WDM骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)中若干關(guān)鍵技術(shù)問題研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，基于WDM技術(shù)的光纖通信已經(jīng)成為支撐通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的主流方式。在基于WDM技術(shù)的光骨干網(wǎng)絡(luò)中，其單播路由機制是關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，大部分算法都是將該問題分解為兩個子問題分別求解的，但是，這樣可能將最優(yōu)解排除在外。另外，這些算法都是假設(shè)物理層是無損的，然而在實際情況中，物理損傷的累積對光信號的影響是不可忽略的。對于光骨干網(wǎng)絡(luò)中的多播應(yīng)用，利用生成樹的方法已被廣泛研究。但是由于這些算法都達不到多播容量，所以有必要使用新

2、的方法來提高多播容量。而網(wǎng)絡(luò)編碼的提出正好滿足了這一要求。由于光網(wǎng)絡(luò)本身的特點使得我們不能夠直接使用無線網(wǎng)絡(luò)或銅線網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，所以必須探索適合光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法。為了給終端用戶提供可靠的服務(wù)，需要建立相應(yīng)的接入網(wǎng)。目前，接入網(wǎng)使用最為廣泛的是無線接入網(wǎng)和局域網(wǎng)接入。
　　本論文主要針對光骨干網(wǎng)絡(luò)中單播路由、基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播通信以及接入網(wǎng)問題進行了研究，主要研究成果和創(chuàng)新點如下：
　　(1)研究了多路徑路由算

3、法。通過定義路徑與路徑之間的距離、鏈路與路徑之間的距離等概念，提出了一種基于路徑與路徑之間距離的多路徑路由算法，該算法為后面光網(wǎng)絡(luò)中路由和波長分配問題奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　(2)研究了整數(shù)線性規(guī)劃問題。利用隨機取整算法處理整數(shù)線性規(guī)劃松弛整數(shù)約束后得到分?jǐn)?shù)解的情況，并從理論上證明了該算法能夠以較高的概率提供接近最優(yōu)解的次優(yōu)解。
　　(3)結(jié)合基于路徑之間距離多路徑算法和隨機取整算法，提出了新的路由和波長分配算法，而且間接的

4、考慮了物理層損傷。通過實驗仿真證明了該算法的性能要優(yōu)于分兩步解決該問題的方法。
　　(4)研究了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播及其在光無線混合網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。在問題的描述中，綜合考慮了光纖鏈路離散特點和無線用戶的QoS要求，并使用了更一般化的凸目標(biāo)函數(shù)，最后將該問題描述為混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題。
　　(5)設(shè)計了兩階段在線分布式優(yōu)化算法來求解上述問題，該方法將原始問題分為兩個子問題：光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼子問題；網(wǎng)關(guān)選擇、用戶指派和帶寬分配子問

5、題。對于第一個子問題，我們提出了一種新穎的對偶分解方法，該算法可以動態(tài)調(diào)整信源速率。對于第二個子問題，我們利用一般化的bender分解方法求解，該算法具有更少的迭代次數(shù)。由于整個兩階段優(yōu)化算法的復(fù)雜度是多項式時間的，所以其對實際的多播應(yīng)用是可行的。
　　(6)提出了一種新穎的網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，它以層次MAC地址為基礎(chǔ)，能夠使擁有不同優(yōu)先權(quán)的幀使用不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。該協(xié)議具有更低的轉(zhuǎn)發(fā)復(fù)雜度和更少的存儲開銷。通過仿真表明該協(xié)議可以提高局域