網(wǎng)狀WDM網(wǎng)中的抗毀保護算法研究.pdf

1、隨著Internet業(yè)務(wù)爆炸式的增長而帶來的對帶寬和容量的巨大需求，波分復(fù)用(WDM)技術(shù)成為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。利用WDM傳輸技術(shù)和波長路由選擇在物理網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)架光層或虛拓撲，對高層(如IP層)提供大容量且結(jié)構(gòu)可變的傳輸通道，將成為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的核心傳輸方式。然而，由于每個波長承載的傳輸容量可高達吉比特每秒，網(wǎng)絡(luò)故障(如鏈路斷裂、節(jié)點故障)會導(dǎo)致大量業(yè)務(wù)中斷。因此，WDM光網(wǎng)絡(luò)的抗毀技術(shù)已經(jīng)成為一個研究熱點?？箽Р呗灾饕ūＷo

2、和恢復(fù)兩大類。保護是指，事先為業(yè)務(wù)分配好預(yù)留的保護資源，當故障發(fā)生時，業(yè)務(wù)可以由預(yù)留的保護資源承載?；謴?fù)是指，并不事先為業(yè)務(wù)分配預(yù)留的保護資源，當故障發(fā)生后，再動態(tài)地尋找網(wǎng)絡(luò)中富余資源來承載受故障影響的業(yè)務(wù)。由于保護策略具有快速的故障恢復(fù)時間而滿足實時業(yè)務(wù)的需求，因此很多研究基于保護策略?；诒Ｗo設(shè)計思想，本文研究了網(wǎng)狀WDM網(wǎng)中的保護設(shè)計有關(guān)問題，集中在這幾個方面：雙鏈路失效的保護、基于SRLG約束的保護、支持區(qū)分可靠性的保護、基于混

3、合共享模型的保護和多鏈路失效的保護。 第二章中研究了WDM網(wǎng)狀網(wǎng)雙鏈路失效的保護問題，主要包括五個方面的工作：(1)基于共享通路模型，提出了一種新的算法NPSP，該算法能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動態(tài)調(diào)整鏈路代價，從而到達調(diào)整負載均衡度和提高資源共享度的作用。(2)針對以前的共享鏈路保護算法LSP，提出了一種新的鏈路保護算法TBP和一種改進的保護算法OBP，其性能均優(yōu)于以前的LSP算法。(3)考慮到鏈路保護LSP保護切換時間較快，而通路保護P

4、SP資源利用率較優(yōu)，作者進一步提出了一種共享段保護算法SSP。該算法可根據(jù)參數(shù)來把工作通路劃分成若干段，把每段單獨看成一個保護區(qū)域并各自分配兩條鏈路分離的保護通路。與傳統(tǒng)的LSP和PSP比較，SSP靈活性更高且性能更好。(4)為了避免傳統(tǒng)的通路保護三步算法TSA中的陷阱問題(即可用路徑本來是存在的，但TSA卻找不到)，作者分析了兩種可能的陷阱狀態(tài)，并提出了一種基于“回溯”的聯(lián)合路由算法JRA。在動態(tài)業(yè)務(wù)下的仿真結(jié)果表明，JRA性能優(yōu)于T

5、SA。(5)為了進一步提高資源利用率，作者分析了共享通路保護PSP預(yù)留資源分配時產(chǎn)生的冗余情況，并提出了七條新的預(yù)留資源共享規(guī)則。此外，考慮到路徑長度限制和陷阱，作者還提出了一種新的基于k路由和Suurballe算法的離線路徑計算方法，能為每個節(jié)點對找到多組滿足約束的三條鏈路分離的路徑?；谛乱?guī)則和路徑計算方法，作者提出了一種新算法ESBPP，其性能優(yōu)于PSP和LSP。 第三章中研究WDM網(wǎng)狀網(wǎng)基于SRLG的保護問題，主要包括四

6、個方面的工作：(1)針對SRLG約束下傳統(tǒng)共享通路保護SPP，作者提出了一種新的動態(tài)保護算法DSPP。該算法中，鏈路代價的設(shè)置根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)信息，因此算法靈活性較高，雖然保護切換時間較長，但資源利用率和阻塞率性能得到改善。(2)為了獲得比通路保護SPP快的保護切換時間，同時也能獲得較好的資源利用率性能，作者考慮將工作通路分段的策略。為此，提出了一種動態(tài)共享段保護算法DSSP。該算法的保護切換時間比SPP短，且資源利用率性能優(yōu)于共享鏈路保護

7、。(3)結(jié)合雙鏈路保護JRA思想，作者提出了一種聯(lián)合路由算法JRA-SRLG，它不僅能避免陷阱，且能獲得比傳統(tǒng)二步算法TSA-SRLG更好的性能。(4)由于以前的文獻沒有研究過雙SRLG故障問題，為此，作者提出了一種新的保護雙SRLG故障的算法PDSF。該算法是雙鏈路保護SSP的擴展，因此PDSF能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整負載均衡度和資源共享度，得到的性能也比較滿意。 第四章作者研究了WDM網(wǎng)狀網(wǎng)的支持區(qū)分可靠(DiR)的保護問題，主要

8、包含三個方面的工作：(1)針對單鏈路失效，作者提出了一種基于資源專用的分段保護SP-DiR算法。與區(qū)分可靠通路保護PP-DiR比較，SP-DiR算法能很好的解決陷阱問題而且具有更好的資源利用率和阻塞率性能。(2)考慮相關(guān)聯(lián)路失效概率(CLFP)，提出了一種雙鏈路失效的區(qū)分可靠保護DLFP-DiR算法。與雙鏈路失效保護算法DLFP比較，提高了資源利用率和降低了業(yè)務(wù)阻塞率。(3)考慮SRLG約束的JRA-SRLG算法思想和鏈路條件故障概率，

9、作者提出了一種支持區(qū)分可靠性的聯(lián)合路由算法JRA-DiR。與支持區(qū)分可靠性的部分SRLG分離算法PSP-DiR比較，JRA-DiR算法不僅能避免陷阱問題，且具有更好的性能。 第五章提出了WDM網(wǎng)狀網(wǎng)中一種新的保護模型，即混合共享保護。所謂混合共享，是指波長資源能被工作通路和其他工作通路的保護通路共享。其主要包含三個方面的工作：(1)作者分析了傳統(tǒng)的針對單鏈路失效的共享通路保護SPP中存在的冗余資源，給出了混合共享資源的約束條件，

10、提出了一種新的混合共享通路保護算法SLFP-MSPP。作者分別針對靜態(tài)業(yè)務(wù)矩陣和動態(tài)業(yè)務(wù)請求進行了仿真，可以得到SLFP-MSPP的資源占用量和業(yè)務(wù)建立數(shù)性能優(yōu)于以前共享通路保護算法SLFP-SPP和專用通路保護算法SLFP-DPP。(2)作者進一步把混合共享思想擴展到SRLG約束的保護中，提出了保護單SRLG失效的混合共享資源的約束條件，提出了相應(yīng)的保護算法SSFP-MSPP。作者研究了具有路徑長度限制和不具有路徑長度限制下的算法性能

11、。仿真結(jié)果表明，SSFP-MSPP的性能優(yōu)于傳統(tǒng)共享通路保護SSFP-SPP算法。(3)在以前的雙鏈路失效共享通路保護算法DLFP-SPP中，也存在冗余資源。為此，作者給出了保護雙鏈路失效的混合共享資源約束條件，提出了相應(yīng)保護算法DLFP-MSPP，其性能好于以前的DLFP-SPP。 第六章中作者研究了多鏈路失效的保護問題，主要包含兩個方面的工作：(1)改進了傳統(tǒng)的針對單鏈路失效的共享通路保護SPP算法和專用通路保護DPP算法，

12、提出了一種可調(diào)資源共享度算法RSDCs。在RSDCs算法中，保護通路上的預(yù)留資源可根據(jù)用戶接受程度設(shè)置上限值k，其算法性能介于SPP和DPP之間。(2)以前的雙鏈路失效保護算法DLFP為每個業(yè)務(wù)分配一條工作通路和兩條鏈路分離的保護通路，盡管DLFP算法能完全保護雙鏈路失效，但所需要的備份資源通常是工作資源的2-3倍，很多用戶不能接受這種備份資源高消費的保護措施。針對DLFP的缺點，作者提出了一種新的多子通路保護算法MSBP。該算法為每個