn)行排隊(duì)的策略 對(duì)于隊(duì)列中的口分組進(jìn)行匯聚打包的策略 以及對(duì)于 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 突發(fā)數(shù)據(jù)的調(diào)度算法是o b s 邊緣節(jié)點(diǎn)的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù) 2 4 1 突發(fā)排隊(duì)策略 排隊(duì)策略決定了如何對(duì)突發(fā)隊(duì)列進(jìn)行有效的管理 迄今為止對(duì)于此問(wèn)題進(jìn)行 研究的文獻(xiàn)并不多見(jiàn) 文獻(xiàn) 8 中提出了集中排隊(duì) 獨(dú)立排隊(duì)和混合排隊(duì)三種解決 策略 并對(duì)它們進(jìn)行了比較 仿真顯示集中排隊(duì)策略具有較好的性能 2 4 2 突發(fā)包匯聚算法 突發(fā)匯聚算法決定了依據(jù)何種策略將匯聚隊(duì)列中的i p 分組打包成為突發(fā)數(shù) 據(jù)的問(wèn)題 這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)有較多的文獻(xiàn) 9 1 2 進(jìn)行研究 比較成熟的算法包括以下 幾種 固定分組個(gè)數(shù)k f n p f i x e d n u m b e r o f p a c k e t s 的匯聚準(zhǔn)則 1 0 1 針對(duì)不同優(yōu) 先級(jí)的隊(duì)列 設(shè)置不同的門(mén)限k 當(dāng)該隊(duì)列的i p 分組個(gè)數(shù)達(dá)到門(mén)限時(shí) 就把隊(duì)列 中所有的分組打包成一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù) 這一準(zhǔn)則的優(yōu)點(diǎn)在于算法簡(jiǎn)單 在分組長(zhǎng)度 固定的情況下 如a t m 信元或i p 分組的大小固定 可以方便的計(jì)算出突發(fā)包 的長(zhǎng)度 有利于網(wǎng)絡(luò)的性能 缺點(diǎn)在于如果被匯聚的主要是變長(zhǎng)的i p 分組 會(huì)導(dǎo) 致突發(fā)包的長(zhǎng)度不規(guī)則 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能不利 固定匯聚時(shí)間t f a p f i x e d a s s e m b l yp e r i o d 的匯聚準(zhǔn)則 1 0 與固定分組個(gè) 數(shù)類似 對(duì)于不同服務(wù)等級(jí)的隊(duì)列 可以設(shè)計(jì)不同的匯聚時(shí)間丁 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)分組 到達(dá)時(shí) 時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí) 計(jì)時(shí)到達(dá)r 時(shí) 不論已經(jīng)到達(dá)的分組的多少 都形成一 個(gè)突發(fā)包并發(fā)送出去 這一準(zhǔn)則的優(yōu)點(diǎn)在于突發(fā)匯聚的時(shí)間是一個(gè)常數(shù) 這樣有 利于簡(jiǎn)化邊緣節(jié)點(diǎn)的調(diào)度算法實(shí)現(xiàn) 不利之處在于突發(fā)包的長(zhǎng)度會(huì)隨外部網(wǎng)絡(luò)的 負(fù)載情況而變化 自適應(yīng)匯聚時(shí)間t a a p a d a p t i v ea s s e m b l yp 翻o d 的匯聚準(zhǔn)則1 1 1 此匯聚算 法與f a p 基本相同 不同之處在于a a p 準(zhǔn)則可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)地調(diào) 整匯聚的時(shí)間 也就可以調(diào)整突發(fā)包的長(zhǎng)度 使得突發(fā)包的大小不會(huì)劇烈地變動(dòng) 此準(zhǔn)則的缺點(diǎn)在于對(duì)于匯聚時(shí)間的調(diào)整需要通過(guò)一定的預(yù)測(cè)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn) 因而實(shí) 現(xiàn)比較復(fù)雜 最小突發(fā)長(zhǎng)度風(fēng)湘最大突發(fā)匯聚時(shí)間t m b m a pm i nb u r s tl e n g t hm a x a s s e m b l yp e r i o d 的匯聚準(zhǔn)則 1 2 1 在m b m a p 的匯聚準(zhǔn)則中 如果突發(fā)包在最大 匯聚時(shí)間r 內(nèi)達(dá)到了最小突發(fā)長(zhǎng)度b 抽 則形成一個(gè)突發(fā)包并發(fā)送出去 如果在 i o 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 最大突發(fā)匯聚時(shí)間r 結(jié)束后突發(fā)包的長(zhǎng)度b 小于b m 則將該突發(fā)包填充到b m 后形成一個(gè)突發(fā)包發(fā)送出去 最小最大突發(fā)長(zhǎng)度b m b 卅 最大突發(fā)匯聚時(shí)間t m m b m a pm i na n dm a x b u r s tl e n g t hm a xa s s e m b l yp e r i o d 的匯聚準(zhǔn)則 1 如果在最大突發(fā)匯聚時(shí)間t 內(nèi) 突發(fā)包的長(zhǎng)度大于最小突發(fā)長(zhǎng)度b 訪且小于最大突發(fā)長(zhǎng)度風(fēng) 則形成一 個(gè)突發(fā)包 如果在最大匯聚時(shí)間丁內(nèi) 突發(fā)包的長(zhǎng)度大于最大突發(fā)長(zhǎng)度b k 將 多余的部分截?cái)嗪笮纬梢粋€(gè)新的突發(fā)隊(duì)列 與此同時(shí) 將長(zhǎng)度為b 的突發(fā)包發(fā) 送出去 如果在最大突發(fā)匯聚時(shí)間 突發(fā)包的長(zhǎng)度小于最小突發(fā)長(zhǎng)度b 則將 該突發(fā)包填充到最小突發(fā)長(zhǎng)度b 后形成一個(gè)突發(fā)包發(fā)送出去 上面幾種突發(fā)匯聚算法中 自適應(yīng)匯聚時(shí)間準(zhǔn)則與t c p i p 協(xié)議相配合可以很 好地提高傳輸?shù)男?但是要求邊緣節(jié)點(diǎn)掌握網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況 從而增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè) 計(jì)和維護(hù)的復(fù)雜度 而在m m b m a p 準(zhǔn)則以及作為它的簡(jiǎn)化的m b m a p 準(zhǔn)則中 如果適當(dāng)?shù)剡x擇b 和日一 可以使突發(fā)包的大小穩(wěn)定在某個(gè)b 值附近 考慮到 當(dāng)前大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)都是基于t c p i p 如果有合適的算法可以正確的進(jìn)行預(yù) 測(cè) 自適應(yīng)匯聚時(shí)間準(zhǔn)則是較好的選擇 2 4 3 調(diào)度模塊 調(diào)度模塊的主要功能是進(jìn)行偏移時(shí)間的設(shè)置以及為突發(fā)包和b h p 選擇合適 的發(fā)送波長(zhǎng) 其中偏移時(shí)間的設(shè)置主要取決于網(wǎng)絡(luò)所用的協(xié)議 而突發(fā)包和b h p 分組何時(shí)以及在哪個(gè)波長(zhǎng)上被發(fā)送主要取決于邊緣節(jié)點(diǎn)采取的波長(zhǎng)調(diào)度策略 下面介紹o b s 網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)的幾種協(xié)議 t a g t e na n d g o 在t a g 1 3 協(xié)議下 源節(jié)點(diǎn)首先從控制信道發(fā)送一個(gè)控制分組為相應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù) 約資源 此后源節(jié)點(diǎn)不需要等待目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送回來(lái)的確認(rèn)信息 而是間隔一定的 偏移時(shí)間后 將數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)通道發(fā)送出去 待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后 再發(fā)送一個(gè)控制 分組去釋放資源 i b t i nb a n dt e r m i n a t o r 在i b t 1 4 協(xié)議下 含一個(gè)標(biāo)志突發(fā)數(shù)據(jù)開(kāi)始的頭部和一個(gè)標(biāo)志突發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)束 的尾部 在頭部和尾部之間是數(shù)據(jù) 這一點(diǎn)和分組交換的情形是一樣的 然而 在中間節(jié)點(diǎn)處 分組交換是在收到整個(gè)分組之后才轉(zhuǎn)發(fā)該分組 而在i b t 中 中間節(jié)點(diǎn)是在收到突發(fā)數(shù)據(jù)的頭部之后立即根據(jù)頭部信息為突發(fā)數(shù)據(jù)選擇路由并 1 1 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)該突發(fā)數(shù)據(jù)而不管整個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)與否 這樣就只需要很少的緩存 r f d r e s e r v e af i x e d d e l a y r f d t 1 6 和t a g 相似 在r f d 中 源節(jié)點(diǎn)首先向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一個(gè)控制分 組給突發(fā)數(shù)據(jù)預(yù)定資源 與t a g 不同的是 在r f d 中 突發(fā)數(shù)據(jù)在控制分組 發(fā)送出去之后必須等待一定的偏移時(shí)間丁之后才能發(fā)送出去 而且 和t a g 不 一樣 r f d 不需要在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后再發(fā)送一個(gè)控制分組去釋放資源 而是依 靠最初發(fā)送的控制分組攜帶的一些信息 如突發(fā)包的長(zhǎng)度 突發(fā)包的到達(dá)時(shí)間等 因而 控制分組必須在整個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)完全形成之后才能發(fā)送出去 而t a g 則不 同 它可以在突發(fā)包的第一個(gè)分組到達(dá)之后立即發(fā)送控制分組 波長(zhǎng)調(diào)度策略在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中占有重要的地位 一個(gè)好的波長(zhǎng)調(diào)度策略 應(yīng)該能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的資源 盡量提高系統(tǒng)的容量并降低系統(tǒng)的丟失率 由于 邊緣節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)調(diào)度策略和核心節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)調(diào)度策略類似 所以這一部分將在和 2 5 2 節(jié)中介紹 2 5 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn) 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)處理b h p 分組 并按照波長(zhǎng)調(diào)度策略的 結(jié)果控制光器件的動(dòng)作 以保證突發(fā)數(shù)據(jù)在o b s 網(wǎng)絡(luò)中被全光地傳輸 現(xiàn)有的核 心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方案包括四個(gè)主要組成部分 光交叉模塊 交換控制模塊 協(xié)議處理 模塊以及線路接口模塊 其中交換控制模塊包括對(duì)信令的處理 轉(zhuǎn)發(fā)表的查找 資源的預(yù)約和沖突的 判決處理 協(xié)議處理模塊主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)高層協(xié)議的處理 包括轉(zhuǎn)發(fā)表的維護(hù)和更 新等 光交叉模塊主要由空分交換矩陣 f d l 和t w c 組成 在交換模塊提供的 信息配置下 這些部件協(xié)調(diào)工作共同為數(shù)據(jù)提供透明的傳輸通道 線路接口模塊 包括波分復(fù)用器 波分解復(fù)用器 e d f a 等光傳輸相關(guān)的器件 對(duì)核心節(jié)點(diǎn)的突發(fā)數(shù)據(jù)交換功能來(lái)說(shuō) 光交叉模塊和交換控制模塊是至關(guān)重 要的兩個(gè)模塊 它們可以看成核心節(jié)點(diǎn)的光交換部分和電控制部分 其中光交換 模塊決定了該節(jié)點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu) 交換控制模塊決定了核心節(jié)點(diǎn)的調(diào)度算法 圖2 6 是o b s 核心節(jié)點(diǎn)功能的框圖 1 2 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 圖2 6o b s 核心節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu) 2 5 1 關(guān)鍵光器件與常見(jiàn)交換結(jié)構(gòu) 目前o b s 核心節(jié)點(diǎn)光交換結(jié)構(gòu)主要分為三類 1 基于空分交換陣列的輸入緩 存結(jié)構(gòu) 2 基于空分交換陣列的環(huán)回緩存結(jié)構(gòu) 3 基于廣播一選擇的交換結(jié)構(gòu) 其 中第三種交換結(jié)構(gòu)大量采用分光器件 光信號(hào)能量損失嚴(yán)重 難以滿足需要 而 第二種結(jié)構(gòu)中 空分交換陣必須有冗余的輸入 輸出端口 所以采用第二種交換 結(jié)構(gòu)需要比第一種結(jié)構(gòu)更大的空分交換陣列 因此 目前最受關(guān)注的就是第一種 結(jié)構(gòu) 光交叉模塊的基本構(gòu)成單元包括 光交叉矩陣 光纖延遲線和波長(zhǎng)變換器 這些基本單元之間由光纖連接 光交叉矩陣完成實(shí)際的交換動(dòng)作 另外兩種裝置 主要提供解決交換結(jié)構(gòu)中沖突的手段 2 5 1 1 光交叉矩陣 光交叉矩陣是光交叉模塊的關(guān)鍵器件 其本身的功能是將自身的任意入端口 與任意出端口相連 配合波長(zhǎng)變換器 可以實(shí)現(xiàn)將核心節(jié)點(diǎn)任意入端口的任一波 長(zhǎng)交換到任意出端口的任一波長(zhǎng) o b s 網(wǎng)絡(luò)中 光交叉矩陣的構(gòu)造完全可以采用 現(xiàn)有的技術(shù) 如大量用于波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)的o x c o p t i c a lc r o s sc o n n e c t 光交叉連 接 矩陣 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 5 1 2 光纖延遲線 光纖延遲線 f d l f i b e rd e l a yl i n e 提供延遲光分組的能力 可以將突發(fā)數(shù) 據(jù)延遲一段時(shí)間再發(fā)送 與電緩存不同的是 f d l 只能夠提供幾個(gè)固定大小的延 遲時(shí)間 基本的f d l 結(jié)構(gòu)如圖2 7 所示 圖2 7 a 為單輸出定長(zhǎng)f d l 每 級(jí) 都提供相同長(zhǎng)度的延遲 它的構(gòu)成簡(jiǎn)單 只需要一組2 x2 的光開(kāi)關(guān) 但是由于后 續(xù)到達(dá)的分組必須跟隨前一個(gè) 所以存在隊(duì)頭阻塞問(wèn)題 圖2 7 b 為單輸出變 長(zhǎng)f d l 每一級(jí)提供不同長(zhǎng)度的延遲 和單輸出定長(zhǎng)f d l 一樣 它也存在隊(duì)頭 阻塞問(wèn)題 其優(yōu)勢(shì)在于 在保持延遲粒度不變的情況下 可以使用相對(duì)結(jié)構(gòu) a 較少的級(jí)數(shù)實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的延遲 圖2 7 c 為多輸出變長(zhǎng)f d l 由多個(gè)1 2 開(kāi)關(guān) 一個(gè)合波器 以及延遲光纖組成 這種配置的優(yōu)勢(shì)在于 每一級(jí)延遲都有一個(gè)出 口連接到最后的合波器 不存在隊(duì)頭阻塞 a 單輸出定長(zhǎng)f d l b 單輸出變長(zhǎng)f d l c 多輸出定長(zhǎng)f d l 圖2 7 典型光纖延遲線 多個(gè)f d l 可以組成f d l 池 池中的f d l 被多個(gè)波長(zhǎng)所共享 圖2 8 是一個(gè) f d l 池的實(shí)例 1 4 第二章o b s 技術(shù)簡(jiǎn)述 圖2 8 f d l 池不例 2 5 1 3 波長(zhǎng)變換器 波長(zhǎng)變換器的實(shí)現(xiàn)主要有兩種方式 全光方式和光電方式 其中光電方式的 基本思路是將波長(zhǎng)先轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 然后進(jìn)行電的再生 最后調(diào)制到一個(gè)新波長(zhǎng) 上去 而全光方式主要受制于s o a 半導(dǎo)體光放大 的技術(shù) 目前尚難以實(shí)現(xiàn)有 效靈活的控制 2 5 1 4 常見(jiàn)交換結(jié)構(gòu) 本小節(jié)主要討論基于空分交換陣列的輸入緩存結(jié)構(gòu) 此類交換結(jié)構(gòu)是由空分 光交叉矩陣以及多個(gè)光纖延遲線 池 和波長(zhǎng)變換器以光纖連接組成的 核心節(jié)點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu)依據(jù)它所使用的交換矩陣的規(guī)模而命名 一個(gè)具有工個(gè) 波長(zhǎng)平面 每個(gè)平面有 個(gè)輸入端口和1 個(gè)輸出端口的空分交叉矩陣 可以記為 l x i x i 的交換矩陣 由此交叉矩陣組成的核心節(jié)點(diǎn)記為l x i i 的核心節(jié)點(diǎn) 現(xiàn)有的o b s 交換結(jié)構(gòu)依照其交換矩陣的規(guī)模 可以分為兩類 設(shè)一個(gè)核心節(jié) 點(diǎn)有p 個(gè)輸入端口和p 個(gè)輸出端口 每