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1、ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterANOVELBUFFERANDITSAPPLICATIONPERFORMANCEFOROPTICALPACKETSWITCHINGAuthor：MingChengSpecialty:CommunicationandInformationSystemsAdvisor:Prof.WeishengHuSchoolofElectronic,InformationandElectricalEngine
2、eringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary,2010新型光分組緩存及其應(yīng)用性能分析摘要隨著各種高帶寬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用的日益普及，整個網(wǎng)絡(luò)對于帶寬的需求不斷增長。為了應(yīng)對越來越高的帶寬需求，波分復(fù)用(WDM)技術(shù)已經(jīng)在傳輸網(wǎng)得到廣泛的應(yīng)用，但是當(dāng)前使用的光路交換限制了網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)功能和帶寬的利用率。為了實(shí)現(xiàn)在帶寬管理上的高效性和可擴(kuò)展性，光分組交換被認(rèn)為是一種很有潛力的解決方法，因?yàn)樗軌驕p小可用的帶寬粒度。光分組交換中存在的一個關(guān)鍵問題是如何解決光分組的競爭沖突問題
3、，例如多個相同波長的光分組要求同時到達(dá)相同的輸出端口就會發(fā)生沖突。因?yàn)楣夥纸M競爭對系統(tǒng)吞吐量有很大影響，所以如何解決光分組之間的競爭成為一個研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。一般而言，光分組競爭可以通過三種方法解決，分別是在空間域，頻域和時域上解決沖突和競爭。例如，我們可以通過偏轉(zhuǎn)路由在空間域上解決沖突，通過使用波長轉(zhuǎn)換在頻域上解決競爭。光緩存是一種更加常見的沖突解決方案，它能夠在時域上解決光分組競爭和沖突。因?yàn)楣馄骷袥]有具有隨機(jī)存取功能的光存儲器，所以光緩存一般采用由光纖延遲線構(gòu)成的方案。為了保證高優(yōu)先級光分組的服務(wù)質(zhì)量，搶占被認(rèn)為是一種非
4、常有效的手段。絕大多數(shù)光分組交換節(jié)點(diǎn)中，光分組的時延長度在進(jìn)入光纖延遲線之前就已經(jīng)決定了。在這種情況下如果要實(shí)現(xiàn)搶占，那么一些光分組就必須被丟棄掉，而這將惡化整個網(wǎng)絡(luò)的性能。因此很有必要設(shè)計(jì)一第I頁種能夠有效實(shí)現(xiàn)光分組時延管理，提供搶占功能的光緩存。文中我們介紹了光分組交換的產(chǎn)生背景和技術(shù)特點(diǎn)，對交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)作了說明。接著我們對光分組交換節(jié)點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)，對幾種經(jīng)典的交換結(jié)構(gòu)作了介紹和說明，對光分組交換中的關(guān)鍵技術(shù)：光分組頭標(biāo)記、同步和競爭解決機(jī)制作了介紹，并簡單介紹了國內(nèi)外具有代表性的光分組交換項(xiàng)目。我們提出了一種基于
5、波長轉(zhuǎn)換廣播選擇(WCBS)的新型緩存，并展示了該緩存如何實(shí)現(xiàn)搶占和區(qū)別服務(wù)功能。我們討論了在不同模型算法下，WCBS緩存為實(shí)現(xiàn)無波長沖突對波長范圍的要求。結(jié)果顯示，我們可以通過簡單的緩存存取策略來放寬對波長范圍的要求。接著我們討論了WCBS緩存的可擴(kuò)展性。我們還提出了一種基于WCBS緩存的光分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。我們展示了該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行原理，提出了一種交換策略以使節(jié)點(diǎn)有效運(yùn)行。我們建立了一個簡單理論模型來描述節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行原理，并做了仿真去驗(yàn)證理論分析結(jié)果。通過對理論模型和仿真結(jié)果的分析，我們對節(jié)點(diǎn)中不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對光分組性能的影響做了討
6、論。我們建立了用于描述不同優(yōu)先級光分組運(yùn)行的理論模型，仿真分析結(jié)果顯示，高優(yōu)先級光分組的性能得到了極大的改善。關(guān)鍵詞：光分組交換，光緩存，競爭解決，搶占，波長轉(zhuǎn)換，波分復(fù)用第II頁ANovelOpticalBufferandItsApplicationPerformanceforOpticalPacketSwitchingABSTRACTWavelengthdivisionmultiplexing(WDM)hasbeenwidelydeployedtosatisfythedramaticallyincreasingrequire
7、mentsforthebandwidthcapacityintroducedbytheemergingbroadbandapplicationsontheInternet.Thecurrentopticalcircuitswitchlimitsthebandwidthutilizationandnetworkingfunctionality.Toachievehighefficiencyandflexibilityinbandwidthmanagement,opticalpacketswitching(OPS)isconside
8、redasapotentialsolutionbyreducingtheavailablebandwidthgranularity.OneofthecriticalissuesistheresolutionofpacketcontentioninOPS,whic
