业务动态变化情况下的OBS网络路由方案研究

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WDM技术为光网络带来了充足的带宽资源,但是光网络存在一个严重的问题:网络中的业务是动态变化的,初始的网络资源配置将会不适用于变化后的业务环境,最终导致网络的各项性能指标恶化。因此,我们迫切需要能灵活运用于业务动态变化情况下的光交换技术,以及相应的路由方法。在目前光网络的三种基本交换技术中,OPS/OBS比OCS更适用于动态业务,但OPS由于光器件发展限制,目前尚难以实用。本文主要研究基于OBS的业务动态变化情况下的路由方案。 本文研究业务动态变化环境下OBS网络,主要分为两个方向:第一个方向是利用负载均衡策略,使流量在网络中均匀分布,以缓解业务动态变化带来的数据包冲突。第二章研究的VLBS负载均衡策略,通过构造全连接虚拓扑,使业务流量在虚链路上均匀分布,只要每条虚链路容量设置适当,就能保证业务在一定约束下无论怎样变化,网络都不会出现丢包。但是,构建一个全连接虚拓扑,需要大量的波长,一般网络往往由于资源受限而无法建立。OBS具有很好的资源复用能力,本文尝试将VLRS运用于OBS网络,却遇到诸多问题:首先,虚拓扑上的负载均衡并不意味着物理拓扑上也达到负载均衡,多条虚链路在物理拓扑上可能对应同一条物理链路,使得该物理链路负载过大,容易拥塞;其次,VLBS负载均衡策略在物理拓扑上会出现路径往返,引发大量冗余数据流。作者提出了两种启发式算法一基于两层的整数线性规划(TILP)和主要冗余避免(MRA)算法,以提升VLBS负载均衡策略在OBS网络中的性能。 解决此问题的第二个研究方向是利用新的光交换技术——混合光交换技术去改善网络在动态业务环境中的表现。OBS在动态业务环境中有较稳定的表现,但丢包率要大于OCS网络。作者在第三章提出了一种全新的混合交换技术——基于OBS的集成式混合光网络(OIHON),使传统的OCS和OBS光交换技术在同一网络中并存,使网络既具有较低的丢包率,又能适应业务动态变化的环境,具有一定的鲁棒性。OIHON混合交换技术采用两种传送模式:正常模式和溢出模式,正常模式传送方法与OCS相同,将口分组包在预先建好的光路上端到端透明传送至目的节点,溢出模式传送方式与OBS相似,利用突发控制分组在多条光路间预约,为突发包提前打通一条全光通路。基于OBS的集成式混合光网络(OIHON)既保留了OBS网络对突发性业务的优秀表现,又有效的降低了突发包冲突,减少了光节点控制部分负载。在本文的第四章中,作者介绍了OIHON混合交换仿真平台,主要包括仿真平台的总体框架、各个模块设计实现以及相关的核心代码。第五章对整个论文各章内容进行了总结。
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