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网格将地理上分散的、属于不同管理机构的各种资源通过网络连接起来，提供给用户一个高可靠、高性能、可透明访问的统一计算环境，被称为是继互联网和Web之后的第三个信息技术浪潮，有着广泛的应用前景。随着网格应用的扩大、大规模计算和数据密集型业务的开展，越来越多的数据需要在网格节点间传递，因此要求网络具有很好的传输性能，否则就会成为数据传输的瓶颈。近些年来光通信技术尤其是波分复用(WDM)技术的的飞速发展，为这一问题的解决提供了契机。WDM光网络有三种交换方式：光线路交换(OCS)、光分组交换(OPS)和光突发交换(OBS)。其中OBS网络具有交换粒度适中、控制灵活、等待时间小等优点，被认为是一种很有发展前途的网格底层架构解决方案，近年来OBS网格引起了国内外研究人员的广泛关注。
OBS网格的实现涉及到很多关键理论与技术问题。体系结构是网格的骨架，只有建立合理的OBS网格体系结构，才能使OBS网格有效发挥作用。网格最根本的目的就是要共享资源，以便获得前所未有的使用方便性和超强能力。OBS网格的强大能力最终需要由网格应用的运行性能来体现。为了获得较高的运行性能，就需要有优秀的资源分配策略和资源分配算法，以便在应用和资源之间作出合理匹配。在网格环境中，所有资源都虚拟化成服务的形式，服务是网格系统的核心。由于传统网格严格的分层设计不能很好地适应无缓存、高丢包率的OBS网格环境，因此服务质量(QoS)的保证成为了一个迫切需要解决的问题。现有的网格系统中数据传输协议主要是基于互联网的TCP协议。然而在OBS网格环境中，数据是通过OBS网络进行传输的。由于目前OBS网络中的核心节点缺少成熟的光缓存，竞争引起的突发丢失往往被误认为是拥塞引起的，导致TCP吞吐量和公平性的下降。为了充分利用OBS网络优势来更好地支持上层网格应用，需要深入研究OBS网络与TCP的兼容性和支持度。本论文在对OBS网格基本概念、特性以及体系结构研究的基础上，对OBS网格资源分配技术、跨层QoS以及传输控制机制等关键支撑技术进行了研究。主要包括以下几个方面：
1、提出了一种集中式的OBS网格体系结构，该体系结构考虑了光网络资源和其他网格资源的协调融合，主要由OBS网格边缘路由器、OBS网格核心路由器以及传统OBS路由器组成。详细描述了OBS网格各组成部分的功能定义以及OBS网格的运行机制，其中OBS网格核心路由器作为一个中心控制节点，执行资源管理和分配，能够从全局的角度对网格资源进行优化配置。并且OBS网格核心路由器的实现，只需在现有OBS网络的一个(或部分)核心节点上加入针对网格资源分配的高层即可，因此对整个网络的改动相对较小，较易实现。此外，在本文提出的集中式OBS网格体系结构中，用户请求信息直接通过控制信道传输，开销小。就小型网格环境或作为大型网格的某些局部来说，该方案不失为一个合理的选择。
2、针对传统网格中的资源分配策略不能满足OBS网格的要求，提出了联合分配OBS网络资源和网格应用资源，同时尽可能最大化网格用户和资源提供者利益的OBS网格资源分配策略。利用蚁群优化算法的正反馈性、并行性以及扩展性适合于频繁变化的OBS网格环境，对基本蚁群算法进行了扩展，设计了基于多目标蚁群优化的OBS网格资源分配算法。在多目标蚁群优化算法中，给出了算法参数选取的基本原则，可以对相关参数进行最佳设定。最后对多目标蚁群优化算法的性能进行了仿真，结果验证了该资源分配策略的有效性。
3、针对传统网格严格的分层设计不能很好地适应无缓存、高丢包率的OBS网格环境，设计了跨层OBS网格QoS体系结构，包括应用层QoS、中间层QoS以及OBS网络层QoS。各层除了提高自身的性能外，还与其他层共享信息来提升各个层的适应性，有利于充分利用网格资源。为了验证跨层设计的性能，提出了基于QoS的跨层OBS网格资源分配算法。该算法对网络资源的TCP拥塞控制以及计算资源的处理器分配进行联合设计，能够根据网格用户的需求和当前网格环境的状态，动态修改网格资源的特性参数，以便用户效用最大，在一定程度上满足了上层网格应用QoS的需求，提高了OBS网格的整体性能。
4、针对OBS网络中TCP性能较低从而影响了它对上层网格应用的支持能力，提出了基于可变线性增加/乘性下降(VAIMD)的TCP拥塞控制机制。该机制联合OBS通路上的丢包率和跳数用于区分网络拥塞和随机竞争，通过调整线性增加/乘性下降算法中的参数(α，β)来动态控制拥塞窗口，具有更合适的粒度和更好的灵活性。从理论上推导了VAIMD中参数α和β关系式，构造了基于VAIMD的OBS网络TCP吞吐量模型，详细讨论了α和β中相关系数值的选取。为了验证VAIMD对上层应用QoS的支持能力，推导了不同VAIMD方案的效用函数。最后对VAIMD中的吞吐量、公平性以及对上层应用QoS支持能力进行了仿真模拟，结果验证了该机制的有效性，为今后网格的发展提供了有力支持。