光子網格中智能節(jié)點關鍵技術的研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，動態(tài)、高帶寬、實時的并行與分布式協(xié)作業(yè)務增加了對分散、異構資源的訪問需求與調配難度，從而對網絡承載體系提出了挑戰(zhàn)或更高的要求。光子網格可使大容量光網絡得到更好的發(fā)展。以數據密集型為主新業(yè)務需要充分的網絡資源與動態(tài)的網絡服務模式，光網絡具有廣泛的帶寬資源，如何合理的分配資源并充分利用網絡帶寬，推動網絡與業(yè)務的一致性，已成為光網絡發(fā)展的主要方向之一。 光子網格是借助光交換與傳輸智能化體系，實現分布式存儲，分布式傳

2、輸，分布式處理的等服務的基礎設施。光子網格的目標是實現資源的協(xié)同工作和共享，把光網絡中的資源整合成功能強大的虛擬光網絡，向用戶提供高質量的服務。對光子網格中智能節(jié)點等關鍵技術的研究，旨在探索如何在光網絡和異構資源環(huán)境下構建基于網格廣泛資源體系的支撐環(huán)境及動態(tài)、新型資源的調用方式。 論文研究的主要內容圍繞如何構建光子網格，為滿足多樣化業(yè)務需求，針對光子網格節(jié)點結構、控制機制、體系結構、資源分配和調度算法等有關技術進行深入研究，突破

3、的關鍵技術內容。論文以構建光子網格的關鍵技術為核心，從一個廣泛的角度對以面向光子網格節(jié)點的若干關鍵技術進行深入研究與分析，本文的研究工作成果和創(chuàng)新性體現在下述幾個方面： (1) 提出基于ASON的光子網格體系結構ASONGrid和基于OBS的光子網格體系結構GOBS兩種機制。以網格網絡服務方式兼容ASON管理平面功能，提出基于ASON的光子網格中間件功能和控制平面。結合OBS的多粒度帶寬特性，提出GOBS體系結構，構造光子網格節(jié)

4、點結構，邊緣節(jié)點能支持網格業(yè)務，并為中間件提供業(yè)務接入、資源管理、分配和調度等；提出網絡資源并行調度機制以實現QoS感知的網格網絡服務。通過GridFTP大文件并行傳輸示例，驗證網格節(jié)點結構、光子網格業(yè)務模型和應用模式。 (2) 為解決光子網格中面向應用驅動的光網絡資源調度，實現帶寬資源的動態(tài)分配并提高光資源利用效率，提出基于時間窗口的光資源按需并行調度方法。光路供給與波長調度建立時間窗口式時分復用，由應用發(fā)出請求指示時延與速率

5、的需求。本方法引入分時制窗口調用，避免多條并行光路的長時間占用所引起的阻塞。通過數學模型分析和局部仿真，驗證所題方法的特性，結果表明基于時間窗口的光資源按需調度有助于在密集數據模式下提高光子網格資源利用效率。分時復用的并行光路能增加光子網格中帶寬資源的利用率，避免多條光路同時分配給一個任務引起的呼叫阻塞率增加。 (3) 提出基于光樹與可分負載相結合的調度算法。所提算法主要考慮如何為并行與分布式任務提供光資源并能進行任務的優(yōu)化處理

6、，從而提高任務執(zhí)行的效率，降低系統(tǒng)時間，使得光樹的構建方法與可分負載理論(DLT)相結合滿足并行與分布式業(yè)務對于資源調度的需要。在本算法涉及的內容包括光子網格并行與分布式處理業(yè)務模型，多端口網絡模型中組播光樹的計算和可分負載調度算法。通過理論與仿真分析，結果顯示DLT模型適合網格中負載的分布策略，結合光樹能靈活調度光網絡資源，提供并行的光通道以處理高數據量應用。 (4) 提出建立在光交換網結構基礎上，以網格應用為目標的光子網格節(jié)

7、點物理結構和功能框架。結合物理和邏輯功能，建立網絡節(jié)點的資源的控制和協(xié)調機制，以滿足網格應用對于資源的需求。針對光子網格節(jié)點設計，結合光子網格仿真平臺及傳輸服務給出驗證和實驗分析，取得該方面的研究成果為： i)．提出ASONGrid光子網格節(jié)點功能體系； ii).結合國家“863”項目，設計光子網格網絡(PGN)模擬平臺節(jié)點結構、光子網格中間件整體框架和PGN系統(tǒng)組成； iii).在平臺體系上驗證按需光路供給機制