Internet业务下有优先权的光缓存性能分析

　　分析了Internet业务下带有优先权的光分组网中的光缓存性能。通过建立基于Parto分布的带有优先权的排队模型，得到排队模型中的不同优先级的分组丢包率和平均排队时延的解析式，并根据数值解得出了光缓存系统的丢包率、系统实际负荷、光纤延时线单位缓存时间以及平均排队时间变化的关系曲线。 研究表明缓存精度D越小，分组包的平均排队时延越小，同时对于优先级低的分组包，D越小其分组丢失率越大。而对于优先级高的分组包，存在一个最优的D值，使其分组丢包率最小。另外系统输入负荷的增大，会显著增大分组的丢包率和平均排队时延。

　　关键词：光分组交换网、光缓存、Pareto分布、光纤延时线

　　1 引言

　　近年来随着Internet的广泛应用，整个通信网中的数据业务量正在逐渐超过语音业务量

　　[1]，光分组交换技术 (OPS，Optical Packet switching) 能很好的支撑光数据网络的发展[2]。由于光分组网中交换颗粒采用可以做到任意小的光分组，因此光分组网既能高效的利用光传输网的带宽资源又能灵活地在其上面承载诸如IP和ATM的数据业务，所以最近几年，光分组交换技术的研究受到了广泛的关注并已经取得了很大的进展[3]。

　　光分组冲突解决方案是实现光分组网的关键技术之一[4]。基于时间的冲突解决方案是光分组网中最常用的方案。由于现在尚未出现光随机存储器，所以目前最为常用的是由光纤延时线（FDLs，Fiber Delay Lines）组成的光缓存系统来解决光分组网中的冲突。另外为了使OPS网络能提供差别服务（DiffServ），人们又提出了具有优先权的光分组交换方案。在这一方案中为光分组包分配不同的优先级，依靠偏置时间的不同在带宽申请和FDLs占用上为高级别分组包提供优先服务。

　　为了优化OPS网络中的FDLs配置，已有人做了不少工作，但大多采用Poisson分布来描述光分组的到达过程。Poisson分布能很好地描述普通电话网中的语音流量到达过程，但在描述光分组的到达过程时并不准确。研究表明，Internet业务是长程相关的，可以用自相似模型来描述[5][6]。本文以Pareto到达过程模拟自相似业务，建立带有优先权的光缓存系统的排队模型，然后得出丢包率、系统负载、平均等待时间与FDLs单位缓存时间的关系，从而对光缓存系统的性能进行优化。