基于负载平衡的光网络多播机制研究

论文摘要

随着网络技术的发展和用户需求的变化,多播业务日益成为一种重要的业务模式。多播业务需要大量的带宽支持,WDM技术的高速传输能力可以满足多播业务的高带宽需求,在光网络中传输多播业务能获得更好的性能,因此多播技术在WDM光网络中的应用成为研究热点,本文将对WDM光网络多播问题进行研究。目前的网络设计方法是针对已知的网络业务需求分配网络资源,但不能适应不断变化的业务。鲁棒设计是一种新的网络设计方法,能够在业务量矩阵不定的情况下,最优化的分配网络资源来尽可能的满足各种业务需求,Valiant负载平衡方案就是一种具有鲁棒设计思想的骨干网设计方法。本文将Valiant负载平衡思想引入到WDM光网络多播的研究之中,结合Valiant负载平衡方案和多播业务的特点,提出了一种在WDM光网络中实现多播传输的新思路。首先,本文以流量分割思想和多路径传输机制为基础,提出了两个基于负载平衡的多播算法,并且在一定约束条件下,通过推导和仿真,得到两个算法传输多播业务所需的虚链路容量。然后,在网络中发生故障时,利用其内在的多路径特性改进了两个算法以实现对多播业务的保护。最后,将基于负载平衡的多播算法与通过构建光树实现多播的算法进行性能对比。本文比较了各种不同的多播算法,通过对满足相同约束的不同业务量矩阵进行链路流量计算,和对动态到达的业务建立连接进行仿真,考察了新多播机制的性能。仿真结果和分析表明,两种多播算法都达到了平衡负载的效果,将链路容量设置为本文推导出的理论值,可以传输满足约束的任意业务量矩阵,计算结果也验证了链路容量设置公式的正确性;在网络存在链路故障时,只要适当的增加链路容量,仍然可保证传输满足约束的任意业务量矩阵或部分业务量矩阵;在动态业务环境和各种网络状况下,两种多播算法都达到了较低的阻塞率,获得了较高的性能增益。这些结论表明,本文提出的基于负载平衡的多播机制具有较好的网络性能和网络生存性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 WDM 光网络概述
• 1.1.1 WDM 技术简介
• 1.1.2 WDM 光网络
• 1.1.2.1 组成结构
• 1.1.2.2 路由和波长分配问题
• 1.1.2.3 虚拓扑设计
• 1.2 WDM 光网络多播
• 1.3 本文主要工作和章节安排
• 第二章 基于负载平衡的WDM 光网络多播机制
• 2.1 研究背景
• 2.2 Valiant 负载平衡
• 2.2.1 基本思想
• 2.2.2 主要结论
• 2.3 基于负载平衡的多播机制
• 2.3.1 基于流量分割的多播机制—DFM 算法
• 2.3.1.1 基本思路
• 2.3.1.2 算法步骤
• 2.3.2 基于Valiant 传输方式的多播机制—RA-VM 算法
• 2.3.2.1 基本思路
• 2.3.2.2 算法步骤
• 2.4 虚链路容量设置
• 2.4.1 符号说明
• 2.4.2 DFM 算法的链路容量
• 2.4.3 RA-VM 算法的链路容量
• 2.5 保护机制
• 2.5.1 DFM 算法的保护机制
• 2.5.1.1 算法描述
• 2.5.1.2 算法步骤
• 2.5.2 RA-VM 算法的保护机制
• 2.5.2.1 算法描述
• 2.5.2.2 算法步骤
• 2.6 性能比较和分析
• 2.6.1 仿真设定
• 2.6 2 负载平衡程度对比
• 2.6.3 抗毁能力对比
• 2.7 总结
• 第三章 动态业务环境下的多播算法性能对比
• 3.1 WDM 光网络多播算法概述
• 3.1.1 波长路由网络多播算法
• 3.1.2 MCRWA 问题
• 3.1.2.1 路由算法
• 3.1.2.2 波长分配
• 3.2 基于光树的多播流量疏导算法
• 3.2.1 流量疏导方法
• 3.2.2 启发式算法
• 3.2.3 主要算法描述
• 3.2.3.1 MPH 算法
• 3.2.3.2 SHG 算法和MHG 算法
• 3.2.3.3 LF-SHG/MHG 算法和PF-SHG/MHG 算法
• 3.3 对比方案
• 3.3.1 网络拓扑
• 3.3.2 仿真设定
• 3.4 仿真结果及分析
• 3.5 总结
• 第四章 WDM 光网络多播仿真平台的设计与实现
• 4.1 仿真平台概述
• 4.2 仿真平台框架
• 4.3 各模块设计与实现
• 4.3.1 事件管理模块
• 4.3.2 资源管理模块
• 4.3.3 多播算法模块
• 4.4 总结
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 研究生期间参与的研究项目
• 研究生期间已录用的文章