光突发交换(Optical Burst Switching, OBS)网络将突发包的传输与控制信道相分离,在核心网中实现了突发包的全光传输,克服了电域中的电子处理瓶颈,大大提高了网络的执行效率,被认为是实现大容量、高速交换网络所富有前景的方案。目前光交换方式可分为三种:光线路交换(Optical Circuit Switching, OCS)、光分组交换(Optical Packet Switching, OPS)和光突发交换(Optical Burst Switching, OBS)。OBS是介于OCS和OPS之间的一种过渡技术,其中OBS比OCS具有更高的带宽利用率。与OPS相比,OBS避免了光缓存这一问题,网络的建设成本大大降低。因此,对OBS的研究成为近年来国内外学术界的研究热点。OBS中各项关键技术的研究是将其实用化的重要环节。本文着重分析和讨论了边缘节点的汇聚技术,以及核心节点路由技术和OXC的设计。通过基于NS-2的OBS网络仿真平台OBS-NP的搭建,对OBS中各关键技术进行了分析与比较,并为深入研究打下了良好的基础。本文的主要工作和研究成果如下:1.提出了一种用于光突发交换网络的边缘节点中汇聚模块(OBS-Ethernet自适应汇聚模块)。OBS-Ethernet自适应汇聚模块引入流量检测队列,并通过该队列检测的结果选择合适的时间汇聚门限。同时,OBS-Ethernet自适应汇聚模块还通过突发数据包包长的反馈信息来修正控制曲线。仿真结果表明:与MBMAP汇聚方式相比,OBS-Ethernet自适应汇聚模块在网络数据突发性较强的情况下,具有较小的平均汇聚时延。并且与前者采用两个固定汇聚门限不同,OBS-Ethernet自适应汇聚模块的时间汇聚门限可以随着网络流量的变化而自适应地调整。2.根据光突发交换网(Optical Burst Switching, OBS)网络的特点,分析了在OBS网络边缘节点处进行数据汇聚的一般原则,针对现有的汇聚策略提出了一种新型OBS网络边缘节点的自适应汇聚策略。与以往采用固定汇聚门限的汇聚策略不同,本文设计的汇聚策略引入了穿越计数器,通过测量网络实时业务流量,判断穿越计数器,动态选择合适的汇聚门限。比较前后两次选择的汇聚门限类型来修正门限步长。仿真结果表明:与现有汇聚策略相比,本文设计的汇聚策略在不同参数的自相似流和网络负载情况下丢包率分别降低了69.07%和38.89%;因此,该汇聚策略不仅能根据网络流量变化动态调整汇聚门限,而且该策略更适应具有突发性的业务流,在强自相似情况下有较小的丢包率。3.提出了一种支持多业务等级下的综合考虑拥塞概率的路由选择的数学模型。在有限波长转换情况下,提出一种“分段”的概念。根据波长转换节点将路由分段,并分别计算该转换节点和分段路由的拥塞概率,然后根据所建立的数学模型计算全网的拥塞概率。这种分析方式,充分考虑了波长转换节点在网络中的作用和对阻塞率的影响,可更好的与路由和波长分配算法相结合。高业务等级的请求将获得低拥塞概率的路径进行路由,保证其服务质量(Quality of Service, QoS)。文中采用最短路径算法、k-最短路径算法和着色法等对NSFNET网络拓扑进行了仿真。4.保护机制是WDM光网络生存性的主要研究方向之一。本文主要研究WDM光网络中单链路失效情况下的保护策略,提出了分段保护-分段路由方法(SPSR),并将其用于OBS网络。该算法能根据当前网络状态动态调整链路权重,SPSR计算出对应的工作路径和保护路径。因此,更有利于全网的负载均衡,能有效的提高资源利用率,并降低拥塞概率。5.通过比较和分析三种典型的OBS网络仿真平台的优缺点后,建立了一种基于NS-2的OBS网络通用仿真平台——OBS-NP(OBS-NS2-Platform)。该平台扩展了NS-2中的链路类、节点类、OBS路由模块、OBS汇聚模块、OBS调度模块、控制协议模块和业务量模块,支持对光突发交换(OBS)网络的运行及关键算法的仿真。在详细描述OBS-NP系统结构的基础上,以一个16节点的OBS网络为仿真环境,对网络中突发包的时延、吞吐量和资源利用率等进行了仿真,并给出了业务量建立情况、调度表、下一跳路由信息、突发包动态传输情况和Trace表等结果。最后,分析和讨论了OBS-NP仿真平台的准确性和有效性。6.提出了一种光交叉连接器(Limited-range Wavelength Conversion, L-WIXC)的光学结构和对应的控制算法。对L-WIXC的拥塞概率、交换时间和吞吐量等性能以及设计成本进行了仿真或者计算。同时测试了L-WIXC光学层面中串扰、线性Q因子、误码率和眼图等关键光学参数。