智能光网络的拥塞控制技术研究

【摘要】： 在一定的网络资源情况下最大限度减少网络业务阻塞是光网络拥塞控制的核心问题。光网络的动态化和智能化给拥塞控制技术带来了新的问题,也为其开辟了更广阔的发展空间。论文结合理论分析、软件仿真以及硬件平台实验三种手段,对单层波长路由光网络以及光电混合多层网络的拥塞控制技术进行了系统化研究,提出了软抢占技术、波长缓存技术、短光路延迟拆除技术,以及基于波长标记轮换的并发业务冲突避免技术,实现了光网络整体性能的提升。 光网络的空间不均衡性是导致网络资源不能被充分利用的重要原因。为克服并利用这种特性,论文提出了软抢占技术。该技术允许新业务在建路时对已有业务进行软抢占。抢占进行前系统为被抢占的业务计算新路由,当该业务被成功切换到新路由后抢占才能进行,从而保证了已有业务的服务质量。仿真实验结果表明,软抢占技术可以在低负载情况下降低网络阻塞率超过一个数量级。论文进一步研究了软抢占与波长变换的结合技术,得到了更优的网络阻塞性能。 通过对光网络时间不均衡性的研究发现,低负载情况下光网络的资源利用率存在较强波动性。为利用这种特性,论文提出了波长缓存技术。该技术在瞬时负载较低时预留一部分波长资源,并在负载较高时集中将其释放,从而充分利用网络资源。论文进而针对多层网络提出了亚波长粒度的资源缓存技术。仿真实验结果表明,两种技术均能显著改善网络的阻塞性能,资源缓存技术更优。 光网络的动态路由优化策略由于缺乏优化的全局性,限制了其性能的提升。为解决这个问题,论文提出了短光路延迟拆除技术,在动态路由中引入静态全局优化的因素。该技术针对多层网络中底层物理跳数较少的光通路,当其不承载业务时不立即将它拆除,而是在延迟一段时间后判断是否将其拆除。该技术保留了网络中的短光路,实现了相对稳定和全网优化的虚拓扑结构,进而降低整个网络的阻塞率水平。同时,该技术还能显著减少网络控制平面的信令流量。 对于分布式光网络,并发业务资源冲突会急剧增加网络阻塞甚至导致整个网络崩溃。为解决该问题,论文提出基于波长标记轮换的并发冲突避免技术,在尽可能不同的波长平面为并发业务计算路由。该技术能够在不改变现有网络路由协议的情况下显著避免并发业务建路时的链路资源冲突,降低网络阻塞率。