光突发交换网络的控制协议研究

光突发交换网络的控制协议研究摘要光突发交换OBS技术（OpticalBurstSwitching）吸收了光波长交换OCS和光分组交换OPS的优势，又克服了它们的缺陷，相较OCS信道利用率更高，相较OPS可实现性更强，能满足未来业务量爆炸式增长，及业务的多样性和多变性的要求，因此被看作是当前最有发展潜力的光交换技术之一。OBS网络的关键技术包括：信道调度算法、边缘节点组装算法、资源预约协议、冲突处理机制、QoS机制等，本文在第二章介绍了OBS网络的结构和一些关键的技术。本文主要研究了OBS网络的信道调度算法，首先介绍了两个常用的算法：LAUC算法和LAUC-VF算法，根据算法思想给出流程图和C程序描述，然后通过仿真比较了两种算法的性能，指出了LAUC算法的缺陷，提出了一种新的信道调度算法：基于权值的最小时隙(LAUC-αSV)算法,LAUC算法仅仅考虑了对信道的浪费最小，没有考虑对光纤延时线FDL资源的合理利用，LAUC-αSV算法同时将信道利用率和光纤延时线利用率两点做为OBS网络性能的指标，因为两者的资源重要性不同，引入权值α进行衡量，文中给出了算法的流程图和C程序描述。最后通过MATLAB仿真对两种算法进行了仿真，仿真显示LAUC-αSV算法相较LAUC算法系统丢包率更低，性能更优。AbstractOpticalBurstSwitching(OBS)combinesthebenefitsofOpticalCircuitSwitching(OCS)andOpticalPacketSwitching(OPS)whileavoidingthelimitationsofOCSandOPS.Thechannel-usingrateofOBSishigherthanOCS,andthepossibilityofrealizationismorethanOPS.Itcansatisfytheexplosiveincreaseofdatainthefuture,andsatisfytheneedofmultiplicityandlevityofnetwork.SothetechnologyofOBSisconsideredasthemostpotentialofdevelopmentinthetechnologyofopticalswitching.ThekeytechnologyofOBSnetworkcombine:thechannelschedulealgorithm,theassemblyalgorithminedgenode,resourcereservationprotocol,themethodofresourceconfliction,andthequalityofservice.ThisthesisintroducesthestructureandsomekeytechnologyofOBSnetwork.Thisthesismainlystudiesthechannelschedulealgorithm.Firstly,itstudiesthetwoconstantlyusedalgorithms:LAUCalgorithmandLAUC-VFalgorithm,andgivestheflowchartanddescriptionofalgorithmsbyClanguage,whilecomparingtheperformanceofthetwoalgorithmsbysimulatingtoolMATLAB.ThethesispointsoutthebugofLAUCalgorithm,andproposesthenewchannelalgorithm:LAUC-αSV(LatestAvailableUnscheduledChannelwithSmallestVoidbasedoncoefficient-α).ThealgorithmofLAUConlyconsiderstheleastwasteofchannel,butdoesn’tconsiderthereasonableusingofFDL.TheLAUC-αSValgorithminthispaperconsiderbothusingofchannelandFDLastheindexofOBSnetwork,becausetheimportanceofthemaredifferent,thecoefficient-αispresenttobalance,thethesisgivestheflowchartanddescriptionofalgorithmbyClanguage,thesimulationsoftwoalgorithmsarecarriedoutbysimulationtoolMATLAB.TheresultofsimulationshowthattheburstlossrateofLAUC-αSValgorithmislowerthanLAUCalgorithm,theperformanceofitismoreexcellentthanLAUCalgorithm.目录摘要..............................................................................................................................IABSTRACT................................................................................................................I第一章绪论...............................................................................................................1§1.1.光网络的发展...........................................................................................1§1.2.光交换技术...............................................................................................3§1.2.1.光波长路由交换........................................4§1.2.2.光分组交换OPS（OPTICALPACKETSWITCHING）............5§1.2.3.光突发交换OBS（OPTICALBURSTSWITCHING）.............6§1.3.本文的研究内容及主要贡献...................................................................71.3.1论文的主要工作...........................................71.3.2论文的内容和安排.........................................8第二章OBS技术特点..............................................................................................9§2.1.OBS网络结构............................................................................................9§1.3.1.核心节点.............................................10§1.3.2.边缘节点.............................................13§1.3.3.光纤延时线...........................................17§2.2.OBS基本原理..........................................................................................21§2.2.1资源预约方案..........................................21§2.2.2资源预约协议..........................................24§2.2.3冲突处理..............................................27§2.2.4QOS机制..............................................30§2.2.5信道调度算法..........................................31§2.3.本章小结.................................................................................................31结束语.......................................................................................................................32参考文献...................................................................................................................33致谢...........................................................................................................................341第一章绪论§1.1.光网络的发展当今时代，信息技术的迅猛发展，尤其是IP技术的爆炸式发展改变了人们的生活，浏览网页、电子商务、网上教育、网络游戏等成为人们生活的一部分，信息沟通的渠道多种多样，各种新业务尤其是数据业务的出现，使带宽的需求呈快速增长趋势，这就对传统的骨干网络提出了巨大的挑战[1]。传统的骨干网络使用的是SDH(SynchronousDigitalHierarchy)技术。传统的SDH技术以特定的传输速率(155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s，将来渴望提高到40Gb/s)在光纤中1310或1550nm附近的单个波长信道上传输数据，传输带宽的增加只能单纯依靠提高单个波长的传输速率来实现。SDH技术需要电的时分复用(TDM:TimeDivisionMultiplexing)，而电领域的处理速度由于受量子理论的限制，提高的速度有限，目前认为40Gb/s是单个波长最高实用化的速率，同时SDH技术主要支持语音业务，而支持IP等数据业务时因不能灵活的分配带宽造成带宽浪费严重，网络带宽紧张，这些都使传统的SDH技术越来越不能适应数据网络发展的要求。在这一背景下，光波分复用(WDM:WavelengthDivisionMultiplexing)技术应运而生，尤其是密集波分复用技术[2]（DWDM）在各大运营商的长途骨干网中得到大量商用。光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用，只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制，在波分复用技术高度发展，以及