手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

WDM网状网中的业务量疏导算法研究

温海波

  随着网络业务量的爆炸性增长以及高性能的光网络设备(如光交叉连接器OXC、光分插复用器OADM)的出现,波分复用技术成为下一代骨干网络的核心技术。网络业务不但对网络带宽产生高的需求,而且由于IP等业务量本身的不确定性和不可预见性,要求光网络能够为用户提供各种带宽粒度的服务和应用,即对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。能够自动完成网络连接的具有独立控制面的智能光传送网应运而生。在智能光网络中每个波长上传输的通信速率越来越高,例如OC-48、OC-192、OC-768(对应的速度为2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s),此时光网络提供的速率(或带宽)是粗粒度。然而在实际应用中,每个业务的通信速率往往远远低于一个波长的最高传输速率,例如OC-1、OC-3、OC-12(51.84Mb/s、155.52Mb/s、622.08Mb/s)。显然,为每个业务提供一个专用波长,资源利用率低且不经济。并且由于光纤中波长数目的限制、网络节点中光收发器数目的限制等,不可能为每个业务建立端到端的独立光路连接。显然,在WDM光网络中,需要研究如何有效地为这些低速业务建立连接。业务量疏导是将多个低速业务连接聚合起来用一个光路传输,可以有效地解决这类问题。本文研究使用通用多协议标记交换(GMPLS)作为控制平面的智能光网络中的优化设计问题,主要研究WDM网状网中的业务量疏导问题,集中在以下几个方面:静态业务量疏导、动态业务量疏导以及业务量疏导网络的生存性问题。静态业务量疏导可用于WDM业务量疏导网络的规划设计或者网络中较大周期的虚拓扑重配置中。本文第二章从两个方面研究了静态业务量疏导问题:(1)考虑具有波长数目限制的情况,首次提出了一种以最大化网络吞吐量为第一优化目标、以业务连接端到端时延尽可能短为第二优化目标的业务量疏导算法——平面构造法(PCA)。PCA算法使用固定路由方式构造波长平面,在虚拓扑的剩余资源上使用自适应路由算法进行业务量疏导。PCA算法能充分地利用网络资源,提高网络的吞吐量。(2)在光纤波长数目受限、网络节点光收发器数目受限的情况下,研究WDM网状网中具有抗毁能力(防止单链路失效)的静态业务量疏导设计问题,基于固定-备份路由和自适应路由分别提出了几种共享通路保护式算法,并在NSFNET和5×5的格型环网模型中进行性能仿真分析。仿真表明基于最大化资源利用率的TGAR-MRU和TGFA-MRU相对于其他算法能提供更高的网络吞吐量,具有更好的性能。这些研究对于WDM业务量疏导网络优化设计具有一定的指导意义和参考价值。在实际运行的网络中业务动态到达动态离开。针对网络节点不具有光域内的波长变换能力并且节点处的光收发器数目和光纤中的波长数目受限等情况,本文第三章研究了动态业务量疏导问题。首先提出了三种疏导策略,定义了三种用于业务量疏导的选路图,并在此基础上提出了三种自适应业务量疏导算法:TLRA、SLRA和JRA。仿真数据表明JRA具有更好的性能。在此基础上,进一步提出一种新颖的疏导图模型(Grooming Graph Model, GGM)用以解决动态业务量疏导问题。所提的疏导图模型包含了每个节点可用光收发器数目信息,以及光纤上波长通道信息以及每个波长带宽使用信息。基于GGM模型,我们提出了新颖的综合疏导算法IGA。仿真表明IGA算法能具有比JRA更好的性能。由于光网络中每一条光路上都承载了大量业务,任何链路或者节点的失效将导致巨大的损失。因此需要在光网络中引入有效的生存性机制。保护是一种重要抗毁机制,专用保护和共享保护都具有各自的优缺点和应用环境。因此有必要研究业务量疏导网络中的生存性问题,在第二章已研究了静态业务量疏导中的生存性问题,在第四、五章我们将研究动态业务量疏导的生存性问题。第四章研究了WDM网状网中的动态专用通路保护业务量疏导问题,分为三个方面:(1)不考虑网络节点处光收发器限制,基于分层图的概念提出了三种使用不用疏导选路策略的专用通路保护业务量疏导算法。在进行专用保护业务量疏导的同时,考虑了如何通过调整链路代价函数达到网络负载均衡。(2)针对节点不具有光域波长变换能力以及光收发器数目受限WDM网状网,基于疏导图模型和综合疏导算法,提出了两种抗毁业务量疏导算法:光路保护业务量疏导算法(PPL)和连接保护业务量疏导算法(PPC)。PPL算法是为工作光路提供保护光路,即提供光路级的保护,而PPC是为每个连接提供端到端的保护。(3)在光网络中为了提高网络的抗毁能力,IETF引入了共享风险链路组和共享风险组(Shared-Risk Links Group/Shared-Risk Group, SRLG/SRG)概念,基于共享风险链路组SRLG约束的路径对计算是值得关注的问题。我们提出了解决SRLG分离且低费用的路径对的查找问题的路由算法LPSD(Low-cost Pair of SRLG-Disjoint Paths Algorithm)。该算法也可以很好地扩展到具有业务量疏导能力的网络中基于SRLG/SRG分离的专用通路保护业务量疏导算法。第五章从三个方面研究了共享保护相关的业务量疏导问题:(1)基于分层图模型提出了一种有效的业务量疏导共享通路保护算法SPPTG,该算法根据网络拓扑信息、资源使用情况和到达的业务连接请求动态调整链路的代价,自适应地为每个低速连接请求寻找链路分离的工作通路、保护通路,同时使保护通路尽量共享保护资源。(……   
[关键词]:波分复用网络;选路与波长分配算法;自动交换光网络;业务量疏导;通用多协议标记交换;生存性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:电子科技大学2004年