IP over WDM光网络中业务流新型疏导与选路算法研究

论文摘要

IP over WDM光网络体系结构是未来通信的主流发展方向。由于网络中结点配置收发器数和链路波长数均是受限的,因而为每个子波长颗粒度带宽的业务都建立端到端的光路连接是不可能的。因此为有效地利用网络资源,需引入业务流疏导机制。本文结合国家高技术研究发展计划（863计划）项目“基于PCE的多层多域光网络关键技术研究与试验系统”,针对在IP/WDM光网络中的静、动态疏导问题分别进行了研究。针对预先规划动态业务,提出以最小化阻塞率为疏导目标的混合整数线性规划模型；针对持续时间已知动态业务,提出区分权重的持续时间已知的疏导算法,该算法考虑链路的剩余生存期和未来拥塞度这两个因素,与已有算法相比,降低了阻塞率性能。本文对同时优化光路拥塞和业务平均时延的静态虚拓扑的双目标优化设计问题进行了研究。首先,提出虚拓扑设计数学模型,之后利用ε-约束方法求解多个Pareto最优解。另外,本文提出新的多目标优化方法-基于遗传的联合时延和拥塞的强度Pareto算法（SPDC-GA）-来解决虚拓扑设计问题。SPDC-GA算法可以在任意时间内结束,给出当前确定的Pareto最优解集,这些解决方案不但可以确定出静态逻辑拓扑,而且也解决了光路的路由和波长分配问题,因此SPDC-GA方法计算的逻辑拓扑设计方案可以嵌入到实际的光网络中去。为验证、评估本文提出的算法性能,给出了IP/WDM光网络中业务量疏导算法的软件设计流程。最后是全文总结。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 IP智能与光层技术的融合趋势-IP/WDM
• 1.2 IP over WDM光网络体系结构
• 1.2.1 IP over点到点WDM光网络
• 1.2.2 IP over可重构WDM光网络
• 1.2.3 IP over分组交换WDM光网络
• 1.3 IP/WDM光网络中的几个研究方向
• 1.4 本文内容安排及意义
• 第二章 IP over WDM光网络的业务疏导算法原理与现状
• 2.1 IP/WDM光网络中业务流疏导问题和RWA问题
• 2.1.1 业务疏导问题的产生
• 2.1.2 复用技术在通信量疏导中的作用
• 2.1.3 光网络的路由和波长分配
• 2.2 动态业务流疏导算法研究现状
• 2.2.1 传统动态业务流模型的疏导算法分析
• 2.2.2 持续时间已知的动态业务流模型的疏导算法分析
• 2.2.3 预先规划业务流疏导算法分析
• 2.3 静态业务流疏导算法研究现状
• 2.3.1 单目标优化的静态业务流疏导算法分析
• 2.3.2 多目标优化原理概述
• 2.3.3 多目标优化的静态业务流疏导算法分析
• 第三章 IPoverWDM光网络动态业务流疏导算法研究
• 3.1 IP/WDM网络模型
• 3.1.1 OXC结点结构
• 3.1.2 辅助图模型
• 3.2 预先规划的动态业务流疏导问题的数学模型
• 3.3 “传统”随机动态业务流疏导算法
• 3.4 持续时间已知的动态业务流疏导算法DWG-HTA
• 3.4.1 延长链路占用时间
• 3.4.2 链路预期拥塞度
• 3.4.3 链路权值设置
• 3.4.4 DWG-HTA算法工作流程
• 3.4.5 算法举例
• 第四章 IP over WDM光网络静态业务流疏导的多目标优化算法研究
• 4.1 静态逻辑拓扑的多目标优化设计数学模型
• 4.1.1 模型定义
• 4.1.2 模型求解ε-约束方法
• 4.2 基于遗传的联合时延和拥塞的强度PARETO算法SPDC-GA
• 4.2.1 逻辑拓扑的编码和染色体的译码过程
• 4.2.2 聚合适应度值的分配
• 4.2.3 SPDC-GA算法进化操作
• 4.2.4 外部种群的非劣解集更新
• 4.2.5 外部种群规模控制方法
• 4.3 SPDC-GA算法总体实现
• 第五章 算法软件实现与性能评估
• 5.1 软件功能及其设计与实现
• 5.1.1 软件功能
• 5.1.2 软件设计与实现
• 5.2 动态业务量疏导算法仿真及性能分析
• 5.2.1 仿真环境设置
• 5.2.2 几种启发式算法间的性能对比
• 5.2.3 MILP和DWG-HTA算法阻塞率对比
• 5.3 静态业务流疏导的多目标算法仿真及性能分析
• 5.3.1 仿真环境设置
• 5.3.2 SPDC-GA与其它启发式算法性能对比
• 5.3.3 SPDC-GA算法与数学模型理论Pareto解的对比
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果