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1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文光分組交換網(wǎng)中的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)研究姓名：梁錚申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：肖石林20081001中文摘要光分組交換網(wǎng)中的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)研究摘要光纖通信已逐漸成為現(xiàn)代通信傳輸特別是干線傳輸?shù)闹饕绞?，并正在向全光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。全光網(wǎng)的核心技術(shù)主要包括兩部分，一個(gè)是光的傳輸，另外一個(gè)是光的交換。超高速傳輸和超大容量密集波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光鏈路的傳輸容量，光交換技術(shù)則亟需進(jìn)一步突破。在已開展研究的幾種光交換模式中，光分組交換(OPS：OpticalPacketSwitching)因其交換粒度小、調(diào)度靈活等
2、優(yōu)點(diǎn)被普遍認(rèn)為是光交換技術(shù)的發(fā)展方向。在OPS網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)同一波長信道上的多個(gè)光分組同時(shí)到達(dá)相同的輸出端口時(shí)就會(huì)產(chǎn)生競爭，因此如何解決光分組的競爭沖突問題成為實(shí)現(xiàn)OPS的關(guān)鍵之一。采用合適的光分組緩存和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是解決或降低光分組競爭的有效途徑，本文對OPS網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的緩存結(jié)構(gòu)、緩存調(diào)度算法、緩存的服務(wù)性能分析以及光分組轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)載均衡技術(shù)展開系列研究，包括：第二章研究了光緩存技術(shù)，提出了一種基于循環(huán)隊(duì)列的光電混合緩存方案。為了克服目前光分組交換節(jié)點(diǎn)中光纖延遲線利用效率低下的問題，采用由環(huán)狀的光纖延遲線緩存結(jié)構(gòu)和電緩存結(jié)構(gòu)兩部分組成的光電混合緩存結(jié)構(gòu)。其
3、中環(huán)狀的光纖延遲線緩存結(jié)構(gòu)由若干條固定長度的光纖延遲線緩存單元串聯(lián)連接組成，用于循環(huán)光分組隊(duì)列存取。該結(jié)構(gòu)不僅能夠顯著減少節(jié)點(diǎn)中光纖延遲線的總長度、提高光纖延遲線的利用效率，而且能夠改善節(jié)點(diǎn)解決競爭沖突的能力、降低丟包率。第三章提出和研究了離散延時(shí)緩存模型(QDBmodel：QuantizedDelayBuffermodel)?？紤]到FDL的離散延時(shí)緩存特性，定義了延遲時(shí)間(DelayTime)和等待時(shí)間(WaitingTime)兩個(gè)重要概念并仔細(xì)討論了兩者之間的差異和聯(lián)系。QDBmodel未對光分組的到達(dá)過程與光分組長度分布作任何限制，給出了一種
4、研究延遲時(shí)間和等待時(shí)間分布函數(shù)的理論方法并且能獲得解析結(jié)果，其正確性經(jīng)由計(jì)算機(jī)仿真得到了驗(yàn)證。第四章研究了等待位置數(shù)有限的OPS節(jié)點(diǎn)緩存性能。從已得到的QDBmodel出發(fā)可以獲得延遲時(shí)間的概率分布生成函數(shù)。結(jié)合嵌入卜海交通大學(xué)博士學(xué)位論文馬爾科夫鏈(EmbeddedMarkovChmn)方法能夠求得節(jié)點(diǎn)的隊(duì)長統(tǒng)計(jì)分布和丟包率；討論了極限最大修正平均到達(dá)率、極限最大服務(wù)強(qiáng)度等服務(wù)飽和狀態(tài)參數(shù)；獲得了延遲時(shí)間、等待時(shí)間和預(yù)約時(shí)間等各項(xiàng)重要性能參數(shù)的均值。第五章研究了最大緩存時(shí)延有限的OPS節(jié)點(diǎn)性能。利用虛等待時(shí)間(VWT：VirtuMWaitingT
5、ime)方法，將虛等待時(shí)間分布函數(shù)與QDBmodel中的等待時(shí)間分布函數(shù)聯(lián)系起來，得到了光分組丟包率的解析表達(dá)式，再結(jié)合極值理論便可以討論節(jié)點(diǎn)緩存性能的優(yōu)化問題。對于可變分組長度和固定分組長度的光分組業(yè)務(wù)得到了節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)緩存粒度。這些研究為節(jié)點(diǎn)緩存結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論支持。第六章研究了OPS網(wǎng)絡(luò)中光分組轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)載均衡方案。首先討論了節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)理論模型，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)依據(jù)相鄰下行節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)性能參數(shù)得到向其轉(zhuǎn)發(fā)的概率，然后在此基礎(chǔ)上提出了負(fù)載均衡的統(tǒng)計(jì)策略。這種方法有效地降低了OPS網(wǎng)絡(luò)中光分組競爭沖突發(fā)生的概率，并能夠在減小網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的更新開銷
6、和充分利用網(wǎng)絡(luò)資源之間獲得良好的平衡，是一種合理可行的方案。關(guān)鍵詞：光分組交換，光纖延遲線，離散延時(shí)緩存模型，延遲時(shí)間，等待時(shí)間，統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)模型，負(fù)載均衡一Ⅱ一英文摘要StudyonBufferingandTransferringTechniquesinOpticalPacketSwitchingNetworksABSTRACTOpticalcommunicationtechniquehasbeenwidelyutilizedinmodemcommunication，especiallyinback-bonetransmission．Asonemai
7、napproachoffuturehigh—speedandwide-bandcommunication，allopticalnetwork(AON)isfacingtwokeyissues，opticaltrans-missionandopticalswitching．SinceenormoustransmissioncapacityyetwithverylowCOStCanbeobtainedbyultra—high·-speedtransmissionandwavelength-division-multiplexing(WDM)，thest
8、udyonAONhasconcentratedonopticalswitchingtechniquesfortakingf
