NGI/NGN体系结构及其服务质量保障机制研究

本文在深入分析国内外开展的下一代Internet(NGI)或下一代网络(NGN)相关研究工作的基础上,重点研究了NGI/NGN体系结构及其服务质量保障机制。重点阐述了笔者所在的四川省网络通信技术重点实验室提出的一种潜在的NGI体系结构框架——SUPA(单物理层用户数据传输与交换平台体系结构)。研究结果表明,SUPA使得较容易实现从Internet到NGI的平滑过渡,并能够提供更好的服务质量保障。

SUPANET VPN网络结构研究

以Single physical layerUser Plane Architecture(SUPA)NET为研究对象,对SUPANET中的VPN技术做了探索性研究.重点对SUPANETVPN的网络拓扑图进行了分析,讨论了用户数据的EPT封装过程,并通过仿真实验验证其可行性.

网络路径选择与路由协议的比较研究

在对Internet现有路径选择协议进行分析的基础上,重点对国内正在研究的下一代Internet(NGI)体系结构SUPA提出的"最短路径-基于服务质量的波长路径选择"(SP-QLR-Shortest-Path & QoS-based Lambda Routing)的选径策略进行比较分析,对新一代网络服务质量(QoS)保证进行展望。

SUPANET信控管理平台的UNI和NNI研究

单物理层用户数据传输与交换平台体系结构(SUPA)是由四川省网络通信技术重点实验室提出的、基于"面向以太网的物理帧时槽交换"(EPFTS)技术的下一代Internet(NGI)体系结构。此前对EPFTS技术的研究主要针对用户数据交换平台(U-平台)。从SUPA第二阶段过渡的需要,进一步将信控管理平台(S&M-平台)的下部两层结构简化为单层EPFTS结构,从而形成4层的S&M-平台。定义了该平台的用户-网络接口(UNI)和网络-网络接口(NNI)并对相关接口上的典型协议在新环境中进行了仿真,以证实其可行性。

EPFTS中基于时槽加权的公平调度算法

基于EPFTS(ethernet-likephysicalframetimeslotswitching)交换技术,提出了一种新型调度算法TWFS(timeslotweightedfairscheduling),可实现于EPFTS(ethernet-likephysicalframetimeslotswitching)交换节点,满足SUPANET(singlephysicallayeruser-dataplatformarchitecturenetwork)网络中具备QoS(qualityofservice)保障能力的快速数据转发的需要.通过分析两类典型的调度机制iSlip(iterationround-robinmatchwithslip)和BvN-switch(Birkhoff-vonneumannswitch)的优缺点,TWFS利用类似iSlip的迭代机制,以交换节点输入输出端口对上预定的时槽总数作为数据转发的度量权值(优先权),克服了BvN-switch对负载变化反应慢的缺点,同时又使算法时间复杂度保持在与iSlip相同的级别O(log2N).仿真实验结果表明,TWFS算法在算法有效性、公平性和实现复杂度之间取得了很好的平衡,因而特别适合于SUPAENT中的EPFTS高速交换节点.

PFTS交换中基于交换矩阵缓存的调度算法

基于物理帧时槽交换PFTS(Physical Frame Time-slot Switching)交换技术,本文提出了基于交换矩阵缓存的新型调度算法,可实现于PFTS交换节点满足单物理层用户数据传输平台体系结构网络SUPANET(Single physical layer User-data Platform Architecture NETwork)中具备QoS(Quality of Service)保障能力的快速数据转发的需要.该调度算法通过在交换矩阵的每个交叉点增加1个EPF帧的缓存,将传统的CIOQ的集中调度分散到每个输入端口和输出端口分别采用Round Robin调度,从而使得集中式的复杂的CIOQ调度算法简化分散的简单的调度算法.仿真实验结果表明,基于交换矩阵缓存的调度算法在算法有效性、可扩展性和实现复杂度方面均优于传统的CIOQ调度算法,因而特别适合SUPAENT中的PFTS高速交换节点.

从Internet向SUPANET过渡实现“三网合一”

Internet是20世纪70年代末期出现的网络体系结构和技术，其体系结构与协议明显地打上了当时的通信技术水平（线路传输速率低、误码率高）和以文本传输为主的应用背景的烙印。DWDM技术的发展为实现“三纲合一”奠定了通信基础，但是Internet提供的“尽其所能”（Best Effort）服务无法保证未来实时图像数据、话音数据和文本数据集成服务的需要，不能以数字技术和分组交换技术实现“三网合一”。本文以笔者的研究工作为基础，以“三网合一”的需求和密集渡分复用（DWDM）技术为背景，讨论如何用“单物理层用户数据传输平台网络体系结构”（SUPA）及其核心吏挟技术——“类以大网物理帧时槽交换”（EPFTS）技术在骨干网上实现“三网合一”，又如何从Internet向SUPANET过渡。

基于时槽预定的加权公平调度策略

面向以太网的物理帧时槽交换(Ethernet-oriented physical frame timeslot switching,简称EPFTS)技术以用户域内使用最为广泛的以太网MAC(media access control)帧为运载对象、以定长物理层帧EPF(Ethernet-oriented physical frame)的传输时间为时槽,作为数据传输与交换的基础.针对EPFTS交换技术的特点,提出了一类新的调度策略——时槽加权的公平调度原则(timeslot-reservation based weighted fair scheduling,简称TRWFS),以解决EPFTS交换机中的业务数据调度问题.TRWFS以连接建立阶段各业务流预定的时槽数为基础,控制交换矩阵仲裁过程中各输入端向输出端请求转发信元的时刻,借用一般轮询算法的二相迭代机制来解决端口冲突问题.还给出了TRWFS的3种实现算法,表明TRWFS的实现复杂度可与一般Round-Robin调度算法相当.仿真实验结果进一步表明,即使在重负载条件下,TRWFS仍可有效保障EPFTS交换机各端口对上的预定时槽数,并在平均传输时延和吞吐率保障方面优于其他经典调度算法.