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科学研究

重点关注的研究方向:高性能网络与交换技术,下一代网络体系架构,网络协议,高性能路由器技术,服务质量保证技术,宽带网络接入技术,专用定制高性能2/3层交换技术,星上交换技术,新型航空交换总线与数据采集技术。

 10年承担的主要科研项目及取得的主要研究成果:

1)基于有线电视网的宽带接入技术

该项目研究基于有线电视电缆的宽带多业务接入网技术,构建楼道到户内最后100米范围内的宽带接入网,为用户提供包括IPTVSDTV/HDTV、上网等宽带应用。项目提出一种利用有线电视网带外信道组建宽带接入网的HiNOC技术,并提出具有自主知识产权的HINOC行业标准草案,研究了带外信道物理特性,提出了组网技术方案、MAC层协议和物理层调试解调方案,并通过搭建FPGA演示验证平台,证明了该技术是一种解决最后100米宽带接入问题的有效、便捷的解决方案。

该项目先后受6个国家级课题、1个国家重点实验室课题支持:

       国家863课题(2006AA01Z212:利用有线电视网带外信道的多业务宽带接入网技术研究(2007.1-2008.12

       国家863课题(2007AA01Z231):三网融合新型接入技术-利用同轴电缆带外信道高速接入技术的研究(2008.1-2009.12

       “核高基”国家重大专项课题(2009ZX01033-003-001):新一代同轴电缆宽带接入套片(2009.7-2011.12

       863“新一代高可信网络”重大项目课题(2008AA01A332):低成本同轴电缆高速接入技术(2008.7-2011.12

       国家科技支撑计划课题(2008BAH28B05:新一代同轴电缆宽带接入技术的研究及芯片研制(2008.10-2010.9

       863课题2009AA01A335):有线电视同轴电缆宽带接入测试系统(2009.8-2011.12

       ISN国家重点实验室自主课题:HINOC同轴电缆高速接入技术与验证系统研究

2)863项目“实用化综合接入系统”——5G ATM交换机

研制具有信令功能的实用化5G ATM交换机,该交换机支持SVCPVC连接,支持流量控制及接入控制功能,具有ATM、数据及话音等多种业务接口。

3)国防预研项目——多业务综合接入系统

研制多业务综合接入系统,该接入设备支持SVCPVC连接,支持流量控制及接入控制功能,具有ATM、数据及话音等多种业务接口。

4)863项目-新标记交换体制

研究一种新的高速分组交换体制。综合考虑IPv4体制的不足以及MPLSIPv6的特点,提出了一种基于区域编码标记交换的网络体系结构。区域编码标记交换(Region Code Label SwitchingRCLS)的基本思想是:将网络按地理区域进行划分,并为每个区域分配唯一的长度固定的区域编码,新的网络地址由该区域编码和原来的网络地址(IP地址)构成。区域编码标记交换网只根据插在传统IP分组前面的短标记来实现分组转发,而不查看传统的IP地址。该标记包含区域编码和必要的控制信息(长度定为64比特)。RCLS体制具有以下特点:1)显著缩减核心路由器的路由表;2)可实现分组的快速转发;3)不用MPLS复杂的标记分发协议;4)保持IP的无连接特性,与IPv4体制兼容;5)可解决IPv4地址空间不足的问题。这样,就形成了一个不同于MPLS的无连接快速分组交换新体制。取得的创新成果主要有:

1)提出了区域标记交换网络的体系结构,包括区域标记交换网络的组成、区域标记的内容及格式、IP地址到区域标记映射协议等。

2)提出了区域标记交换网络的层次划分原则,可以大大缩减核心路由器的路由表,改变了传统的最长前缀匹配路由查找方式,显著提高分组的转发速度。

3)提出了基于区域编码的路由协议RCRP和三层流量控制机制。

4)提出了改进的QoS路由算法和资源分配算法NERADNERA

5)提出了自适应量化区分服务模式。

6)提出了现有互联网向区域标记交换网平滑过渡的方案。

5) 863项目-高性能路由器交换网络结构

研究了高性能宽带信息网的若干关键技术,重点研究了T比特级路由器的交换网络结构及其关键技术,提出了具有良好可扩展性和性价比的大容量路由器交换网络结构,建立了交换网络模型,并对其交换机制、路由算法、分组调度算法、负载均衡和流量控制机制进行了理论分析和系统仿真。取得的创新性成果主要有:

1)提出了一种直接连接交换网络结构-2D3C2 Degree 3 Cycle),这种交换结构具有良好的可扩展性和性价比,适用于大容量路由器。

2)提出了一种新的交换网络拓扑结构MRMR结合了直连网络扩展性强、灵活性好和级连网络级数少、网络性能容易控制的优点。由于采用环状结构,MR很容易实现多播。提出了在MR网络中具有QoS保障功能的路由算法以及多播路由算法。

3)提出了双向广义混洗网络的标记路由算法。

4)研究了Clos网络中的Evil-Twin 随机路由算法。证明了Evil-Twin 置换与Latin 矩阵的密切关系。

5)提出了一种新的中间级带缓存Clos网络中的调度算法FLBSA,将三级Clos网络的输出冲突分布到各个交换单元内部解决,因而减小了调度算法的实现复杂性,同时该算法对业务的适应性强,能够解决信元乱序的问题。

6)分别研究了直连网络和级连网络中的交换机制。研究表明,在直连网络中适合采用虚切通(Cut-through)的交换机制,在级连网络中的交换单元Crossbar中适合采用定长信元交换,在Clos网络中适合采用变长分组交换。

6) 星上交换信令处理技术(国防科技重点实验室基金项目)

根据卫星通信的特点,主要研究了适合星上ATM交换、具有很强实用性的ATM信令系统。为降低星上交换控制系统的实现复杂度,该星上交换系统不直接在卫星上对信令消息进行处理,而由地面的专用设备对信令消息进行处理,然后通过专用信道将处理结果发送给星上的交换单元,动态修改转发表,实现分组的SVC转发。实现的信令系统功能包括UNI接口的呼叫连接控制,可实现交换虚通路(SVC)的建立、保持和释放,呼叫/连接控制、系统资源的管理与分配,支持点到点、点到多点呼叫。

7)具有确定服务质量保证的航空高速以太网交换芯片及AFDX交换机

研制适用于航空航天器的具有确定服务质量保证的航空高速以太网交换芯片及交换机,该交换机的特点是利用以太网的接口和帧格式,通过重新定义以太网的低12位,引入虚拟链路(VL)的概念,同时引入ATM的虚连接和带宽分配、业务流量监控和整形机制,能够为用户终端提供具有确定带宽和时延保证的通信链路,即为每个设定的VL提供所要求的QoS,同时具有多播、业务监测和网络管理功能。

8)空间站信息系统网络交换技术研究--载人航天预研项目

自主设计实现适用于航天器的新型高性能交换芯片及交换机。该交换机既具有传统以太网交换的组网及即插即用的灵活性,又具有AFDX交换机的高服务质量保证性,通过自主设计交换单元,完美地融合了两种典型交换机的优点,该项研究成果已申请国家发明专利。

9面向航天应用环境的变长多级分组交换网络

自主设计实现了3种交换单元及路由调度算法,使用能够适用于航天环境的小容量交换单元构建了大容量的3CLOS交换网络,取得的主要成果如下:

         提出适用于卫星和空间站的多级无阻塞分组交换网络实现方案;

       支持静态VL虚链路,以保证业务服务质量

       支持动态地址自学习,以提供用户即插即用的灵活性

         提出一种能够提高交换网络吞吐能力的集中式路由选择算法;

         自主设计3种能够构成多级分组交换网络的小容量交换单元及FPGA验证芯片;

         搭建了8端口的(每端口千兆以太网)3级交换网络演示验证系统。

10)基于实时以太网的机载数据采集系统

研制采用实时以太网技术实现机载数据采集系统,完成飞行试验测试数据的同步高速采集、传输、处理与存储,该系统具有传输速率高、实时性强、同步性能好、组网灵活、数据采集周期短等特点。