兩層光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著波分復(fù)用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)、光交叉連接(OXC，OpticalCross-Connect)以及光分插復(fù)用(OADM，OpticalAdd-dropMultiplexing)等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得WDM技術(shù)可以提供巨大的帶寬，從而成為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。由于MPLS技術(shù)具有良好的QoS、TE等功能及其在統(tǒng)一控制平面上的應(yīng)用，使得MPLS成為了適配IP和WDM網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇，M

2、PLSoverWDM網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。 WDM光網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)波長(zhǎng)可以提供高達(dá)上吉比特(如OC-48、OC-192、OC-768)的傳輸容量，而在實(shí)際應(yīng)用中，很多業(yè)務(wù)請(qǐng)求的通信速率都小于一個(gè)波長(zhǎng)粒度，例如OC-1、OC-3、OC-12(51.84Mb/s、155.52Mb/s、622.08Mb/s)。顯然，為每個(gè)帶寬小于一個(gè)波長(zhǎng)粒度的業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配一個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)信道，會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)資源利用率且不經(jīng)濟(jì)。并且，由于光纖中波長(zhǎng)數(shù)目的限制、網(wǎng)絡(luò)

3、節(jié)點(diǎn)中光收發(fā)器數(shù)目以及光交叉連接容量的限制等，不可能為每個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配一個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)信道。顯然，有必要將多個(gè)低速的業(yè)務(wù)請(qǐng)求匯集起來用一個(gè)波長(zhǎng)信道傳輸或者某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求通過多跳光路(MultihopLightpath)的相續(xù)匯集最終到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，這就是所謂的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)(TrafflcGrooming)技術(shù)。 WDM光網(wǎng)絡(luò)以其巨大的帶寬滿足海量的需求，但巨大傳輸帶寬也面臨挑戰(zhàn)，即一旦網(wǎng)絡(luò)部件失效，大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，將導(dǎo)致巨大的損失

4、。因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)需要將網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力納入考慮，因此，多層WDM光網(wǎng)絡(luò)的生存性研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)。 本文研究MPILSoverWDM兩層光網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，主要研究帶共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組(SharedRiskLinkGroups，SRLG)的網(wǎng)絡(luò)可生存性業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問題?？缮嫘詷I(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問題可以如此描述：給定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置，包括物理鏈路、每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器數(shù)目、每根光纖的波長(zhǎng)數(shù)目以及波長(zhǎng)容量，可生存性業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)就是為一組具有各種低

5、速帶寬粒度的業(yè)務(wù)連接建立光路并提供保護(hù)，以有效地安排這些連接請(qǐng)求，同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能。 本文主要研究了兩種問題：(1)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源配置足夠、需要最小化已用的物理資源(即波長(zhǎng))的問題，作者分別提出了一種基于鏈路.路徑(Link-Path)的整數(shù)線性規(guī)劃(integerlinearprogramming，ILP)數(shù)學(xué)模型和一種名為層間信息路由δ多層業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)(CrossLayerInformationRouting&Multi-la

6、yerTrafficGrooming，CLIR-MLXG)的啟發(fā)式算法。相比于一般的基于節(jié)點(diǎn)-鏈路(Node-Link)的ILP模型，本文提出的ILP模型大大的降低了問題規(guī)模，減少了求解時(shí)間；相比于已經(jīng)存在的啟發(fā)式算法，CLIR-MLTG算法避免了在不必要的情況下增加光路，從而避免了增加物理資源。(2)針對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)資源受限的情況下，最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的同時(shí)最大化網(wǎng)絡(luò)收益的問題，提出了一種基于拉格朗日松弛(LagrangianRelaxat