光突发交换技术(OBS)是光纤通信领域里的前沿课题之一，其交换粒度介于光路交换(OCS)和分组交换(OBS)之间。OBS比OCS灵活，带宽利用率更高，又比OPS更易于实现。OBS结合了两种交换技术的优势而避开了两者的缺陷，所以是一种具有很好前景的光交换技术，极有可能成为下一代光网络的标准。本文研究了实现光突发交换技术所面临的两个关键问题。第一是光突发技术的实现，它涵盖了在突发交换光网络的物理层上实现的光突发发送技术、光突发接收技术以及网络同步技术；第二是突发交换光网络对实际业务的影响，本文对四种在Internet上广泛使用的TCP(传输控制协议)(Tahoe、Reno、newReno和Sack)在突发交换光网络中的性能进行了研究。 本论文首先回顾了光交换技术的发展，并对光突发交换的概念、架构、物理层关键技术以及对TCP业务的支持问题进行了概述。 论文的第二部分研究了应用于OBS网络中的光突发技术，主要研究成果如下： ◆设计实现了1.25Gbps突发模式光发射机，其消光比可达到10-15dB，突发模式下峰—峰值抖动约为60ps，连续模式下峰—峰值抖动约为30ps，激光器的开启/关闭时延小于8ns。利用现场可编程逻辑们阵列(FPGA)和同步动态随机存储器(SDRAM)在突发包的定时发送的设计中提出“SDRAM绑定”机制，成功地实现了FPGA与SDRAM的全双工通信。由FPGA控制的“定时发送”模块实现了OBS网络特有的“定时发送”机制，其最大控制误差小于8ns，即“定时发送”的控制精度约为8ppm。 ◆通过数学建模和系统仿真首次提出了基于带宽设计的交流耦合突发模式光接收机。利用传统连续模式的前置放大器和限幅放大器实现了1.25Gbps交流耦合光突发接收机的设计，在异步接收状态下其数据时钟恢复时间小于300ns，灵敏度优于-24dBm@BER=10-10。后续实验表明该接收机性能满足EPON应用要求，因此具有很好的实用性和市场前景。 ◆在测试网络的试验系统中设计了全网同步机制，并在全部边缘路由器中设计实现了全网时钟同步系统。该设计实现了光突发交换测试网络中三个边缘路由器的内部时钟频率与核心光交换机的内部时钟频率相互锁定。 论文的第三部分研究了OBS网络环境下的TCP性能，主要研究成果如下： ◆基于理论分析和网络仿真，对OBS网络环境下的TCP拥塞控制机制进行了分析研究，探讨了TCP性能的退化现象。基于“TCP解耦”机制提出了扩增TCP拥塞控制粒度的解决方案，消除了OBS交换粒度与TCP拥塞控制粒度失配的问题。仿真结果表明该方案能有效避免TCP性能的退化。 ◆对OBS网络环境下的TCP吞吐量进行了数学建模分析，并考虑了TCP确认的丢失对吞吐量造成的影响。仿真与计算结果的比较表明该模型的最大估算偏差在±27％范围内，而以往的数学模型基于TCP确认无丢失的假设，其计算结果与仿真结果的最大偏差达到100％。仿真结果与数值计算结果吻合，这表明本文所建立的TCP吞吐量模型能准确反映OBS网络环境下TCP性能退化的特点，可以更准确地分析验证OBS网络环境下TCP的各种性能变化。