【摘 要】
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光分组交换COPS)技术具有交换灵活、容量大、速率和格式透明、可配置等特点，可实现网络系统的优化与资源的合理利用，已成为下一代光网络的支撑技术。随着节点规模及网络流量的
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光分组交换COPS)技术具有交换灵活、容量大、速率和格式透明、可配置等特点，可实现网络系统的优化与资源的合理利用，已成为下一代光网络的支撑技术。随着节点规模及网络流量的增加，集中及同步管理OPS在可扩展性及突发业务交换等方面出现不足。本文提出了具有多级分布式管理能力的异步OPS系统方案。可满足异步、变长光分组的实时交互需求，提高系统的吞吐量及全光扩展能力。重点研究了基于该方案的网络架构、节点构成、性能分析模型以及应用的关键技术。提出了基于循环光纤延时线(Rec-FDL)的全光分组冲突解决机制，实现了分组冲突的本地解决。提出并验证了基于半导体光放大器(SOA)的异步、变长、比特率透明的全光分组头提取及分离方案。基于分布式管理异步OPS方案，构建了分布式控制高性能计算机系统(HPCS)互连网、树型及环型光接入网(OAN)系统，分别建立了各系统资源调度算法及性能分析模型，评估了系统性能，优化了系统参数。开展双波长异步OPS单节点试验，验证了所提出方案。
第一章介绍了异步OPS技术的重要性及其在冲突解决、全光分组头提取方面所面临的问题。总结了OPS技术在HPCS互连网络及OAN中的应用情况。介绍了网格计算及云计算技术对OPS的应用需求。给出了本文工作的研究意义及主要创新点。
第二章提出了可以满足异步、变长光分组实时交互需求，具有多级分布式管理能力的异步OPS系统模型。提出了基于Rec-FDL的全光分组冲突解决机制。构建了基于Rec-FDL的异步OPS节点，建立了系统稳定性、阻塞率及时延分析模型，仿真分析了系统的性能。
第三章基于SOA提出了三种新型全光分组头提取及分离方案，适用于进行异步、变长光分组交换，具有结构简单，比特率透明，开关比大的特点。建立了各方案性能分析模型，仿真并优化了系统的性能参数。
第四章提出了新型的多级分布式控制组播式HPCS(AOPS&M-HPCS)及其扩展模型，设计了系统的关键器件，提出了基于分组重传算法及Rec-FDL的冲突解决机制，建立了系统的稳定性、时延及阻塞率分析模型，仿真并分析了系统的性能特性。
第五章提出了一种新型的基于异步OPS及WDM技术的OAN(AOPS-WDM-OAN)架构，采用树型及环形拓扑结构，可满足光接入网的应用需求，并可扩展并应用至高性能计算当中。基于自相似流量分布，建立了系统冲突解决机制的性能分析模型，分析了系统丢包率及时延特性。
第六章介绍了异步OPS单节点实验系统的设计方案及实验目标，设计并搭建了2波长的示范性实验系统。进行了系统关键模块的设计，包括光交换单元及其驱动电路的设计，光收发模块与FPGA接口电路的设计，控制信号的FPGA实现，分组组装与头提取单元的FPGA实现等，实现了两个节点间变长分组数据的异步交换。
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