光網(wǎng)絡中資源分配算法的研究.pdf

1、全光網(wǎng)絡可以在光上直接進行交換和路由,突破了傳統(tǒng)光網(wǎng)絡需要進行光電轉(zhuǎn)換的瓶頸。同時光網(wǎng)絡中的資源分配問題也由傳統(tǒng)的光硬件資源分配問題擴展到路由和波長資源的分配問題。靜態(tài)路由和波長分配問題是在全光網(wǎng)絡中,針對靜態(tài)業(yè)務請求提出的路由和波長資源分配的問題。 在光網(wǎng)絡中進行路由時,單個鏈路或者節(jié)點損壞都會引起整條光通路失效。保護機制可以使得光網(wǎng)絡在發(fā)生故障時及時切換到備用系統(tǒng),確保網(wǎng)絡信息順利的傳輸。求解靜態(tài)路由和波長分配問題時,本文選

2、取基于通路的保護機制。此外為了節(jié)省網(wǎng)絡資源,多個低速業(yè)務可以利用業(yè)務疏導機制匯聚到一個高速波長上傳輸。由于低速業(yè)務的綁定方式將影響業(yè)務請求的路由和波長分配,因此本文研究了路由和波長分配問題中的業(yè)務疏導問題。 解決靜態(tài)路由和波長問題的方法有建立ILP模型求解和啟發(fā)式算法。啟發(fā)式算法可以得到資源分配問題的近似解,求解時間較短。但是啟發(fā)式算法得到不是最優(yōu)解,而且當網(wǎng)絡規(guī)模較大時算法的性能無法判定。 本文的第二章建立了靜態(tài)路由和

3、波長分配問題的保護和業(yè)務疏導ILP模型,同時針對大規(guī)模網(wǎng)絡的路由和波長分配問題提出了不同的分解機制。本文利用拉格朗日松弛算法、Primal和Dual分解算法對大規(guī)模網(wǎng)絡的ILP模型進行了分解求解。利用計算機軟件測試表明,求解ILP模型可以得到資源分配的最優(yōu)解。但是該問題是NP-C問題,在網(wǎng)絡規(guī)模較大時求解時間較長,甚至無法得到可行解。利用數(shù)學分解的方法對ILP模型進行分解后求解,可以降低減問題的規(guī)模,模塊化解決問題。理論上數(shù)學分解方法可

4、以得到和原模型相同的最優(yōu)解。測試表明經(jīng)過有限次迭代,分解算法可以得到接近原模型最優(yōu)解的可行解且求解時間較短。 光多播利用分光節(jié)點完成光信號的復制和轉(zhuǎn)發(fā),減少了光網(wǎng)絡的資源消耗。由于分光節(jié)點代價比較昂貴,在光網(wǎng)絡中只有一部分節(jié)點可以配置成為分光節(jié)點。在有限的分光節(jié)點條件下,優(yōu)化分光節(jié)點配置,使用最少的網(wǎng)絡資源完成業(yè)務請求的問題,稱為分光節(jié)點配置問題。本文的第三章在靜態(tài)的業(yè)務請求下分別提出了解決分光節(jié)點配置問題的ILP模型和MF啟發(fā)

5、式算法。文中搭建計算機仿真平臺驗證了,ILP模型可以得到最優(yōu)解,但是求解時間較長,在網(wǎng)絡規(guī)模較大時無法得到可行解。MF算法不依賴于多播樹的建立算法,可以得到接近最優(yōu)解的近似解,求解時間較短。第四章針對可預測的動態(tài)變化的業(yè)務請求,提出了分光節(jié)點的魯棒配置算法。文中的測試驗證了,利用魯棒算法配置分光節(jié)點,與靜態(tài)算法相比可以使網(wǎng)絡資源的消耗在各種業(yè)務請求情況下都相對較優(yōu),穩(wěn)定性好,總的資源消耗少,更符合實際的網(wǎng)絡狀況。第五章對全文進行了總結和