多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由算法的研究.pdf

1、近年來，波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)已成為廣域骨干網(wǎng)可行的體系解決方案。隨著IP等業(yè)務(wù)量在光網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不但對網(wǎng)絡(luò)帶寬產(chǎn)生高的需求，而且由于IP等業(yè)務(wù)量本身的不確定性和不可預(yù)見性，要求光網(wǎng)絡(luò)能夠為用戶提供各種帶寬粒度的服務(wù)和應(yīng)用，即對網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配要求也越來越迫切。在光網(wǎng)絡(luò)中單個波長上傳輸?shù)耐ㄐ潘俾试絹碓礁撸?C-48,0C-192,OC-768(對應(yīng)的速度為2.5Gb/s,10Gb/s,40Gb/s)，此時光網(wǎng)絡(luò)提供的速率(或

2、帶寬)是粗粒度。然而在實際應(yīng)用中，每個業(yè)務(wù)的通信速率往往遠遠低于一個波長的傳輸速率，例如OC-1，0C-3，OC．12f對應(yīng)的速度為51.84Mb/s,155.52Mb/s,622.08Mb/s)。顯然，如果為每個業(yè)務(wù)請求都分配一個專用波長，資源利用率低且不經(jīng)濟。并且由于光纖中波長數(shù)目、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處波長上/下路端口等的限制，不可能為每個業(yè)務(wù)都建立端到端的獨立光路連接。因此，在WDM光網(wǎng)絡(luò)中，需要研究如何有效地為這些低速業(yè)務(wù)請求建立連接。業(yè)

3、務(wù)量疏導(dǎo)是將多個低速業(yè)務(wù)連接聚合起來用一個光路傳輸，可以有效地解決這類問題。 隨著Intemet和多媒體業(yè)務(wù)的爆炸性增長，越來越多的波長被用于承載業(yè)務(wù)。然而，隨著波長數(shù)的增加，OXC的尺寸(即端口數(shù))和相關(guān)的控制管理的費用以及難度將大幅增加。因此，盡管WDM技術(shù)日趨成熟，光纖日益普及，光交叉連接器和交換技術(shù)取得了巨大進步，大型交換設(shè)備的高費用和復(fù)雜性以及未證實的可靠性還是阻礙了它們的應(yīng)用。在這一應(yīng)用背景下，人們提出了一種新的業(yè)務(wù)

4、量疏導(dǎo)方法，即光路成組，它是把多個波長組合在一起形成一個波帶。由于波帶交換能減小光交叉連接器的端口數(shù)、控制復(fù)雜性和連接費用等，在學(xué)術(shù)上引起了廣泛的關(guān)注。 光交換機是光網(wǎng)絡(luò)中最基本的節(jié)點設(shè)備。為支持業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)，光交換機應(yīng)具有多粒度交換功能。我們把由多粒度光交換機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)。 本文的工作緊密地圍繞多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)展開，先后對IP+Optical網(wǎng)絡(luò)與波帶交換光網(wǎng)絡(luò)進行了較為深入的研究與分析。

5、 第一章首先給出了業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的概念，接著介紹了多粒度交換技術(shù)的提出背景及最新的研究進展情況，最后給出了本文的組織結(jié)構(gòu)。 許多關(guān)于業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問題的早期工作主要關(guān)注SDH/WDM環(huán)，這些業(yè)務(wù)量通常是靜態(tài)的，且假定是預(yù)先確定的。但在實際運行的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量通常隨時間是不斷變化的，即業(yè)務(wù)請求動態(tài)到達動態(tài)離開，因而，對動態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法的研究將更具有實際意義。針對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不具有光域內(nèi)的波長變換能力并且節(jié)點處的波長上/下路端口數(shù)和光

6、纖中的波長數(shù)受限等情況，本文第二章研究了動態(tài)業(yè)務(wù)條件下，IP+Optical網(wǎng)絡(luò)的疏導(dǎo)問題。首先提出了三種疏導(dǎo)策略，定義了兩種用于業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的選路圖，并在此基礎(chǔ)上提出了一種自適應(yīng)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法：TLRA，最后在仿真平臺下考察了該算法的性能。 波帶交換技術(shù)是目前具有大型交叉連接器的光網(wǎng)絡(luò)減少費用和復(fù)雜性的關(guān)鍵技術(shù)，是一項非常新的技術(shù)，能有效減少光交叉連接器的端口數(shù)。本文第三章比較研究了基于波帶交換的三種多粒度光交叉連接器結(jié)構(gòu)，提出

7、了各種波帶交換方案和光路成組策略，并討論了波帶交換光網(wǎng)絡(luò)中的路由、波帶轉(zhuǎn)換和故障恢復(fù)問題。 多粒度OXC(MG-OXC)是近幾年出現(xiàn)的一種新型的光交叉連接結(jié)構(gòu)，該種節(jié)點的使用使得傳統(tǒng)的波長路由光網(wǎng)絡(luò)具備了波帶交換，光纖交換的能力。本文第四章研究了動態(tài)業(yè)務(wù)條件下基于波帶、波長兩級交換的波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)，分析了波帶交換(WBS)光網(wǎng)絡(luò)中多粒度連接的特點，提出了一種適用于無波長變換功能的波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)路由與波長分配算法。

8、同時，比較研究了此算法下采用不同的節(jié)點交換比例、不同波帶劃分方案及不同路由方式時波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的阻塞性能，并分析了多粒度光交叉連接節(jié)點的最佳交換比例，所得結(jié)果對于波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。 為驗證、評估本文所提各種算法的性能，基于離散事件系統(tǒng)的計算機仿真，作者自行開發(fā)了多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的仿真平臺軟件，并利用這仿真平臺考察了各種算法的性能。在第五章，詳細描述了作者進行多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究時開發(fā)的仿