多域光网络中业务量疏导保护算法的设计与仿真实现

论文摘要

在波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）光网络中,每个波长上传输的速率非常高。而在实际中,每个业务连接请求的速率远低于一个波长的传输速率。如果为每个低速业务单独分配一个专用波长,会降低资源利用率,增加阻塞率。为此,学界提出了业务量疏导技术,将低速业务复用到高速光通道中,从而有效节省资源并降低阻塞率。同时,由于WDM光网络中每条光路承载了大量业务,一旦出现故障将导致巨大的损失,因此光网络中需考虑生存性问题。此外,随着网络规模的日益扩大,骨干光网络被划分成多个域,以往单域内的业务量疏导和生存性算法不能很好地适合多域网络环境。因此,需要研究和解决多域光网络中的业务量疏导和生存性问题,这也是本文研究的主要内容。针对域内业务量疏导,本文基于两种具有疏导能力的光交叉连接器的节点结构特点,设计了两种域内疏导辅助图,即域内单跳疏导辅助图和域内综合疏导辅助图。针对域间业务量疏导,本文结合多域光网络的特点,设计了一种域间疏导辅助图,包括一个多域虚拓扑图和一个多域逻辑拓扑图,利用该辅助图能很好地解决域间疏导和路由问题。在域内及域间疏导辅助图的基础上,本文设计了两种适合多域光网络中低速业务疏导的算法,即多域分级单跳疏导算法（Multi-Domain Hierarchical Single-hop Grooming Algorithm, MD-HSGA）和多域分级综合疏导算法（Multi-Domain Hierarchical Integrated Grooming Algorithm, MD-HIGA）。这两种算法的主要目的是尽量提高资源利用率及降低阻塞率。为实现生存性,在以上两种疏导算法的基础上,通过为每个业务请求的工作路径分配专用的链路分离的保护路径,本文设计了多域分级单跳疏导保护算法（Multi-Domain Hierarchical Single-hop Grooming Protection Algorithm, MD-HSGPA）和多域分级综合疏导保护算法（Multi-Domain Hierarchical Integrated Grooming Protection Algorithm, MD-HIGPA）,从而对域内及跨域业务进行有效的保护。为了评估所设计算法的性能,本文通过VC++平台对算法进行了仿真和分析。仿真结果表明,本文所设计的算法能够有效地降低网络阻塞率和节省资源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 WDM光网络概述
• 1.1.1 WDM技术
• 1.1.2 WDM光网络
• 1.1.3 GMPLS技术
• 1.2 多域光网络的发展
• 1.2.1 多域光网络的出现
• 1.2.2 多域光网络的拓扑聚合技术
• 1.2.3 多域光网络分层路由体系
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作和内容安排
• 1.5 课题来源
• 第2章 WDM光网络中的疏导和生存性技术
• 2.1 疏导技术
• 2.1.1 疏导的定义
• 2.1.2 与疏导相关的网络节点
• 2.1.3 国内外研究现状
• 2.2 网络生存性技术
• 2.2.1 保护技术
• 2.2.2 恢复技术
• 2.2.3 针对多粒度业务的保护技术
• 2.2.4 国内外研究现状
• 2.4 本章小结
• 第3章 多域光网络中业务量疏导算法设计
• 3.1 研究背景
• 3.2 网络模型
• 3.2.1 节点模型
• 3.2.2 网络拓扑模型
• 3.3 疏导策略
• 3.3.1 域内疏导策略
• 3.3.2 域间疏导策略
• 3.4 多域分级单跳疏导算法（MD-HSGA）
• 3.4.1 辅助图构建
• 3.4.2 算法描述
• 3.4.3 算法时间复杂度分析
• 3.5 多域分级综合疏导算法（MD-HIGA）
• 3.5.1 辅助图构建
• 3.5.2 算法描述
• 3.5.3 算法时间复杂度分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 多域光网络中业务量疏导保护算法设计
• 4.1 研究背景
• 4.2 网络模型
• 4.3 多域分级单跳疏导保护算法（MD-HSGPA）
• 4.3.1 算法思想
• 4.3.2 算法描述
• 4.3.3 算法时间复杂度分析
• 4.4 多域分级综合疏导保护算法（MD-HIGPA）
• 4.4.1 算法描述
• 4.4.2 算法时间复杂度分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 算法仿真实现与性能分析
• 5.1 仿真平台
• 5.1.1 仿真环境
• 5.1.2 仿真模块
• 5.1.3 仿真流程
• 5.2 仿真模型
• 5.2.1 业务模型
• 5.2.2 网络拓扑模型
• 5.2.3 仿真性能评价指标
• 5.3 仿真结果与分析
• 5.3.1 MD-HIGA仿真分析
• 5.3.2 MD-HSGA与MD-HIGA仿真对比分析
• 5.3.3 MD-HSGPA与MD-HIGPA仿真对比分析
• 5.3.4 MD-HIGPA与未调整链路代价的MD-HIGPA仿真对比分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢