光分組交換網(wǎng)中的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)研究.pdf

1、光纖通信已逐漸成為現(xiàn)代通信傳輸特別是干線傳輸?shù)闹饕绞?，并正在向全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。全光網(wǎng)的核心技術(shù)主要包括兩部分，一個是光的傳輸，另外一個是光的交換。超高速傳輸和超大容量密集波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光鏈路的傳輸容量，光交換技術(shù)則亟需進(jìn)一步突破。在已開展研究的幾種光交換模式中，光分組交換(OPS)因其交換粒度小、調(diào)度靈活等優(yōu)點(diǎn)被普遍認(rèn)為是光交換技術(shù)的發(fā)展方向。在OPS網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)同一波長信道上的多個光分組同時到達(dá)相同的輸出端口時就會產(chǎn)生競

2、爭，因此如何解決光分組的競爭沖突問題成為實(shí)現(xiàn)OPS的關(guān)鍵之一。采用合適的光分組緩存和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是解決或降低光分組競爭的有效途徑，本文對OPS網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的緩存結(jié)構(gòu)、緩存調(diào)度算法、緩存的服務(wù)性能分析以及光分組轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)載均衡技術(shù)展開系列研究，包括： ⑴研究了光緩存技術(shù)，提出了一種基于循環(huán)隊列的光電混合緩存方案。為了克服目前光分組交換節(jié)點(diǎn)中光纖延遲線利用效率低下的問題，采用由環(huán)狀的光纖延遲線緩存結(jié)構(gòu)和電緩存結(jié)構(gòu)兩部分組成的光電混合緩存結(jié)構(gòu)

3、。其中環(huán)狀的光纖延遲線緩存結(jié)構(gòu)由若干條固定長度的光纖延遲線緩存單元串聯(lián)連接組成，用于循環(huán)光分組隊列存取。該結(jié)構(gòu)不僅能夠顯著減少節(jié)點(diǎn)中光纖延遲線的總長度、提高光纖延遲線的利用效率，而且能夠改善節(jié)點(diǎn)解決競爭沖突的能力、降低丟包率。 ⑵提出和研究了離散延時緩存模型(QDBmodel)?？紤]到FDL的離散延時緩存特性，定義了延遲時間(DelayTime)和等待時間(WaitingTime)兩個重要概念并仔細(xì)討論了兩者之間的差異和聯(lián)系。Q

4、DBmodel未對光分組的到達(dá)過程與光分組長度分布作任何限制，給出了一種研究延遲時間和等待時間分布函數(shù)的理論方法并且能獲得解析結(jié)果，其正確性經(jīng)由計算機(jī)仿真得到了驗(yàn)證。 ⑶研究了等待位置數(shù)有限的OPS節(jié)點(diǎn)緩存性能。從已得到的QDBmodel出發(fā)可以獲得延遲時間的概率分布生成函數(shù)。結(jié)合嵌入馬爾科夫鏈(EmbeddedMarkovChain)方法能夠求得節(jié)點(diǎn)的隊長統(tǒng)計分布和丟包率；討論了極限最大修正平均到達(dá)率、極限最大服務(wù)強(qiáng)度等服務(wù)飽

5、和狀態(tài)參數(shù)；獲得了延遲時間、等待時間和預(yù)約時間等各項重要性能參數(shù)的均值。 ⑷研究了最大緩存時延有限的OPS節(jié)點(diǎn)性能。利用虛等待時間(VWT:VirtualWaitingTime)方法，將虛等待時間分布函數(shù)與QDBmodel中的等待時間分布函數(shù)聯(lián)系起來，得到了光分組丟包率的解析表達(dá)式，再結(jié)合極值理論便可以討論節(jié)點(diǎn)緩存性能的優(yōu)化問題。對于可變分組長度和固定分組長度的光分組業(yè)務(wù)得到了節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)緩存粒度。這些研究為節(jié)點(diǎn)緩存結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供