WDM光網(wǎng)絡(luò)的生存性算法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的爆炸性增長以及低成本、高性能的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷出現(xiàn),基于波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)和波長路由技術(shù)的波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)被認為是下一代高速廣域骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的最有力競爭者。同時,由于網(wǎng)絡(luò)中每個波長承載的傳輸容量可高達吉比特每秒,能實現(xiàn)不同傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式和調(diào)制方式的透明傳輸,那么光纖故障會導致大量業(yè)務(wù)中斷,這使得網(wǎng)絡(luò)生存性問題顯得更加緊迫和突出。波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)本身具有可重

2、構(gòu)性,可根據(jù)通信業(yè)務(wù)量的需求來改變網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu),而且具有良好的生存能力,能夠在很短的時間內(nèi)從失效故障中恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)。波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的這些特點使得研究生存性算法更有實際意義。
　　 本文的主要工作是研究多種啟發(fā)式算法(主要是生物進化算法(EvolutionaryAlgorithms,EA))在WDM網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化的應(yīng)用,例如自適應(yīng)免疫算法(Adaptive ImmuneEvolutionary Algorithm,AIEA)應(yīng)用于

3、WDM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)疏導問題、蟻群算法(Ant ColonyAlgorithm,ACA)在WDM光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)恢復(fù)的應(yīng)用等。首先介紹了業(yè)務(wù)疏導技術(shù),業(yè)務(wù)疏導技術(shù)是WDM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)恢復(fù)的基礎(chǔ),可以將低速率OC-N顆粒度的業(yè)務(wù)流匯聚到高容量光通路中去,從而提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。在此基礎(chǔ)上,提出一種新的具有高疏導性能的進化算法----自適應(yīng)免疫算法應(yīng)用于業(yè)務(wù)疏導。然后針對業(yè)務(wù)恢復(fù)問題,提出了基于改進蟻群算法的業(yè)務(wù)恢復(fù)算法,深入分析蟻群算法在WDM光網(wǎng)絡(luò)業(yè)

4、務(wù)恢復(fù)中的應(yīng)用,并從各個方面對算法的性能進行詳細的分析比較。
　　 本研究工作集中在第二章到第五章,主要內(nèi)容包括：第二章介紹了業(yè)務(wù)疏導技術(shù)和自適應(yīng)免疫算法,并將AIEA應(yīng)用到業(yè)務(wù)疏導中,詳細定義了網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)造、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)、參數(shù)的定義及限制等等,在程序?qū)崿F(xiàn)方面對輸入輸出兩方面做了相應(yīng)的介紹,最后給出了一個程序的運行實例。第三章將AIEA應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)疏導,以網(wǎng)絡(luò)的虛拓撲為研究對象,以網(wǎng)絡(luò)的吞吐量為優(yōu)化目標,通過選擇、擴展、

5、變異、替換等操作進行多次的迭代為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造出最優(yōu)的疏導方案,仿真結(jié)果表明AIEA不僅疏導性能好,而且可以應(yīng)用于任意的網(wǎng)絡(luò)拓撲。然后將AIEA應(yīng)用于業(yè)務(wù)恢復(fù)中,以網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)率為優(yōu)化目標,為業(yè)務(wù)受損節(jié)點對重建路由以及業(yè)務(wù)分配,仿真結(jié)果表明AIEA具有較好恢復(fù)率性能,比其他兩個啟發(fā)式算法的恢復(fù)率要高。第四章針對WDM光網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù),提出一種基于改進蟻群算法的WDM光網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)優(yōu)化算法,算法以WDM光網(wǎng)絡(luò)的虛拓撲為主要研究對象,模擬螞蟻尋址方式獲得網(wǎng)絡(luò)

6、業(yè)務(wù)受損節(jié)點恢復(fù)方案。在優(yōu)化過程中,結(jié)合免疫算法的變異操作對全局業(yè)務(wù)分配進行自適應(yīng)調(diào)節(jié),以獲得更高的故障恢復(fù)率水平,最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)受損業(yè)務(wù)恢復(fù),使整個網(wǎng)絡(luò)資源利用率達到最優(yōu)。仿真結(jié)果表明,該算法可滿足較高的恢復(fù)率需求情況,并可應(yīng)用于任意形式WDM網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。第五章基于改進蟻群算法的光網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)算法的性能,將其與AIEA以及其他兩種啟發(fā)式算法進行比較,仿真結(jié)果表明,在網(wǎng)絡(luò)資源有限時,ACA和AIEA的恢復(fù)率比其他兩種啟發(fā)式算法的恢復(fù)率要高,