WDM光網(wǎng)絡(luò)的生存性和業(yè)務(wù)疏導(dǎo)問(wèn)題的研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的爆炸性增長(zhǎng)以及低成本、高性能的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的出現(xiàn)，基于波分復(fù)用和波長(zhǎng)路由技術(shù)的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是下一代高速?gòu)V域骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的最有力競(jìng)爭(zhēng)者。它不僅提供了巨大的帶寬容量，而且能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式和調(diào)制方式的透明傳輸。波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)性，可根據(jù)通信業(yè)務(wù)量的需求來(lái)改變網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高；特別是它還具有良好的生存能力，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)。 本文對(duì)波分復(fù)用光

2、網(wǎng)絡(luò)的生存性和對(duì)低速業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。包括動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)下波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由和波長(zhǎng)分配問(wèn)題、動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)下光網(wǎng)絡(luò)的生存性問(wèn)題、基于共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組限制的網(wǎng)狀網(wǎng)的生存性問(wèn)題和光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題。這些問(wèn)題的合理解決不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，在滿足不同粒度的業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，使網(wǎng)絡(luò)資源得到最優(yōu)化配置，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力，使網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生故障時(shí)性能仍保持在較高的水平，確保服務(wù)質(zhì)量。本文的第一章是緒論，所做工作集中在第二章至第

3、五章，主要包括以下內(nèi)容： 第二章研究了多光纖波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)資源分配問(wèn)題，提出了基于分層圖模型的啟發(fā)式動(dòng)態(tài)路由和波長(zhǎng)分配算法，有效降低了算法復(fù)雜度。在本章中的另一貢獻(xiàn)是，在提出的動(dòng)態(tài)選路策略中，首次引入了優(yōu)選路徑與隨機(jī)路徑相結(jié)合的方案，這種方案主要考慮到實(shí)際運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求的并發(fā)性，兼顧了業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間與降低阻塞率兩者因素。并對(duì)所提出的各種方案在波長(zhǎng)路由網(wǎng)狀網(wǎng)中進(jìn)行了仿真測(cè)試，數(shù)值結(jié)果表明本文的啟發(fā)式算法在提高業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間和

4、降低阻塞率之間能達(dá)到較好的平衡。 第三章對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)中的生存性機(jī)制進(jìn)行了深入的分析和研究。我們提出了一種新的可應(yīng)用在光網(wǎng)絡(luò)中的保護(hù)方法----基于工作路徑與備份路徑復(fù)用技術(shù)的算法，并提出了一種新的鏈路因子用于路徑的選擇，以達(dá)到負(fù)載平衡的目的。此外，我們還建立了針對(duì)幾種重要生存性機(jī)制的網(wǎng)狀網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)生存性策略的性能評(píng)估體系，包括專用/共享通道保護(hù)方案阻塞概率模型和單鏈路故障情況下通道保護(hù)方案的恢復(fù)概率模型，并對(duì)相應(yīng)的性能模型進(jìn)行了

5、仿真分析。數(shù)據(jù)證明了所提算法在降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率方面的表現(xiàn)出很好的性能。引入鏈路因子后的算法，可以充分挖掘網(wǎng)絡(luò)資源的共享能力。 在第四章中，對(duì)基于共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組的波分復(fù)用網(wǎng)狀網(wǎng)的生存性問(wèn)題進(jìn)行了研究，首次在連接請(qǐng)求中引入了服務(wù)等級(jí)協(xié)議，包括多種保護(hù)要求和路徑長(zhǎng)度要求的限制。我們將問(wèn)題分解成收益最大化和容量最小化的兩個(gè)子問(wèn)題。在本章中，我們推出了這兩個(gè)子問(wèn)題的整數(shù)線性規(guī)劃公式。為解決整數(shù)線性規(guī)劃公式的計(jì)算復(fù)雜性問(wèn)題，我們提出了啟發(fā)式禁

6、忌搜索算法。并在網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)渖线M(jìn)行了仿真驗(yàn)證和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了整數(shù)線性規(guī)劃公式只能適合于小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，而提出的啟發(fā)式算法能夠在很短的計(jì)算時(shí)間內(nèi)獲得高質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果，也適合在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 第五章針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不具有光域波長(zhǎng)變換能力以及光收發(fā)器數(shù)目受限的網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)洌M(jìn)行了深層次的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題研究。分別進(jìn)行了如下幾個(gè)方面問(wèn)題的研究：靜態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)、動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)以及考慮共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的

7、生存性問(wèn)題。對(duì)于靜態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題的研究，分別就單跳和多跳兩種情況給出了整數(shù)線性規(guī)劃疏導(dǎo)公式?？疾炝耸瞻l(fā)器數(shù)目和波長(zhǎng)數(shù)目對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，并對(duì)節(jié)點(diǎn)收發(fā)器的利用率和鏈路波長(zhǎng)的利用率進(jìn)行了驗(yàn)證；對(duì)于不帶保護(hù)的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題，我們定義了三種業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的選路圖，并在此基礎(chǔ)上提出了三種自適應(yīng)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法。對(duì)這三種算法的響應(yīng)時(shí)間及阻塞率通過(guò)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證和比較；在這一章中，我們更進(jìn)一步地研究了在使用保護(hù)機(jī)制的波分復(fù)用網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中，具有不同共享