近年来,人们不断发现本地资源不能满足一些高性能应用,如粒子物理、高性能计算、可视化和电子健康等的高带宽需求,网络研究人员一直在寻找一个合适的底层网络结构。光突发交换具有灵活性、低时延、突发性和高带宽利用率等优势,被认为是一种满足上述应用的底层光网络技术。然而,对于上述高速业务在OBS网络的承载性能研究刚刚起步,还有许多关键技术需要解决。为此,本文就OBS网络如何和上层的网格业务更好的结合,提出适应未来网格业务的,提供绝对QoS区分的OBS网格体系框架;接着,本文通过简单方法构造长距离的高速OBS试验网络,在此基础上,研究高速业务在长距离OBS网络的承载特性。通过丰富翔实的试验数据,分析评估了不同TCP变体在长距离OBS试验网络的传输性能。论文的主要工作归纳如下:1.本文首先说明为何OBS网格能够更好的支持未来的网格业务,在此基础上,提出了基于绝对QoS区分的OBS网格体系结构,并探讨OBS边缘和核心节点QoS管理流程。同时,对OBS网络时延抖动性能进行研究,试验结果证明,不考虑偏射路由的影响下,要令OBS网络的接入时延抖动业务绝对区分,要考虑OBS组装的时间门限和网络流量这两个因素。接着,在OBS网格中引进比较成熟的加权公平排队算法,理论分析推导,在OBS网格中该算法如何定量保证端到端的时延和带宽。接着在资源调度引进优先级抢占策略的LAUC-VF算法,理论分析优先级抢占策略机制如何保障端到端的丢失率。2.接着,本文试验研究高速业务在长距离OBS网络的承载特性。试验证明,在高速长距离OBS网络内,三种基于丢失拥塞控制算法(STCP,HSTCP,BICTCP),在不同丢包率下,当传输进入稳态阶段,HSTCP获得最好的吞吐量性能,其次是STCP,而BICTCP表现最差。从试验结果也看出,三种基于丢失拥塞控制算法丢包率在0.2%到0.4%时,吞吐量下降最快;当丢包率大于0.4%时,这三种算法带宽利用率下降到实际可用带宽的50%以下。对三种基于丢失拥塞控制算法的收敛性试验研究发现:三种不同算法灵敏度最高的是STCP,其次是BICTCP,最后是HSTCP。其中HSTCP随着OBS网络阻塞概率增大,灵敏度不断提高;而STCP除了在OBS网络阻塞概率在0.05%时灵敏度偏低外,在网络阻塞概率大于0.05%时,灵敏度提高且其差异较小;而BICTCP的拥塞控制算法在小于0.4%网络阻塞概率时,灵敏度近同,当大于等于0.4%网络阻塞概率时,灵敏度随着阻塞概率的增大而增大。试验同时分析了两种基于时延拥塞控制算法(Fast TCP,TCP Vegas)在OBS网络上运行的性能,试验也验证了Fast TCP不适合在OBS网络使用,其根本原因是Fast TCP通过排队时延来调整拥塞窗口,而OBS网络内部核心节点间的数据全光传输,没有排队时延。随后试验验证了尽管TCP Vegas在稳态阶段获得和HSTCP,STCP以及BICTCP三种相似的吞吐量性能,但是灵敏度远比以上三种丢失拥塞控制算法差。最后,在长距离OBS网络试验中发现HSTCP传输存在ACK组装汇聚效应,即OBS边缘节点组装时间门限增加时,HSTCP吞吐量迅速增加的主要原因是ACK端OBS边缘入口节点组装汇聚引起,而不是数据端OBS边缘入口节点组装汇聚影响的结果。3.本文在应用端引入TCP调步机制,对其在长距离OBS试验网络中的业务承载性能进行研究。试验证明,实验使用的OBS网络平台,当HSTCP分组发送间隔大于4微秒时,HSTCP调步才开始逐渐发挥作用。试验结果表明,网络的阻塞概率越大,HSTCP调步带来的性能改善越明显,当网络内部丢包率大时,适当地使用调步技术,将增大HSTCP的吞吐量,提高HSTCP在OBS中的带宽利用率,减少网络阻塞概率,增强HSTCP吞吐量稳定性,减少网络端到端之间平均往返时延。在1.6%概率丢包下,适当的选择调步间隔,可使HSTCP调步的吞吐量稳定性提高70倍以上,而调步和不调步之间的吞吐量只是相差1.3%左右。