网状WDM网中的抗毁保护算法研究

论文摘要

随着Internet业务爆炸式的增长而带来的对带宽和容量的巨大需求，波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术成为下一代骨干网络的核心技术。利用WDM传输技术和波长路由选择在物理网络上构架光层或虚拓扑，对高层(如IP层)提供大容量且结构可变的传输通道，将成为下一代骨干网络的核心传输方式。然而，由于每个波长承载的传输容量可高达吉比特每秒，网络故障(如链路断裂、节点故障)会导致大量业务中断。因此，WDM光网络的抗毁技术已经成为一个研究热点。抗毁策略主要包括保护(Protection)和恢复(Restoration)两大类。保护是指，事先为业务分配好预留的保护资源，当故障发生时，业务可以由预留的保护资源承载。恢复是指，并不事先为业务分配预留的保护资源，当故障发生后，再动态地寻找网络中富余资源来承载受故障影响的业务。由于保护策略具有快速的故障恢复时间而满足实时业务的需求，因此很多研究基于保护策略。基于保护设计思想，本文研究了网状WDM网中的保护设计有关问题，集中在这几个方面：双链路失效的保护、基于SRLG约束的保护、支持区分可靠性的保护、基于混合共享模型的保护和多链路失效的保护。 以前的文献大多研究单链路失效，但随着网络规模不断扩大，发生双链路失效已经不能被忽略。为此，作者在第二章中研究了WDM网状网双链路失效的保护问题，主要包括五个方面的工作：(1) 基于共享通路模型，提出了一种新的算法NPSP(New Path Shared Protection)，该算法能根据网络状态动态调整链路代价，从而到达调整负载均衡度和提高资源共享度的作用。(2) 针对以前的共享链路保护算法LSP(Link Shared Protection)，提出了一种新的链路保护算法TBP(Two Backup Paths)和一种改进的保护算法OBP(One Backup Path)，其性能均优于以前的LSP算法。(3) 考虑到链路保护LSP保护切换时间较快，而通路保护PSP资源利用率较优，作者进一步提出了一种共享段保护算法SSP(Segment Shared Protection)。该算法可根据参数来把工作通路划分成若干段，把每段单独看成一个保护区域并各自分配两条链路分离的保护通路。与传统的LSP和PSP比较，SSP灵活性更高且性能更好。(4) 为了避免传统的通路保护三步算法TSA(Three Step Algorithm)中的陷阱问题(即可用路径本来是存在的，但TSA却找不到)，作者分析了两种可能的陷阱状态，并提出了一种基于“回溯”的联合路由算法JRA(Joint Routing Algorithm)。在动态业务下的仿真结果表明，JRA性能优于TSA。(5) 为了进一步提高资源利用

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 简略字表
• 第一章 绪论
• 1.1 WDM光网络概述
• 1.1.1 WDM技术的出现和发展
• 1.1.2 从点到点传输系统到WDM智能光网络
• 1.1.3 光网络研究概况
• 1.2 光网络的生存性问题
• 1.3 光网络保护技术研究动态
• 1.4 本文的主要创新点和内容安排
• 第二章 网状 WDM网中双链路失效的保护算法研究
• 2.1 研究背景
• 2.2 双链路失效的共享通路保护算法
• 2.2.1 问题定义
• 2.2.2 预留波长资源分配
• 2.2.3 链路代价函数
• 2.2.4 保护切换时间
• 2.2.5 NPSP算法描述
• 2.2.6 仿真和分析
• 2.3 双链路失效的共享链路保护算法
• 2.3.1 问题定义
• 2.3.2 TBP算法描述
• 2.3.3 OBP算法描述
• 2.3.4 保护切换时间
• 2.3.5 算法步骤及比较
• 2.3.6 仿真和分析
• 2.4 双链路失效的共享段保护算法
• 2.4.1 问题定义
• 2.4.2 SSP算法描述
• 2.4.3 仿真和分析
• 2.5 双链路失效的联合路由算法
• 2.5.1 问题定义
• 2.5.2 陷阱问题和解决方法
• 2.5.3 JRA算法描述
• 2.5.4 仿真和分析
• 2.6 双链路失效的ESBPP保护算法
• 2.6.1 研究动机
• 2.6.2 预留波长资源分配
• 2.6.3 算法描述
• 2.6.4 仿真和分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 网状WDM网中基于SRLG约束的保护算法研究
• 3.1 研究背景
• 3.2 基于SRLG约束的DSPP保护算法
• 3.2.1 问题定义
• 3.2.1 DSPP算法描述
• 3.2.3 仿真和分析
• 3.3 基于SRLG约束的DSSP保护算法
• 3.3.1 问题定义
• 3.3.2 DSSP算法描述
• 3.3.3 仿真和分析
• 3.4 基于SRLG约束的联合路由算法
• 3.4.1 问题定义
• 3.4.2 陷阱问题和解决方法
• 3.4.3 JRA-SRLG算法描述
• 3.4.4 仿真和分析
• 3.5 双SRLG故障的PDSF保护算法
• 3.5.1 问题定义
• 3.5.2 PDSF算法描述
• 3.5.3 仿真和分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 网状WDM网中支持区分可靠性的保护算法研究
• 4.1 研究背景
• 4.2 区分可靠的段保护算法
• 4.2.1 问题定义
• 4.2.2 PP-DiR算法描述
• 4.2.3 SP-DiR算法描述
• 4.2.4 仿真和分析
• 4.3 区分可靠的双链路失效保护算法
• 4.3.1 问题定义
• 4.3.2 区分可靠的选路策略
• 4.3.3 DLFP-DiR算法描述
• 4.3.4 仿真和分析
• 4.4 基于SRLG约束的区分可靠保护算法
• 4.4.1 问题定义
• 4.4.2 部分SRLG分离的保护
• 4.4.3 JRA-DiR算法描述
• 4.4.4 仿真和分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 网状WDM网中混合共享的通路保护算法研究
• 5.1 研究背景
• 5.2 单链路失效的MSPP保护算法
• 5.2.1 研究动机
• 5.2.2 问题定义
• 5.2.3 单链路失效保护的ILP描述
• 5.2.4 针对静态业务的启发式算法
• 5.2.5 静态业务仿真和分析
• 5.2.6 针对动态业务的算法
• 5.2.7 动态业务仿真和分析
• 5.3 基于SRLG约束的MSPP保护算法
• 5.3.1 研究动机
• 5.3.2 问题定义
• 5.3.3 动态SSFP-MSPP算法描述
• 5.3.4 仿真和分析
• 5.4 双链路失效的MSPP保护算法
• 5.4.1 研究动机
• 5.4.2 问题定义
• 5.4.3 动态DLFP-MSPP算法描述
• 5.4.4 仿真和分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 网状WDM网中多链路失效的保护算法研究
• 6.1 研究背景
• 6.2 资源共享度约束保护算法
• 6.2.1 研究动机
• 6.2.2 问题定义
• 6.2.3 算法描述
• 6.2.4 仿真和分析
• 6.3 多子通路保护算法
• 6.3.1 研究动机
• 6.3.2 问题定义
• 6.3.3 算法描述
• 6.3.4 仿真和分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 保护算法的仿真实现
• 7.1 概述
• 7.2 保护算法仿真软件的总体框架
• 7.3 保护算法仿真软件的实现
• 7.3.1 事件处理例程
• 7.3.2 路由计算子程序
• 7.3.3 其他子程序模块
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 作者在攻读博士学位期间发表、录用的文章和申请的专利
• 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目
• 作者在攻读博士学位期间的获奖情况