ORPR中若干關(guān)鍵技術(shù)問題的研究.pdf

1、RPR網(wǎng)絡(luò)作為一種MAN的解決方案，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。在RPR環(huán)中，傳輸使用光域技術(shù)，但是節(jié)點(diǎn)對(duì)分組的處理都在電域完成(這里為了與光域處理的ORPR相區(qū)別，簡稱為ERPR)。然而，由于電域處理固有的速率局限和頻繁的光/電/光轉(zhuǎn)換，不僅提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也影響系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高。將全光分組交換技術(shù)引入這種網(wǎng)絡(luò)，利用光緩存代替電緩存，就構(gòu)成了全光彈性分組交換環(huán)網(wǎng)ORPR。ORPR直接在光域處理轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，不需要對(duì)包的凈負(fù)荷進(jìn)

2、行光電光轉(zhuǎn)換，凈負(fù)荷可以以高于幀頭數(shù)倍的速率傳輸，因此簡化了節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，顯著降低了節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)載，提高了系統(tǒng)吞吐量，是一種有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型全光包交換網(wǎng)絡(luò)。
　　 本文提出了一種ORPR網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)該結(jié)構(gòu)中若干關(guān)鍵技術(shù)問題，如引入光緩存后系統(tǒng)通信性能的變化，光分組的組裝機(jī)制，MAC層的公平性協(xié)議，以及對(duì)ORPR網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，吞吐量等性能進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得了多項(xiàng)成果。
　　 具體來說，本文的工作和創(chuàng)新主要包

3、括以下幾個(gè)方面：
　　 1.在深入分析了RPR和全光分組交換網(wǎng)的基礎(chǔ)上，提出一種ORPR節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，定義了ORPR網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)和協(xié)議，分析了數(shù)據(jù)傳輸層和控制層的關(guān)鍵技術(shù)，指出了該ORPR結(jié)構(gòu)相對(duì)于ERPR的優(yōu)點(diǎn)以及ORPR和ERPR在網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，公平性算法等存在的差異。
　　 2.全面研究了在光彈性分組環(huán)(ORPR)節(jié)點(diǎn)中，使用光纖環(huán)路緩存器作為光緩存器時(shí)，緩存器容量和光纖環(huán)的環(huán)長對(duì)通信報(bào)文丟失率的影響，給出了相關(guān)的解析公式

4、，指出由于光纖環(huán)路緩存器引入的附加業(yè)務(wù)強(qiáng)度，造成了ORPR節(jié)點(diǎn)報(bào)文丟失率等通信性能發(fā)生了變化。提出了光緩存的精細(xì)度概念，指出緩存精細(xì)度和緩存容量共同決定系統(tǒng)的報(bào)文丟失概率，得到了最佳緩存精細(xì)度的值，它與緩存容量大小基本無關(guān)，而與數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)強(qiáng)度有關(guān)。
　　 3.在深入分析ORPR網(wǎng)絡(luò)流量成型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種適合ORPR網(wǎng)絡(luò)的基于控制發(fā)送時(shí)間的光分組組裝算法，并給出了該算法的算法結(jié)構(gòu)。該算法在混合門限組裝算法的基礎(chǔ)上，通過增加

5、一個(gè)控制分組發(fā)送間隔的參數(shù)，使得光分組單位時(shí)間內(nèi)流量的突發(fā)性被平滑，同時(shí)可以保證ORPR網(wǎng)絡(luò)的QoS性能，適合于使用容量有限光緩存的ORPR網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，新算法通過對(duì)分組發(fā)送間隔的調(diào)整，使在不同負(fù)載條件下，組裝時(shí)延的概率分布基本相同。在ORPR中，平均組裝時(shí)延的穩(wěn)定對(duì)ORPR網(wǎng)絡(luò)的QoS性能和公平性調(diào)度有著重要意義，而發(fā)送時(shí)機(jī)的合理選擇，可以保證ORPR網(wǎng)絡(luò)的QoS性能以及公平性。
　　 4.詳細(xì)分析了ORPR環(huán)中報(bào)文端對(duì)端時(shí)延的

6、組成，導(dǎo)出了在ORPR節(jié)點(diǎn)使用光纖環(huán)路緩存器做為轉(zhuǎn)發(fā)緩存器時(shí)不同業(yè)務(wù)等級(jí)分組的端對(duì)端平均等待時(shí)延的計(jì)算公式，并利用該公式分析了該時(shí)延與節(jié)點(diǎn)上路流量的業(yè)務(wù)量強(qiáng)度以及光纖環(huán)路緩存器的環(huán)長之間的關(guān)系。對(duì)ORPR節(jié)點(diǎn)光分組平均組裝時(shí)延進(jìn)行了仿真計(jì)算，仿真結(jié)果表明：新算法使得ORPR網(wǎng)絡(luò)中的光分組平均組裝時(shí)延相對(duì)穩(wěn)定，在大多數(shù)情況下，可以保證ORPR網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度要求。
　　 5.深入研究了ORPR網(wǎng)絡(luò)中的公平性準(zhǔn)則，提出一種適合ORPR網(wǎng)絡(luò)

7、的前攝性公平性算法，并給出了算法的實(shí)現(xiàn)方案。該算法針對(duì)ORPR節(jié)點(diǎn)中光緩存容量較小的特點(diǎn)，提出了分組在節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的調(diào)度方案；通過一個(gè)在環(huán)中和發(fā)送數(shù)據(jù)流相反的方向循環(huán)流動(dòng)的速率控制幀，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的速率信息分布在整個(gè)ORPR網(wǎng)絡(luò)上，從而實(shí)現(xiàn)共享某鏈路的各個(gè)數(shù)據(jù)流公平的分配帶寬資源，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)ORPR環(huán)網(wǎng)的公平性與高的鏈路帶寬利用率。該算法的一個(gè)顯著特點(diǎn)在于不使用傳統(tǒng)的緩沖器占有量監(jiān)測(cè)來調(diào)節(jié)速率，其前攝機(jī)制可以有效保證各個(gè)數(shù)據(jù)流流量在發(fā)送時(shí)就