WDM光網(wǎng)絡虛拓魯棒規(guī)劃算法研究.pdf

1、隨著全球“信息高速公路”的發(fā)展，以及寬帶視頻、多媒體、網(wǎng)絡游戲等業(yè)務的日益興起，特別是Intemet業(yè)務的快速增長，對廣域骨干網(wǎng)的帶寬提出了越來越高的要求。因此在有限的網(wǎng)絡資源下，如何合理的配置、有效的利用光纖網(wǎng)絡資源，適應新業(yè)務的需求，是當今網(wǎng)絡設計面臨的一個重要問題。近年來，在許多研究領域，如IP網(wǎng)絡中VPN資源配置、可擴展大規(guī)模交換結構，以及并行計算機互聯(lián)的研究人員陸續(xù)提出了許多新的網(wǎng)絡設計方法或者資源配置方法。其目標是在業(yè)務量矩

2、陣不確定的情況下，如何配置網(wǎng)絡節(jié)點之間的路由和帶寬資源，使得全網(wǎng)絡資源得到最佳利用，并盡可能滿足何種業(yè)務請求。這種在業(yè)務量矩陣不確定的情況下的網(wǎng)絡設計方法被稱為“魯棒設計”(Robust Design)。作為通信骨干網(wǎng)，WDM網(wǎng)絡已成為重要的基礎設施，并提供吉比特(Gigabits)或者太比特(Terabits)級的容量。本文將主要研究在業(yè)務量矩陣不確定的情況下，如何設計規(guī)劃WDM光網(wǎng)絡虛拓撲，優(yōu)化網(wǎng)絡資源，提高網(wǎng)絡性能，主要包括以下部

3、分： (1)基于高斯分布業(yè)務矩陣下的虛拓撲魯棒設計。主要包括兩個部分：以最小擁塞為優(yōu)化目標的虛拓撲設計和以最小時延和時延抖動為優(yōu)化目標的虛拓撲設計。作為WDM光網(wǎng)絡設計的一個經(jīng)典問題，虛拓撲設計問題已有大量的研究成果。但是傳統(tǒng)的設計方法都是基于精確業(yè)務矩陣，不適合不確定業(yè)務矩陣下的要求。本文第二章首先將每個用戶的實際業(yè)務需求描述為一特定的概率分布，并假設用戶之間的業(yè)務需求獨立并具有相同的概率分布。因此，根據(jù)中心極限定理，骨干網(wǎng)節(jié)

4、點之間的業(yè)務需求為呈高斯分布的隨機變量。根據(jù)這一業(yè)務模型，本文引入了p百分數(shù)來描述光路上的負載。并以減少網(wǎng)路擁塞為優(yōu)化目標，引入不確定因子，提出了新的啟發(fā)式算法ID-MLTDA。本文第三章在高斯分布業(yè)務矩陣的基礎上，針對IP業(yè)務的特點，以分組傳送的最短時延和最小時延抖動為優(yōu)化目標，提出了新的啟發(fā)式算法WVDA。相對于傳統(tǒng)的算法，WVDA算法的核心思想是將節(jié)點對間的業(yè)務量和物理鏈路的長度結合起來用以決定光路的搭建，同時將節(jié)點間的跳數(shù)和路徑

5、長度結合用以決定最短路徑。通過該算法得到的網(wǎng)絡結構，具有較小的時延和時延抖動。 (2)基于Hose模型下的虛拓撲魯棒設計。在WDM光網(wǎng)絡中，hose模型給出了流入/流出傳送網(wǎng)節(jié)點的業(yè)務上限，但沒有說明各個節(jié)點對之間的具體業(yè)務量。 近年來L．G．Valiant提出的負載平衡思想可以很好的適應IP動態(tài)業(yè)務的特性，而且其內(nèi)在的多路徑特性使得網(wǎng)絡的生存性、業(yè)務的可恢復性得到了保障。但是 Valiant負載平衡思想需要全連接的網(wǎng)絡

6、拓撲。但WDM光網(wǎng)絡由于波長等資源的限制，幾乎不可能提供全連接的虛拓撲結構。在Valiant負載平衡兩條選路網(wǎng)絡的基礎上，本文第四章將主要研究以使全網(wǎng)代價最小為優(yōu)化目標，用全網(wǎng)流代價為判決標準，從全網(wǎng)N個節(jié)點選出M個節(jié)點做為兩條選路虛拓撲結構的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，進而完成基于hose業(yè)務模型下虛拓撲的構建。此虛拓撲設計方法具有良好的性能，搭建的網(wǎng)絡具有較小的網(wǎng)絡代價和數(shù)據(jù)具有較短的時延。本文的第五章介紹了仿真和計算工作，對仿真程序進行了簡要的介紹