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光波分复用(WDM)使一条光纤链路可以互不干扰地同时传输多种不同频率的光波信号,从而提高光纤带宽的利用效率。目前,WDM已经成为构建高性能网络的一项重要技术。HORNET是为城域网(MAN)设计的数据包交换的环状WDM体系结构,其特点是使用波长可调的发送器和定波长的接收器,并通过一段光纤来在载波侦听器和数据包发送器之间产生延迟,以解决多个节点同时发送的冲突。介质访问控制(MAC)协议是设计WDM网络的关键所在。自HORNET提出以来,人们提出了多种MAC协议,但是业界普遍缺乏对这些协议进行性能评估的理论分析模型。
本文对基于HORNET的一种称为iCSMA/CD的MAC协议进行理论分析研究。iCSMA/CD是光传输介质上的多信道CSMA/CD协议,其节点通过载波侦听器和发送器之间的定长光纤来获取信道可用性信息,并据此进行数据包调度,从而避免数据包被插入到空闲时间长度不够的信道。
本文为iCSMA/CD协议建立了一个基于离散时间马尔科夫链的性能分析模型。该模型描述了iCSMA/CD协议对长度符合指数分布的数据包的调度特征,侧重于考察定长光纤长度对吞吐量和数据包延迟的影响。该模型以迭代计算方法进行求解,并把吞吐量和数据包延迟表示为系统参数和马尔科夫链稳定状态概率的函数。实验结果表明使用长度较大的定长光纤能显著提高系统的饱和吞吐量,并减小数据包平均延迟,此结果与仿真研究的结果相吻合。该模型是对iCSMA/CD协议进行性能评估的一个有效工具。