突發(fā)數(shù)據(jù)光傳送與分組模式光組播的核心機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)及其在通信業(yè)務(wù)中所占比重的不斷增加使通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量的特征發(fā)生了明顯的變化。流量相對(duì)平穩(wěn)的話音業(yè)務(wù)在通信業(yè)務(wù)中的主導(dǎo)地位已經(jīng)完全被具有流量突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所取代。同時(shí)，IPTV，視頻點(diǎn)播，多方視頻會(huì)議等新業(yè)務(wù)的產(chǎn)生以及普及也使得點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的組播業(yè)務(wù)在整個(gè)通信業(yè)務(wù)中所占的比重顯著增加。承載業(yè)務(wù)的這些巨大變化使光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)由最初的以技術(shù)驅(qū)動(dòng)為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詷I(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)為主。如何在光網(wǎng)絡(luò)中更靈活地實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的全光

2、傳送以及如何更高效地實(shí)現(xiàn)組播數(shù)據(jù)的全光分組轉(zhuǎn)發(fā)已成為近年來光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。
　　 本文從通信業(yè)務(wù)對(duì)傳送網(wǎng)絡(luò)的需求出發(fā)，對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)光傳送和分組模式光組播的核心機(jī)制與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，具體包括以下內(nèi)容：
　　 （1）在突發(fā)數(shù)據(jù)光傳送技術(shù)方面，本文通過數(shù)學(xué)分析、計(jì)算機(jī)仿真及硬件實(shí)驗(yàn)等多種手段，對(duì)基于聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）的突發(fā)模式光傳送技術(shù)進(jìn)行了性能分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該技術(shù)利用AOTF的微秒級(jí)快速可

3、調(diào)諧技術(shù)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了WDM環(huán)網(wǎng)中光突發(fā)數(shù)據(jù)包的快速調(diào)諧接收。它的核心機(jī)制是通過令牌輪詢機(jī)制有效規(guī)避網(wǎng)絡(luò)中光突發(fā)數(shù)據(jù)包之間的資源競(jìng)爭(zhēng)問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)面向業(yè)務(wù)突發(fā)性的靈活、可靠的全光數(shù)據(jù)傳送。從分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，令牌輪詢機(jī)制下的突發(fā)模式全光傳送技術(shù)雖然能夠在一定程度上提升網(wǎng)絡(luò)的整體效率以及靈活性，但最大突發(fā)包長(zhǎng)度和最小突發(fā)包長(zhǎng)度等參數(shù)的設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)量的變化以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小等都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的整體性能產(chǎn)生直接影響。文中給出了各個(gè)參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)性能

4、之間明確的量化關(guān)系，為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及性能評(píng)估提供了有效參考。
　　 （2）針對(duì)令牌輪詢機(jī)制下的光突發(fā)傳送技術(shù)在空間重用、服務(wù)質(zhì)量分級(jí)等方面存在的不足，本文結(jié)合彈性分組環(huán)技術(shù)與突發(fā)模式光傳送技術(shù)，創(chuàng)新性地提出了面向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多樣化性能需求的新型彈性突發(fā)環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它將彈性分組環(huán)技術(shù)在空間重用、服務(wù)質(zhì)量分級(jí)等方面的諸多優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到多波長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了面向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突發(fā)性和多樣性的新型光傳送技術(shù)。彈性突發(fā)環(huán)的核心機(jī)制是利用突發(fā)模式光傳送技

5、術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，并通過光電二級(jí)緩存機(jī)制解決突發(fā)數(shù)據(jù)包在傳送過程中的資源競(jìng)爭(zhēng)問題。它采用基于優(yōu)先級(jí)的僅目的延遲控制協(xié)議，通過對(duì)不同等級(jí)業(yè)務(wù)設(shè)置不同的額外偏置時(shí)間并采用不同的資源競(jìng)爭(zhēng)解決機(jī)制，實(shí)現(xiàn)彈性突發(fā)環(huán)靈活的服務(wù)質(zhì)量策略，以此滿足網(wǎng)絡(luò)所承載的各種業(yè)務(wù)對(duì)傳輸性能的多樣化需求。文中分別介紹了彈性突發(fā)環(huán)的傳送機(jī)制、緩存機(jī)制、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、控制機(jī)制以及服務(wù)質(zhì)量策略等，并通過計(jì)算機(jī)仿真，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明，彈性突發(fā)環(huán)技術(shù)能夠有

6、效地實(shí)現(xiàn)多種不同等級(jí)業(yè)務(wù)的傳送并保證他們的服務(wù)質(zhì)量。
　　 （3）在分組模式光組播技術(shù)方面，本文針對(duì)傳統(tǒng)并行模式全光分組組播技術(shù)代價(jià)高、靈活性差、組播成功率低等問題，創(chuàng)新性地提出了新型的串行模式全光組播機(jī)制。該機(jī)制的核心是利用光開關(guān)可控的全光環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)光組播數(shù)據(jù)包的緩存，并通過光信號(hào)在緩存器中的循環(huán)以及環(huán)上的光功率分路器和功率補(bǔ)償器件的復(fù)制及功率補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)光組播數(shù)據(jù)包的串行輸出。與并行模式組播機(jī)制相比，它一定程度上緩解了組播數(shù)據(jù)包

7、對(duì)輸出時(shí)間的限制，部分地實(shí)現(xiàn)了光緩存的功能，有效提高了光組播數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)成功率。此外，本文通過硬件實(shí)驗(yàn)對(duì)該機(jī)制的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中進(jìn)一步分析了該機(jī)制存在的噪聲積累、額外組播延遲以及對(duì)輸入組播數(shù)據(jù)流的限制等問題。
　　 （4）針對(duì)串行模式組播機(jī)制的額外時(shí)延及噪聲積累等問題，本文提出了基于二級(jí)緩存結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型混合模式全光組播機(jī)制。它通過二級(jí)緩存機(jī)制減少組播數(shù)據(jù)包的在全光環(huán)路中的循環(huán)次數(shù)，降低因光信號(hào)循環(huán)而產(chǎn)生的噪聲積累

8、。同時(shí)，它通過串行模式與并行模式的結(jié)合，降低組播數(shù)據(jù)包的額外組播時(shí)延以及對(duì)輸入組播數(shù)據(jù)流的限制。利用計(jì)算機(jī)仿真，本文對(duì)并行、串行及混合模式全光組播機(jī)制在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中的性能進(jìn)行了分析和比較。從仿真結(jié)果中可以看出，相比于并行和串行模式全光組播機(jī)制，混合模式全光組播機(jī)制能夠達(dá)到最高的組播成功率及最大的組播傳輸速率，具有最好的網(wǎng)絡(luò)性能。
　　 （5）為進(jìn)一步提升全光分組組播技術(shù)的服務(wù)質(zhì)量，本文提出了一種用于光標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基于延