網(wǎng)狀WDM網(wǎng)絡(luò)中的生存性研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的爆炸性增長、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及高性能的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如OXC、OADM)的出現(xiàn)，波分復(fù)用技術(shù)成為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。 WDM技術(shù)可以大大提高鏈路的傳輸容量，同時也使網(wǎng)絡(luò)的生存性問題日漸突出。在WDM光網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)部件失效時可能遭受比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更大的損失，比如一根光纖斷裂將導(dǎo)致所有經(jīng)過該光纖的光路都失效，而每條光路都能以Gbps的速率傳輸數(shù)據(jù)，這樣的失效對網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的影響是非常嚴(yán)重的。同時，由于IP業(yè)務(wù)的不確

2、定性和不可預(yù)見性，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配要求也越來越迫切。具有獨立控制面的智能光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。光網(wǎng)絡(luò)的智能化給生存性技術(shù)提供了更多的選擇和方法。對WDM光網(wǎng)絡(luò)的生存性進行深入研究不僅具有重要的實用價值，而且具有深遠(yuǎn)的理論意義。本文研究使用GMPLS作為控制平面的智能網(wǎng)狀WDM網(wǎng)絡(luò)中的生存性問題，集中在以下幾個方面：SRLG分離約束下的保護設(shè)計算法、稀疏波長變換網(wǎng)絡(luò)中的保護設(shè)計問題、設(shè)計可行的支持區(qū)分可靠性的實現(xiàn)方法、p-cylce的優(yōu)化設(shè)

3、計和ASON下的多層網(wǎng)絡(luò)動態(tài)恢復(fù)問題。 SRLG概念的引入，能更靈活地保證網(wǎng)絡(luò)生存性。第二章研究了SRLG分離約束下的靜態(tài)共享通路保護設(shè)計問題，給出了數(shù)學(xué)描述。由于該問題是一個NP-C問題，提出了一種簡單的啟發(fā)式算法MSC。該算法的基本思想是通過簡單地修改鏈路權(quán)值，使得保護路間盡量共享資源，從而達到所需的備份資源少。結(jié)果表明，該算法能有效地提高全網(wǎng)的資源利用率，降低對備份資源的需求。 稀疏波長變換網(wǎng)絡(luò)通過在網(wǎng)絡(luò)中合理放置

4、有限數(shù)目的波長轉(zhuǎn)換器用較少的代價獲得了較高的網(wǎng)絡(luò)性能，具有很好的應(yīng)用價值。第三章研究了稀疏波長變換網(wǎng)絡(luò)的通路保護設(shè)計問題，提出了一種新的針對稀疏波長變換網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計的ILP描述方法。并以此方法為基礎(chǔ)，建立了稀疏波長轉(zhuǎn)換網(wǎng)的共享通道保護和專用通路保護ILP模型。分別從資源利用率、故障恢復(fù)時間和業(yè)務(wù)可恢復(fù)率綜合比較這兩種保護機制的性能，并分析了具有波長轉(zhuǎn)換能力的節(jié)點數(shù)對上述性能的影響。結(jié)果表明共享通路保護的資源利用率比專用保護要高，但保護切

5、換時間和對雙故障的恢復(fù)率都不如專用通路保護。同時具有波長轉(zhuǎn)換能力的節(jié)點數(shù)增加有助于提高資源利用率、保護切換時間。但對恢復(fù)率的影響不明朗。 提供不同可靠等級的服務(wù)是光網(wǎng)絡(luò)的趨勢。第四章研究了區(qū)分可靠性的實現(xiàn)方法。結(jié)合SRLG條件故障概率的概念，首次提出部分SRLG分離的思想，并給出了計算公式，指出了在滿足用戶的可靠性要求前提下哪些SRLG是保護通路與工作通路無需分離的。仿真表明這種方法既可有效利用網(wǎng)絡(luò)資源又能滿足業(yè)務(wù)可靠性要求。

6、 P-cycle是一種很不錯的用于網(wǎng)狀網(wǎng)的保護機制，它既有環(huán)形保護機制的恢復(fù)速度，同時在效率上又可以達到網(wǎng)狀保護機制。為進一步提高有效性和降低保護切換時間，第五章提出了用粗粒度光纖級p-cycle而不是用細(xì)粒度波長級p-cycle來實現(xiàn)保護，并聯(lián)合優(yōu)化工作路由問題和p-cycle放置問題。給出了工作路由和粗粒度p-cycle聯(lián)合優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。為降低計算復(fù)雜度，按照某些準(zhǔn)則預(yù)選擇了工作路由和p-cycle候選集。結(jié)果表明把所提的預(yù)

7、選擇策略既能保證性能又能顯著提高計算的效率；聯(lián)合優(yōu)化相比于非聯(lián)合優(yōu)化能顯著地提高資源利用率；粗粒度的光纖級p-cycle保護相比于細(xì)粒度的波長級p-cycle保護保護切換代價降低了并且具有更好的魯棒性。 ASON框架下的IPoverWDM多層網(wǎng)絡(luò)生存性機制是光網(wǎng)絡(luò)生存性的另一個重要研究領(lǐng)域。由于ASON能靈活、實時地建立和拆除構(gòu)成IP層虛鏈路的底層光路連接，IPoverWDM多層網(wǎng)絡(luò)生存性可采用動態(tài)多層恢復(fù)機制。與傳統(tǒng)靜態(tài)多層恢

8、復(fù)機制相比，動態(tài)多層恢復(fù)機制可通過對邏輯IP拓?fù)涞闹貥?gòu)達到故障的恢復(fù)。第六章研究了在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障環(huán)境下動態(tài)重構(gòu)虛拓?fù)涞膯栴}，主要解決光路選擇和光路計算問題。分別提出了兩種增加和拆除光路的選擇方法，和考慮負(fù)載均衡的光路計算算法。在此基礎(chǔ)上，組合了四種動態(tài)重構(gòu)算法。仿真結(jié)果表明增加光路選擇算法max-contri比max-load跟進性好；拆除光路選擇算法min-max比max-load更能防止虛鏈路拆除后的“乒乓效應(yīng)“；在光路計算時考慮負(fù)