ASON中基于單親遺傳算法的動態(tài)多業(yè)務(wù)恢復(fù)研究.pdf

1、ASON(AutomaticallySwitchedOpticalNetwork自動交換光網(wǎng)絡(luò))賦予了傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)前所未有的靈活性和可擴(kuò)展性，代表了下一代光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。對多種恢復(fù)機(jī)制的支持是ASON的一個重要特點(diǎn)，也是目前ASON研究的一個重點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)容量日益增長的今天，智能化動態(tài)恢復(fù)算法的研究對提高ASON的生存性具有重要意義,一個良好的恢復(fù)算法能夠合理高效地提高網(wǎng)絡(luò)空閑資源的利用率和受損業(yè)務(wù)的恢復(fù)率，從而有效減少因網(wǎng)絡(luò)故障而造成的

2、社會影響和經(jīng)濟(jì)損失。 ASON的多業(yè)務(wù)承載能力要求網(wǎng)絡(luò)具有快速、多樣化的故障恢復(fù)能力。但是由于ASON中一系列新技術(shù)如波長轉(zhuǎn)換、分布式呼叫與連接管理、光交換技術(shù)等的應(yīng)用，使得ASON的計算環(huán)境遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)要復(fù)雜。這就使得基于傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)設(shè)計的一系列恢復(fù)機(jī)制不能滿足ASON對生存性的要求，主要體現(xiàn)為不能全面考慮網(wǎng)絡(luò)空閑資源的合理分配、不能滿足業(yè)務(wù)恢復(fù)的多樣化、算法可擴(kuò)展性不夠等一系列問題。 單親遺傳算法(PGA，Pa

3、rtheno-GeneticAlgorithm)[1]是一種改進(jìn)后的遺傳算法(GA，GeneticAlgorithm)[2]，它通過改進(jìn)傳統(tǒng)遺傳算法的遺傳算子來簡化遺傳操作過程、提高搜索效率，具有使用簡單、魯棒性強(qiáng)、易于并行化等特點(diǎn)，特別適用于解決基于序號編碼的組合優(yōu)化問題。而光網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)問題本質(zhì)上也是組合優(yōu)化問題，因此作為嘗試性的研究，本文基于單親遺傳算法基本原理設(shè)計了一種適合于ASON的動態(tài)多業(yè)務(wù)恢復(fù)算法。目標(biāo)是更合理地利用網(wǎng)絡(luò)空閑

4、資源，以滿足故障發(fā)生后對多受損業(yè)務(wù)的同時快速恢復(fù)，從而有效提高恢復(fù)率，降低業(yè)務(wù)中斷率。 論文研究分析了ASON中動態(tài)恢復(fù)問題的相關(guān)技術(shù)體系，包括ASON的路由體系、動態(tài)路由和波長分配技術(shù)以及單親遺傳算法的基本思想。提出并構(gòu)建了基于單親遺傳算法的動態(tài)多業(yè)務(wù)恢復(fù)算法模型，并設(shè)計了基于上述相關(guān)技術(shù)的仿真平臺，基于仿真平臺對算法進(jìn)行了仿真測試和改進(jìn)。主要成果如下： (1)分析和歸納了ASON網(wǎng)絡(luò)的路由體系和相關(guān)動態(tài)路由和波長分配

5、技術(shù)。 包括路由模式、分布式波長分配、路由分發(fā)拓?fù)?、不同?shí)現(xiàn)方式(集中式或分布式)等與恢復(fù)問題有關(guān)的功能模塊，以及ASON中實(shí)現(xiàn)動態(tài)恢復(fù)的相關(guān)影響因素及關(guān)鍵技術(shù)。 (2)研究了單親遺傳算法的基本思想，創(chuàng)新性地將單親遺傳算法應(yīng)用到ASON動態(tài)多業(yè)務(wù)恢復(fù)問題中。該算法在運(yùn)行中能綜合考慮網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)和不同受損業(yè)務(wù)恢復(fù)的優(yōu)先等級，較之傳統(tǒng)基于最短路徑的動態(tài)恢復(fù)策略，該算法能取得更好的恢復(fù)率和網(wǎng)絡(luò)資源利用率。 (3)分析了

6、單親遺傳算法在運(yùn)行中由于系統(tǒng)隨機(jī)性引起的不穩(wěn)定因素對算法執(zhí)行效率的影響，對原始算法的遺傳算子做了相應(yīng)的改進(jìn)，改善了算法的搜索效率和收斂時間。并仿真測試了改進(jìn)后算法的運(yùn)行性能，結(jié)果表明，改進(jìn)策略能提高算法性能。 (4)編程實(shí)現(xiàn)了基于單親遺傳算法的ASON多業(yè)務(wù)恢復(fù)算法，并模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，與文獻(xiàn)中提出的算法做了測試比較。 (5)仿真測試了單親遺傳算法的實(shí)際運(yùn)行性能，并根據(jù)測試結(jié)果確定算法參數(shù)組合，使算法在同等資源開銷下取得了較