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面向特殊用户的光因特网光交换技术的研究

作　者: 李雷
导　师: 孙小菡
学　校: 东南大学
专　业: 物理电子学
关键词: 下一代光因特网 特殊业务 光突发交换 性能仿真和设计平台 服务质量 时延稳定 传输损伤限制
分类号: TN929.1
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


在IP业务的高速增长和WDM技术超大容量带宽的双重推动下，传统光网络正朝着IP overWDM的下一代光因特网(NGOI)方向发展，且正从主干网延伸到城域网甚至到接入网领域。光突发交换(OBS)充分结合了光交换高速性和电处理灵活性的特点，成为构成NGOI可行的、具有很强竞争力的核心技术，己获得大量研究。然而，目前的工作大都集中在改善和提高光突发交换网络(OBSN)本身性能，以便为常规多媒体业务提供服务质量(QoS)保证上。如何为即将在NGOI上承载的一些特殊业务(如超媒体、远程操作等业务)提供QoS保证，现行的主要方案和技术尚未涉及和考虑；也没有统一的OBSN性能分析工具和设计平台。因此，本文深入研究面向特殊业务需求的光突发装配、调度、资源配置、竞争解决、传输等过程的机制、算法和设计方案，建立统一的OBSN性能仿真和设计平台，给出了具体分析和设计范例，分析和评估了示范网的各项性能和指标。 第一章首先系统概述光网络的发展和演进过程；突出为特殊业务提供QoS保证的重要性；综合归纳OBS技术领域的工作进展和关键技术；提出本文研究目标、内容、结果和创新点。 第二章提出了单位输入比特率概念，基于自相似过程构建了入口边缘路由器(ER)的并行多分组源(PMPS)业务源流量模型，综合讨论了关键参数的内在联系和变化规律。仿真结果表明，本章模型和方法统一了网络性能量化方式，准确描述了入口ER上的业务源流量，为建立统一的OBSN性能仿真和设计平台奠定基础。 第三章以满足时延稳定的特殊业务需求为基本出发点，重点研究OBS边缘路由器模型、用于装配及调度的具体算法、机制和方案。建立了新的边缘时延模型，提出了带缓存安全间隔(BSS)的PMPS边缘业务源突发装配算法；提出了边缘时延联合稳定方案(USS-ED)有力支持对特殊业务获得稳定时延的目标；设计了一种和BSS装配算法紧密结合的预降低同步方案来使得突发调度更有效。 第四章仍以满足时延稳定的特殊业务需求为基本出发点，重点研究OBS核心路由器(CR)模型、缓存结构、具体算法、机制和方案及其保证突发的传送效果。建立了新的突发流、突发竞争和CR时延模型；提出了缓存和交换集成结构方案并拓展到多纤网；提出了多约束、多策略综合(MMI)信道调度算法；分别对独立CR、邻接环境中CR的性能进行仿真分析。 第五章主要研究面向一般应用的无分级和分级的光突发交换网(OBSN)。完整地建立了突发和分组在OBS系统内的时延模型；按照有、无缓存两类情形，对无分级OBSN综合分析和讨论多个参数的影响；提出了基于光层QoS测度的QoS实现途径；在验证额外偏置时间方案之后，提出几种新的QoS实现方案。 第六章主要针对限制传输损伤和稳定(乃至固定)时延需求的特殊用户／业务，研究了应用光突发交换技术来实现QoS保证的具体方案。讨论了传输性能监测和传输损伤评估，建立了面向特殊业务的OBSN性能仿真和设计平台；针对江苏省电信长途传输网进行了传输损伤的计算和分析，提出了OBS核心网中区分端—端传输损伤的QoS保证优化方案；归纳了远程操作中引入IP／WDM光网所产生的随机变化的时延造成的系统稳定性问题。综合前面己提出的、直接与限制及稳定突发／分组时延有关的算法和方案，提出了能够有效稳定OBS端到端时延的总体方案。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
符号、变量  11-13
缩略词  13-15
第一章 绪论  15-42
  1.1 光网络的发展和演进  15-20
    1.1.1 IP over WDM光网络  15-18
    1.1.2 光交换技术  18-20
  1.2 IP/WDM光网管理及服务质量保证  20-26
    1.2.1 光网管理和网络QoS基本概念  21-23
    1.2.2 传统业务分级和QoS保证  23-24
    1.2.3 光层业务分级和QoS保证  24-26
  1.3 光突发交换技术  26-33
    1.3.1 光突发交换的体系结构  26-28
    1.3.2 边缘节点的突发装配和调度  28-30
    1.3.3 核心节点的信道调度和竞争解决  30-32
    1.3.4 光突发交换中的服务质量  32-33
  1.4 本论文的主要工作  33-36
    1.4.1 本文的研究意义  33-34
    1.4.2 本文的主要工作  34
    1.4.3 本文的主要创新点  34-36
  参考文献  36-42
第二章 光突发交换网业务流量模型  42-60
  2.1 自相似流量基础  42-46
    2.1.1 自相似过程的数学描述  43
    2.1.2 自相似流量的产生方法  43-45
    2.1.3 自相似检验和评估  45-46
  2.2 并行多分组源(PMPS)边缘流量模型  46-50
    2.2.1 单位输入比特率  46-47
    2.2.2 ON阶段的分组发送  47
    2.2.3 新的截断Pareto分布  47-48
    2.2.4 并行多分组源(PMPS)边缘流量模型  48-50
  2.3 并行多分组源(PMPS)的统计分析  50-56
    2.3.1 i.i.d.ON/OFF Pareto截断分布  50-51
    2.3.2 一般ON/OFF Pareto截断分布  51-56
  本章小结  56-58
  参考文献  58-60
第三章 光突发交换边缘路由器  60-81
  3.1 边缘路由器功能模型  60-62
    3.1.1 ER发送部分功能模型  61
    3.1.2 ER接收部分功能模型  61-62
    3.1.3 边缘时延模型  62
  3.2 带缓存安全间隔的突发装配算法  62-65
    3.2.1 突发装配原理  62-64
    3.2.2 突发装配算法流程图  64-65
  3.3 突发装配效果评价  65-71
    3.3.1 突发长度最值和装配时间阈值对突发长度分布的影响  65-66
    3.3.2 输入分组源数对装配结果和网络性能的影响  66-68
    3.3.3 缓存安全间隔的作用  68-69
    3.3.4 缓存安全间隔设置对突发生成的影响  69
    3.3.5 缓存安全间隔设置对网络性能的影响  69-71
  3.4 边缘时延联合稳定方案  71-76
    3.4.1 突发长度/装配时间稳定方案  71-74
    3.4.2 边缘时延联合稳定方案  74-76
  3.5 系统同步效应的降低  76-79
    3.5.1 突发调度与系统性同步  76-77
    3.5.2 预降低同步方案  77-79
  本章小结  79-80
  参考文献  80-81
第四章 光突发交换核心路由器  81-105
  4.1 核心路由器功能模型  81-86
    4.1.1 核心路由器基本功能  81-82
    4.1.2 核心路由器上的突发流模型  82-83
    4.1.3 核心路由器上的资源调度——算法/方案  83
    4.1.4 核心路由器上的竞争解决——模型/方法  83-85
    4.1.5 核心路由器上的时延模型  85-86
  4.2 核心路由器上的缓存结构设计  86-90
    4.2.1 缓存结构设计应遵循的基本条件  86-88
    4.2.2 交换和缓存集成结构,综合分类及分析  88-90
  4.3 多约束、多策略综合算法  90-91
  4.4 独立CR的性能  91-99
    4.4.1 待考察参量和突发流模型  91-92
    4.4.2 不同参数设置下的独立CR性能  92-99
  4.5 邻接环境中CR的性能  99-103
    4.5.1 待考察参量和突发流模型  99
    4.5.2 不同缓存参数设置下的邻接环境中CR的性能  99-101
    4.5.3 缓存结构对邻接环境中CR性能的影响  101-103
  本章小结  103-104
  参考文献  104-105
第五章 光突发交换网络设计  105-134
  5.1 光突发交换网络的时延模型  105-106
    5.1.1 光突发交换网络基本结构  105
    5.1.2 JET-OBS网络时延模型  105-106
  5.2 无分级OBSNs  106-122
    5.2.1 无缓存情况  107-117
    5.2.2 有缓存情况  117-122
  5.3 光层业务分级模型和QoS实现途经  122-125
    5.3.1 网络应用分类模型(NAM)  123
    5.3.2 业务区分/分级模型(SD/CM)  123-125
    5.3.3 基于光层QoS测度的QoS实现方案  125
  5.4 一般分级OBSNs  125-131
    5.4.1 QoS方案的区分参数  125-126
    5.4.2 支持一般分级的QoS方案  126-131
  本章小结  131-133
  参考文献  133-134
第六章 面向特殊业务的光突发交换网  134-153
  6.1 面向特殊业务的OBSN性能仿真和设计平台  134-139
    6.1.1 IP/WDM光网络中的节点管理模型  134-135
    6.1.2 传输性能监测和传输损伤评估  135-137
    6.1.3 面向特殊业务的OBSN性能仿真和设计平台  137-139
  6.2 支持传输损伤的分级OBSNs  139-143
  6.3 支持固定时延的分级OBSNs  143-150
    6.3.1 基于光网络的远程操作时延  143-144
    6.3.2 支持固定时延的分级OBSNs综合方案  144-146
    6.3.3 网络升级范例和性能分析  146-150
  本章小结  150-151
  参考文献  151-153
总结  153-157
致谢  157-159
攻读博士学位期间完成的学术论文及参加的科研项目  159-161
图、表索引  161-164

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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