适用于光突发交换网的可编程光缓存器

提出了两种适用于光突发交换网的可编程光缓存器结构：交叉型和多端口开关型.两种结构都能满足突发包缓存的超长性和可变性的要求,且结构简单紧凑,成本低,可扩展.交叉型缓存器通过指定信号在每个子缓存模块的光纤环中的循环次数即能实现可变时间的延迟.多端口开关型缓存器通过指定信号在两个多端口开关相应端口与所接光纤延迟线组成的光纤环中的循环次数实现可变时间的延迟.仿真结果表明,两种可编程光缓存器都能对光突发包实现ns级指定时间延迟,可用于解决光突发交换网突发包的冲突问题.     

光突发交换的交换控制策略和光缓存配置

光突发交换是面向下一代互联网的光交换模式.讨论了异步光突发交换系统的交换控制策略以及相应光缓存的优化配置策略.除了传统预约模式的交换策略,还研究了非预约和改进型预约模式,它们的性能评估由计算机仿真给出.结果表明:在条件相当情况下,改进型预约模式具有最低的丢包率.同时光缓存的配置对上述几类交换控制策略的性能都有很大影响,仿真结果指出:光缓存的粒度对系统性能具有重要影响,所讨论的几类交换模式都存在最佳时延粒度,研究结果对光交换矩阵的设计有指导意义.     

时隙光分组交换网络中一种新的光缓存优化配置方案

研究了时隙光分组交换网中的光缓存配置方案,针对反馈共享式缓存结构,通过对传统的连续分布式光缓存结构中不同延迟粒度的光缓存丢包的分布情况仿真结果研究,发现在传统的连续分布式光缓存结构中,丢包主要发生在小粒度的光缓存上,为此,提出通过适当增加小粒度的光缓存的方法,达到有效地降低丢包率,仿真结果显示,这种光缓存方案可以明显降低节点的丢包率.     

有优先权的光突发交换中光缓存的性能分析

分析了配置有限数量光纤时延线(FDLs)和优先权机制的光突发交换(pOBS)网络性能,建立了pOBS的网络模型和排队模型;并以模型为基础,比较了各级别数据包的排队等延时与FDLs单位、负荷强度比例的关系;比较了有和无FDLs时,包丢失率与FDLs单位、FDLs深度、系统负荷强度以及波长数的关系.研究发现;高优先级数据包的平均延时远小于其它数据包,负荷强度越大平均延时也越大,高优先级数据包的比例越大则低优先级数据包的延时越大且丢失率越高,加入有限数量和适当深度的FDLs、减小FDLs最小单位、增加波长数都能减小数据包的平均排队延时和丢失率.     

光突发交换网络试验平台

研究并实现了几种光突发交换网络的关键技术,包括高速的突发组装技术、突发调度技术及突发光发射及接收技术等,其中突发接收具有较高的灵敏度和小于80 ns的时钟数据恢复时间.在这些技术的基础上,建立了一个灵活且可扩展的光突发交换网络实验平台.在OBS网络平台上进行了TCP性能评估实验和多QoS业务传输实验。实验结果表明光突发网络中丢包率严重影响其上TCP的性能,但若丢包率小于0.1%,则TCP性能可得到一定程度的保证.光突发交换网络实验平台上的TCP传输实验还表明了OBS物理层带来的额外延时对上层TCP带宽有极大的影响.实验结果还验证了OBS网络中的QoS保证机制.     

一种光突发交换网络中降低填充开销的突发组装算法

针对光突发交换（0BS）网络现有组装算法在输入业务量较小时组装填充开销较大的性能缺陷，提出了一种新的突发组装算法，称之为BPRA算法．该组装算法通过改变突发生成时间，在不增加端到端时延的条件下利用偏置时间来延长突发组装时间，从而可以有效降低填充空闲比特的数目．同时提出一个近似分析模型来计算空闲比特填充概率．分析和仿真结果表明BPRA算法可以明显降低组装填充开销．     

一种改进型光可分突发交换性能分析模型

提出了一种改进型光可分突发交换性能分析模型(Modified Optical Composite Burst Switching,MOCBS).该模型考虑了截断剩余造成的影响,通过分析截断概率、平均截断剩余长度,得到截断剩余造成的分组丢弃概率,从而更准确地估计分组丢失率.在此基础上,推导出支持区分服务的POCBS(Prioritized OCBS)性能分析公式.仿真验证了MOCBS的准确性以及POCBS分析公式的有效性.     

一种新的光突发交换网络信令协议与分析

提出了一种新的光突发交换网络信令协议,即DSH区分服务混合信令.根据实时（电路仿真）业务和非实时（数据）业务对QoS的不同要求分别采用TAW和JET信令控制协议,尤其是对TAW信令做了相应改进,使之更适合于OBS网络承载电路仿真业务.利用电路仿真业务发出的呼叫请求,在端到端的波长通道中建立虚通路,并在整个呼叫持续过程中保持虚通路的连接,这样可以保证电路仿真业务的端到端时延最小并避免信息丢失.通过理论分析和系统仿真,研究了DSH混合信令的性能及其对波长利用率和实时业务呼损率的影响.     

一种适用于光突发交换网络的背景流量估计模型

平面背景流量的强度是光突发交换网络中的一个重要参数。该参数直接影响网络的性能并约束网络边缘节点的组装算法。指出了在配置波长转换器的情况下,核心节点控制平面的服务速率是与背景流量密切相关的随机变量而不是确定性变量。构建了M/D/1和一种特殊的M/G/1排队模型分别描述不同配置的核心节点的行为,并以剩余偏置时间为观测变量,构建了核心节点的背景流量估计模型。仿真和数值分析表明,该模型能够实时反映出核心节点控制平面的背景流量强度。     

一种适用于光突发交换的区分型资源预留机制

将边缘结点突发汇聚算法与核心结点资源预留机制有机结合,提出了一种适用于光突发交换的区分型资源预留机制.引入“突发流”的概念,在边缘结点采用基于线性预测的突发汇聚算法将输入IP分组汇聚为单个突发或突发流;在核心结点引入“搭载请求”的思想,对单个突发和突发流采用不同的资源预留方案.仿真结果表明区分型资源预留机制可以明显改善光突发交换网络的丢失性能.     

基于流量门限的提前预留竞争解决机制(英文)

基于小尺寸缓存的提前预留机制是有效的竞争解决方案.为支持区分服务,本文研究了两优先级提前预留机制的阻塞模型,分析了变化缓存尺寸与载荷比率条件下光突发交换网络核心节点的阻塞性能.为降低两优先级提前预留机制的突发丢弃率,提出一种基于流量门限的提前预留机制.数值分析确定了合理的缓存尺寸与流量门限,实现了高、低优先级间的缓存使用平衡.仿真结果表明:与原有提前预留机制相比,基于流量门限的提前预留机制保持了全流量状态范围内的阻塞性能,并明显降低了中、低流量状态内的突发丢弃率.     

Integrated Contention Resolution and Control Algorithm for Optical Burst Switched Networks

Abstract

This article compares the conventional and proposed integrated contention resolution and control algorithm in optical burst switching with respect to burst loss probability and network throughput. Results have shown that the proposed approach behaves well in practice and responds quickly to any change in network status, while improving the overall network performance. It is shown that the proposed algorithm (ICRCA) not only provides significantly better burst loss performance than the conventional algorithms, but is also void of any packet re-orderings.     

光纤延迟线和可调谐波长转换器在光分组交换网络竞争解决结构中的性能分析

研究了光分组交换网络中的两种竞争解决方案.结合课题研究的进展,基于突发和非突发业务,对这两种竞争处理结构进行了深入分析,得出了几点重要结论,首先,在竞争处理上,对于非突发业务,光纤延迟线比可调谐波长转换器有效;而对于突发业务而言,可调谐波长转换器比光纤延迟线有效.其次,在突发业务下反馈式光纤延迟线结构（FFA）是一种较为理想的竞争解决结构,但对非突发业务而言,反馈式光纤延迟线和可调谐波长转换器结构（FFTA）在成本上和结构尺寸上比FFA要有效的多.随着平均突发长度的增加,FFTA中的可调谐波长转换器数目也要增加才能获得合理的分组丢失率。但无论是针对突发业务还是非突发业务,FFTA都是一种成本有效的竞争解决结构.     

一种反馈FDL结构竞争解决丢包率的研究

对反馈FDL结构的光分组交换竞争解决方案建立了数学模型并进行了理论分析,推导出了在反馈FDL输入分组比输入光纤输入分组具有更高输出优先级时的系统丢包率公式,对系统丢包率与负载、输入光纤端口数和FDL数目的关系进行了数值计算和讨论.结果表明：由于FDL缓存分组的概率与输入分组负载的非线性关系导致了反馈FDL结构在低负载时对丢包率的改善非常明显,对高负载的改善却十分有限.随着FDL数目的增加,对系统丢包率的改善不会趋于一个极限值,这是与使用波长转换器进行竞争解决的不同之处,因此使用反馈FDL结构可以降低波长转换器的丢包率极限.     

Blocking improvement for high priority in differentiated OBS networks through preemption and buffer-limitation

Delay preemption that combines the techniques of preemption and small buffers is an efficient solution for burst contention. However, due to the phenomenon of over-usage on buffer, the low-loss demand of high priority is not ensured especially in high traffic states. In this article, to improve the blocking of delay preemption, we propose a modified scheme named limited delay preemption based priority (limited-DPP) that constrains the buffered right of low priority within the moderate and high traffic states. To validate the efficiency of limited-DPP, the comprehensive analysis and simulation are performed in terms of loss and buffering time.     

一种新颖的光突发交换网络中高效传输实时业务的协议

提出一种光突发交换网络中高效传输低速实时业务的虚时分复用协议(VTDM_RT).该协议的特点是信道不划分固定时隙,实时业务请求寻找空闲位置周期性占用信道,核心结点无须缓存,按照约定周期性转发实时业务数据.理论近似分析和仿真表明,该协议可以有效降低实时业务呼损率和数据丢弃率;实时业务速率越低,呼损率越低,波长利用率越高.     

光突发交换网络核心节点中QoS策略研究

对OBS网络核心节点中所采取的多种改善QoS的策略进行了研究并提出了一种反馈证实机制以减少数据突发的丢失.其原理是在BCP传输建立端到端通路的过程中,如果在某核心节点处不能成功预约波长信道,该节点将在数据突发离开边缘节点之前返送NACK证实信息,取消边缘节点的该数据突发调度输出计划,并将其重新缓冲排队以备再次调度发送.这样可以尽量为数据突发提供可靠的波长路径,减少数据突发的丢失.     

光突发交换中支持区分业务的混合封装和改进的头部丢弃策略

介绍一种在光突发交换网中支持业务QoS,并减少分组到达乱序的突发包混合封装机制.通过将不同级别的分组组成相对独立的段,并进而封装到同一个突发包里,可减少分组到达乱序.结合改进的头部丢弃策略,可克服尾部丢弃法中存在的虚假冲突问题,能真正改善分组丢弃率.仿真结果表明,混合封装在结合改进的头部丢弃法之后,能很好地应用于具有QoS要求的光突发交换网中.     

基于延迟抢占的突发竞争解决策略

在光突发交换网络中, 将竞争突发送入光纤延迟线(FDLs)缓存以避免丢弃被认为是一种便捷、有效的竞争解决方案。基于“提前预留”模型, 提出采用延迟抢占(DP)的方式来实现突发的竞争解决, 比较了全延迟抢占与部分延迟抢占机制的阻塞性能。为支持区分服务, 开展了两优先级系统中延迟抢占机制的研究, 建立了适用于两优先级系统的阻塞分析模型, 并对不同配比条件下延迟抢占机制的阻塞及延迟性能进行了仿真分析。仿真结果表明, 延迟抢占机制有效地保证了高优先级突发的低阻塞要求, 与低优先级突发相比, 其突发阻塞率要低约2个数量级。此外, 由于FDL的长度固定, 数据突发的时延要求也得到了有效保障, 流量载荷ρ=1.0时, 高优先级突发的平均延迟仅为10 μs。