彈性光網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)保護(hù)的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著多媒體業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，帶來(lái)了帶寬需求呈指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)的問(wèn)題。與此同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展也要求未來(lái)網(wǎng)絡(luò)為越來(lái)越多的業(yè)務(wù)提供大容量、且容量可變的靈活服務(wù)。在此背景下，擁有超大通信容量的光網(wǎng)絡(luò)必然成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系中的重要組成部分。傳統(tǒng)的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)是對(duì)離散的波長(zhǎng)信道（50或者100GHz）進(jìn)行操作，而新型的彈性光網(wǎng)絡(luò)在物理層實(shí)現(xiàn)了亞波長(zhǎng)的交換粒度，可以對(duì)光譜進(jìn)行更細(xì)粒度的分配，因此彈性光網(wǎng)絡(luò)以其靈活柵格的帶寬分配方式以及高效的頻

2、譜利用率的優(yōu)點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，成為未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)智能化的一個(gè)方向。同時(shí)，為了保證業(yè)務(wù)在彈性光網(wǎng)絡(luò)中有穩(wěn)定的傳輸，本文對(duì)彈性光網(wǎng)絡(luò)的可生存性問(wèn)題進(jìn)行研究，立足于快速恢復(fù)的角度，在基于光正交頻分復(fù)用技術(shù)的彈性光網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)了多種動(dòng)態(tài)預(yù)置圈保護(hù)算法，確保網(wǎng)絡(luò)中任意一條鏈路失效的情況下都能提供100％的恢復(fù)。
　　根據(jù)對(duì)保護(hù)方案的調(diào)研，本文在基于路徑與基于鏈路這兩大類(lèi)保護(hù)方案中選擇鏈路保護(hù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)彈性光網(wǎng)絡(luò)中的快速恢復(fù)。在有關(guān)

3、鏈路保護(hù)的調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)預(yù)置圈這種保護(hù)結(jié)構(gòu)具有高效的恢復(fù)效率（具有與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)同等級(jí)別的恢復(fù)效率）和快速的恢復(fù)速度（恢復(fù)速度可與線路切換自愈環(huán)路相比）。受到WDM網(wǎng)絡(luò)中預(yù)置圈配置算法的啟發(fā)，我們首先設(shè)計(jì)了在彈性光網(wǎng)絡(luò)中基于保護(hù)效率優(yōu)先的動(dòng)態(tài)配置的預(yù)置圈保護(hù)算法(PE-p-cycle)。該算法為請(qǐng)求工作路徑上的每一條鏈路都配置一個(gè)預(yù)置圈，不共享工作鏈路的多個(gè)請(qǐng)求之間也可以共享同一個(gè)預(yù)置圈。同時(shí)，為每個(gè)預(yù)置圈引入保護(hù)效率度量標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)保護(hù)

4、效率從高到低的順序?yàn)檎?qǐng)求動(dòng)態(tài)地配置預(yù)置圈直至請(qǐng)求被完全保護(hù)為止。
　　為了降低PE-p-cycle算法動(dòng)態(tài)建立和釋放保護(hù)資源造成的頻譜碎片化程度，提高保護(hù)效率，本文對(duì)采用靜態(tài)預(yù)先配置的預(yù)置圈保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了研究。我們通過(guò)利用PWCE技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)頻譜資源進(jìn)行規(guī)劃，將總資源劃分成保護(hù)層、工作層、混合層（混合層是為了解決保護(hù)層中的預(yù)置圈集由于沖突帶來(lái)的“有限覆蓋”問(wèn)題）三層。其中保護(hù)層中的所有資源用于預(yù)先配置預(yù)置圈，工作層中的所有資源用于為

5、動(dòng)態(tài)到來(lái)的請(qǐng)求提供路由服務(wù)。根據(jù)PWCE技術(shù)的特性，即保護(hù)層能為在工作層中成功進(jìn)行路由頻譜分配的請(qǐng)求自動(dòng)提供保護(hù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于PWCE技術(shù)的預(yù)置圈保護(hù)算法（PWCE-p-cycle-SP），仿真結(jié)果表明PWCE-p-cycle-SP算法比采用動(dòng)態(tài)配置方法的預(yù)置圈保護(hù)算法（PE-p-cycle）具有更低的阻塞率，可見(jiàn)頻譜規(guī)劃技術(shù)有效地降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度和頻譜碎片化程度。
　　針對(duì)那些節(jié)點(diǎn)連接度比較高的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，我們可以?jì)算出整

6、個(gè)拓?fù)涞墓茴D圈。哈密頓圈是遍歷拓?fù)渌泄?jié)點(diǎn)一次且僅一次的圈。使用哈密頓圈代替PWCE預(yù)置圈集（即PWCE-p-cycle-SP算法保護(hù)層中的預(yù)置圈集），可以解決PWCE-p-cycle-SP算法中的“有限覆蓋”問(wèn)題，消除了混合層，仿真結(jié)果表明與基于PWCE技術(shù)的預(yù)置圈保護(hù)算法（PWCE-p-cycle-SP）相比，我們?cè)O(shè)計(jì)的基于哈密頓圈的預(yù)置圈保護(hù)算法（Ham-p-cycle-SP）顯著地降低了阻塞率。
　　雖然基于哈密頓圈的預(yù)

7、置圈保護(hù)算法提高了保護(hù)效率，但會(huì)使保護(hù)路徑變長(zhǎng)，引起較長(zhǎng)的延時(shí)和較大的物理?yè)p耗。此外，不是所有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠家欢ù嬖诠茴D圈。為了使一般網(wǎng)絡(luò)也能夠具有比較理想的保護(hù)效率，本文提出采用分域技術(shù)，把整個(gè)拓?fù)鋭澐殖蓭讉€(gè)小的區(qū)域，并且保證劃分后的每個(gè)小區(qū)域內(nèi)都要存在哈密頓圈。這樣就可以在每個(gè)小區(qū)域內(nèi)部、區(qū)域之間分別運(yùn)用Ham-p-cycle-SP算法進(jìn)行單獨(dú)保護(hù)。仿真結(jié)果表明，我們?cè)O(shè)計(jì)的采用分域技術(shù)的預(yù)置圈保護(hù)算法（P-Ham-p-cycle-SP