目前,光纤通信网络已经成为高速互联骨干网的基础,而波分复用(WDM)技术的发展和成熟所提供的海量带宽使得全光交换成为希望的目标。为了满足以互联网为代表的,呈爆炸性增长的多媒体业务的需求,各种新的光通信技术也被相继提出并进行了研究,获得了快速发展。已经提出的基于WDM的光交换技术主要有有三种,即光路交换(OCS)、光分组交换(OPS)和光突发交换(OBS)。其中,光突发交换综合了光路交换与光分组交换的优势,同时又避免了它们的不足,而且基于光器件和光技术的发展现状,OBS技术容易实现,能够灵活地支持以IP为代表的突发性业务。OBS网络作为下一代光互联网(Optical Internet)的基础技术,它必须为各种高层业务提供区分服务,提供良好的服务质量(QoS)。具体来讲,它必须关注下列问题:第一,如何解决由于数据突发(DB)之间的竞争所造成的DB高丢失率问题;第二,如何减小DB端到端时延(含组装过程)问题。由于OBS网络采用单向波长信道资源预约的方式,而且核心结点没有配置或仅有有限容量的FDL缓存器,所以该网络中DB冲突是无法避免的。这就使得OBS网络中的QoS问题比IP网络中的QoS问题更加复杂,处理也更加棘手。因此,其QoS性能研究成为目前OBS网络中所关注的热点问题。本论文针对OBS网络,提出了一种新的网络协议参考模型,并重点研究了光突发交换网络的QoS问题,创造性地提出了三种能显著改善OBS网络服务质量方面的策略。通过理论分析和计算机仿真证实了所提策略具有较好的性能。1.OBS通用协议参考模型这种新的OBS网络体系结构由数据平面、控制平面和管理平面所组成。管理平面不分层。数据平面分为高层(IP层)、突发适配层(BAL)、OBS层和物理层(WDM层)。BAL层主要实现业务的汇聚与解汇聚、DB的组装与分拆等功能;OBS层主要实现DB的接入和交换功能。核心结点只需完成WDM层和OBS层的功能,而边缘结点需要实现所有各层功能。控制平面分为信令高层、信令适配层(SAL)、OBS层和WDM层。信令高层的PDU是信令消息,SAL层的PDU是突发控制分组(BCP),OBS层的PDU是BCP帧。根据信令控制协议的需要,信令消息可以有多种类型,相应的BCP也可以有多种,这样就增强了OBS网络的可扩展性。2.数据突发延迟调度策略当OBS网络中发生数据突发竞争时,可以利用核心结点配备的FDL缓存器在时域内将竞争中的数据突发做适当延时从而避免竞争。目前都是采取所谓的公平策略,即延时缓存竞争突发的FDL策略。本文提出的数据突发延迟调度策略可以显著地减小高优先级DB的丢失率和端到端时延。其基本思想是:当DB竞争发生时,利用FDL缓存低优先级的DB,尽可能实时转发高优先级业务的DB;并通过“二次信令”的BCP来调整下游核心结点中低优先级DB已经预约的波长信道资源。通过理论分析和计算机仿真,研究了结点FDL配置参数、不同优先级DB业务量及长度等因素对OBS网络系统的QoS性能影响,并对FDL和DB之间的关系提出了具体建议。3.区分服务混合信令协议为了在OBS网络中对不同类型业务实施区分服务,尤其是更好地支持实时业务,本文提出了一种区分服务混合(DSH)信令协议。通过DSH信令协议创建了这样一个网络环境,它既能支持非实时业务,又能支持实时业务。在DSH信令中,对实时业务和非实时业务分别采用TAW和JET信令协议,尤其是对TAW信令做了相应改进,使之更适合于OBS网络中的实时业务。DSH协议利用实时业务高层的呼叫请求在数据波长信道中建立端到端的“虚通路”,并在整个呼叫过程中保持“虚通路”的连接,周期性地以固定长度的DB传输实时业务,这样保证了实时业务端到端的时延最小,并避免了DB的丢失。而且,通过时分复用的方式在同一个波长链路上可以传输多个实时业务,降低了实时业务的呼损率,提高了波长信道利用率。计算机仿真和理论分析结果表明:DSH信令在OBS网络中实现了实时业务和非实时业务的区分服务,保证了实时业务的QoS;与OCS系统和其他混合系统相比,DSH具有最小的实时业务呼损率,并显著改善了OBS网络的QoS性能。4.OBS网络资源管理分组反馈拥塞控制策略由于OBS网络中DB的丢失是不可避免的,尤其在网络负载较高的情况下,会造成网络中大量的DB丢失并可能引发拥塞。本文提出了一种基于速率的OBS反馈拥塞控制机制,即资源管理分组(RMP)反馈拥塞控制策略。其原理是:边缘结点沿着发送DB的路径在控制波长信道内周期性地向宿边缘结点发送RMP分组;宿边缘结点收到RMP分组并处理后沿原路径向源边缘结点反馈RMP_ACK响应分组,并沿途统计各核心结点的拥塞状况;源边缘结点收到RMP_ACK分组后,根据其中所携带的该路径上各核心结点的拥塞状况信息及时调整该路径上的DB发送速率,并通过高层消息通知相应的输入业务IP信息源使其降低IP分组的发送速率,以消除网络的拥塞之源。理论计算和仿真结果表明:该策略能够有效地抑制或解除OBS网络发生拥塞,能公平地为不同路径、不同QoS要求的业务提供良好的区分服务。