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下一代交换网已经成为当前的研究和学术争论热点,但是无论何种形式的交换网络都必须满足用户日益增长的对服务质量(QoS)的需求。当前及提出下一代主要网络技术方案都难以保证可靠的用户服务质量要求,因此迫切需要一种新的网络形式能够满足这一要求。ATM网络作为与IP技术对等的传输协议,能够对用户的QoS提供可靠的保障,但是其技术复杂性和一些协议设计的缺陷限制了它的发展。尽管如此,其中一些设计思想、关键技术和理论算法还是值得借鉴的。
陈相宁老师提出的高级信元传输(ACT)协议,大大降低了基于连接的网络的协议复杂性和实现成本,同时保留了ATM网络能够为用户提供服务质量保证的优点。而软交换技术将交换网的控制与呼叫分离,便于设备的维护与升级,同时降低了单个交换网设备的价格,易于实现。论文在南京大学科技创新基金(编号:2006307)的支持下,针对当前交换网存在的传输可靠性、网络可扩张性和实现成本问题,进一步提出了高级信元软交换网,该交换网同时适用于有线和无线领域,设计和实现了其中的关键设备--边缘交换机的原型机,并理论研究了无线环境下能够有效降低传输差错从而为QoS实现提供物理支持的信道编码--低密度奇偶校验码。
首先,论文将软交换技术与高级信元传输技术相融合,提出了基于软交换的高级信元交换网的概念,给出了网络模型,分析了协议栈结构、网络对话建立过程以及高级信元网与接入网衔接的协议栈转换;并进一步分析了该网络在无线环境下的应用,分析和设计了网络框架、网络接口、协议栈框架、信元结构以及MAC层协议等多个关键方面;为下一步具体分析其在无线领域的应用奠定了基础。
其次,论文设计和实现了边缘交换机的原型机,在硬件设计方面,设计和实现了边缘交换机的核心交换板、线卡板以及背板;在软件设计方面,完成了交换板、线卡板的软件构架和板间通信机制的软件设计,并给出了平台最终的功能目标。
最后,论文研究了非规则非二进制的LDPC信道编码,修正了置信传播(BP)译码算法,分析了该码在无线环境下的对称性,给出了其稳定性条件,并采用修正的外部互信息转移(EXIT)图的方法设计了逼近Rayleigh信道Shannon限的好码,对LDPC码在不相关与相关Rayleigh信道仿真,实验结果表明较大的码长在不相关信道下能够很好逼近Shannon限(1.2dB以内),在相关信道下能够有效对抗Doppler效应。该研究不仅能够为上层协议的差错校验减轻负担,为QoS提供支持。
论文的主要创新包括:1)给出了高级信元软交换网设计方案,该构架同时支持有线和无线传输;2)设计和实现了高级信元交换网边缘交换机的概念样机;3)仿真研究了非规则GF(q)-LDPC码在Rayleigh信道下的性能。