论文研究-支持网格业务的光突发交换网络边缘节点组包方式 .pdf

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支持网格业务的光突发交换网络边缘节点组包方式,郑博星,,网格希望能像电网一样提供及插及用的计算机资源,是下一代因特网的发展方向之一。OBS网络结合了OCS和OPS网络的特点,交换粒度处于两
中国技记文在线 用户接 光突发交换网络仿真协议的实现 在 光网终仿真平台中,对于的业务,采用的是自相似业务。选择了基于 协议的 调度算法。组裝协议釆取最短包长最大组包时间算法( )算法。 资源预留和调度协议 在目前,的实现主要有以下几种提案: ◇基于传统的信令协议方案,采用 等高效的单向资源预留协 议 基于 的 方案:把先进的 框架与技术结合,产生了 基于标签的光突发交换技术 ◇基于波长路由的 ,,方案:采用动态分配波长来进行路由选择, 建立光通路,实现突发数据的传送 ◇基于时隙交换的方案( 资源单向预留方式就是当需要发起数据的时候,发起端只向相邻核心节点发送资源预留 要求,在预约时间到达后,发起端就向相邻的核心节点发送数据。在这个过程中,发起端只 是把自己的要求发送出去,而不管要求是否能够被满足。如果核心节点不能为数据预留资源, 发起端的数据就会被丢弃。 资源双向预留方式就是发起端发送资源预留要求后,要等待核心节点发送冋来的预约状 态响应。然后发起端根据响应情况来处理待发送的数据。 在这些资源预留方式的基础上又衍生出了这些基本方式的改进版本。 由于协议具有网终时延低和带宽利用率高的优点,大多数的研究都采用该单 向预留协议。作为 )单向信令机制中应用面较广的一类 )通过突发数据包的开始预留时间和结束预留时来预留资源,具有效 率高,而复杂性也较高的特点 本文仿真中所采用正是 资源预留方式。 源端 burt 处理时延预约时间段 偏置时间 突发包长 置HP 宿端 burst 协议 为了提高带宽利用率,避免无谓的丢包,采用了 )算法,如图。 中国技记文在线 信道1 信道2 信道3- 信道4 信道5 BHP Burst 图 协议下 算法信道调度顶序 参数的设定 为了比较不同长度突发包在网络中的特性,将以下参数设为定值 ◇边缘节点控制包处理时延 令核心节点控制包处理时延 ◇偏置时延初始值 数据突发包组装时间门限 今信道带宽 ◇总信道数 数据信道数 ◆控制信道薮 ◇光纤延迟线 ◆仿真时间 仿真拓扑图如下: 图彷頁拓扑图 中国技记文在线 其中为光突发交换网络的边缘节点,为网络的核心节点 以上参数的设定,参考了实验的具体情况。在具体的实验平台上,边缘节点 与核心节点对控制包的处理速度近似,在第一期的试验平台上处理速度是|毫秒,在第二期 速度已经减小到了几十微秒。所以在这个仿真中,处理吋延设为微秒 偏置时间的设定与网络的拓扑和节点对控制包的处理时延有关,如把偏置时延设为 微秒(仿真中设定为微秒),%的控制包将会云失,通过分析易知,这是由于偏置时 间设置过小。如由边缘节点发出的包,无论如何都无法在微妙内通过四个核心节点告 知边缘节点或突发数据包的到来,而会被丢弃,从而产生了 的丢包率。所以 偏置时间的初始值设为微秒。 在实验平台上,组装时间门限最长为毫妙,由于仿真关注与不同长度的突发包在 网络中的特点,所以将组装门限设为接近最大值毫秒。 同时,为了简化分析,在仿真中取消了光纤延迟线,将其值设为 业务产生 网格还处在发展初期,谁都无法预测网格的流量特性。此处只能宄延用英特网的流量特 征。研究表明,英特网上的流量多呈现自相似性。所以,仿真业务产生采用自相似业务。 业务产生采用自相似业务 包到达的时间过程是自相似的,由相似系数H( )和平均到达时间() 来确定,本文中用来表示 ◇数据包到达时间间隔满足 分布相似系数同为。 ◇包的大小也是自相似过程,可与包的到达时间不一样的H值 本仿 真中用表小; ◇包的大小是 分布 其中, 概率密度函数如下,由给出 其中 >T是 函数, 仿真的业务的产生是基于的。 本仿真没有基于流,是由于 传输协议的拥塞窗口机制对网络有很大 的影响 ◇对于网络,丢包可能是由于在的核心节点发生了碰撞,并不是由于拥塞, 但在的拥塞控制杋制中,把这种现象理解为网络拥塞,急剧减小搾制窗口, 使传输速率下降,影响內络性能。 在协议的慢启动机制和在一个往返时廷内最多传输传输窗口内的数据,这种 机制在网络发展的初期很好的利用了网络资源,这个二年前设计的传输层协议已 经对现在的高带宽大传输时延网络(特别是光网络)有了很大的不适应了。 中国技记文在线 流在网络上传输的正在被深入的研究大量的研究结果证明,需要改 进网络或者改进协议才能让他们彼此协作,完成传输任务。而这并不是本文的研 究重点,为了去除的影响因素,仿真基于协议 仿真结构和分析 仿真主要改变的是数据突发包长度,在实验台上,数据突发包长范围是 ε由于仿真平合的限制,仿真的采用的包长范围是 此次 仿真不考虑优先级 网络流量的设置 为了反映在不同网络负载下这些特征的变化,仿真设置了两套自相似流量参数。如下表: 表仿真参数表 时延 中国技记文在线 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 1000020000300004000050000600007000080000900001E+05 数据包时延(大负载) 数据包时延(小负载) 自相似流时延(大负载)自相似流时延(小负载) 图 )小包长门限时延 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 数据包时延(大负载)数据包时延(小负载) 自相似流时延(人负载)一自相似流时延(小负载) 图()人包长门限时延 上图分别是突发包长在 和 时的数据突发包 和自相似流时延。非常明显的,此处时延和突发包长成线性关系,即 设大负载时数据包时延为,对应系数为 小负载时数据包时延为对应系数为 大负载时自相似流时延为对应系数为 小负载时自相似流时延为对应系数为 数据突发包长为 时间单位为微妙 包长单位为千字节() 由以上两图的数据可知 中国技记文在线 而大负载时的网络流量是小负载的倍 由以上的数据可以得出:相同长度的数据突发包,在网络中的传输时延几乎不受 网络流量大小的影响,只要组装和资源预留成功,在突发包在网络中的时延是可以预测的。 并且这个时延是与突发包长成正比的 这个仿真中,忽略数据包在光纤中传输产牛的时延。 影响自相似流时延的,除了自相似流被组装成突发包后在网终中传输的时延外,还有 个同样非常重要的时延数据突发包组装时延。正是这个时延导致了自相似流在流量大小 不同时,时延不同。 网络流量大时,组装时延小,这是由」流量大时,很快就可以形成满足包长门限的突发 包,送入核心网络全光传输。 网格业务在网络中按照任务进行组包,如果采用相同的包长门限将会造成大流量 的业务在网络中时延小,在网络中传得快,大量的占用网终资源。而小流量的数据流,在网 终中时延很大。这是网终设计中需要避免的不公平 这一特点引出了以下问题 今流量小,且对时延敏感的的语音务无法在这种网络中运行; ◇当网格任务的返回结果数据量比较小时,会在网络传输中处于不利地位 ◇这与实际需要相反,为了更有效的利用网格资源,应该尽快地将任务执行结果返回 给使用者,避免仼务重复提交。这类突发包应该有更高的优先级。 当网格业务与普通网络业务共同传输时,需要将他们区分廾,因为他们有不同的传 输和处理需求。此时要按实际需要调节组包参数,调节方法将在本章最后介绍。 丢包率 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 0.0001 0.00005 0 100002000030000400005000060000700008000090000 -控制包丟包率(大负线)一数据突发包丢包率(大负载) 图 )小包长门限大负载环境下丢包率 中国技记文在线 0.00009 0.00008 00007 0.00006 0.0000 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 0 100002000030000400005000060000700008000090000 控制包丢包率(小负载)一数据突发包丢包率(小负载) 图()小包长门限小负载环境下丢包率 0.0001 0.00009 0.00008 0.00007 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 →控制包丢包率(大负载)一数据突发包丢包率(大负载) 图()大包长门限大负载坏境中丢包率 中国技记文在线 0.00005 0.000045 0.00004 0,000035 0.00003 0.000025 0.00002 0.000015 0.00001 0.000005 0 4控制包丟包率(小负载)—数据突发包丢包率(小负载) 图()大包长门限小负载环墳下丢包率 由图 可以发现,网络中的丢包具有一定随机性,有总的趋势,如 图中,当在小包长门限时,随着组装包长门限的增长丢包率逐渐下将,这是由于控制包头的 竞争丢包减少了。在小包长门限时,丢包多是由于控制包间的竞争,控制包丢失必然导致数 据突发包的丢失。随着组装门限的増人,数据包与控制包间的云包率差值增人,说明开始出 现了数据包间的竞竽。从图可以看出在小负载情况下,突发包长足够人时几乎可以消灭丢 包,可是这时,网终时延也到达了最大。 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 0.0001 0.00005 0 自相似流丟包率(大负载) 自相似流丢包率(小负载) 图()小包长门限白相似流丢包率

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2019-08-21
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