多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由算法的研究.pdf

1、近年來(lái)，波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)已成為廣域骨干網(wǎng)可行的體系解決方案。隨著IP等業(yè)務(wù)量在光網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不但對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬產(chǎn)生高的需求，而且由于IP等業(yè)務(wù)量本身的不確定性和不可預(yù)見(jiàn)性，要求光網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橛脩?hù)提供各種帶寬粒度的服務(wù)和應(yīng)用，即對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)態(tài)分配要求也越來(lái)越迫切。在光網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)波長(zhǎng)上傳輸?shù)耐ㄐ潘俾试絹?lái)越高，例如0C-48,0C-192,OC-768(對(duì)應(yīng)的速度為2.5Gb/s,10Gb/s,40Gb/s)，此時(shí)光網(wǎng)絡(luò)提供的速率(或

2、帶寬)是粗粒度。然而在實(shí)際應(yīng)用中，每個(gè)業(yè)務(wù)的通信速率往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率，例如OC-1，0C-3，OC．12f對(duì)應(yīng)的速度為51.84Mb/s,155.52Mb/s,622.08Mb/s)。顯然，如果為每個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求都分配一個(gè)專(zhuān)用波長(zhǎng)，資源利用率低且不經(jīng)濟(jì)。并且由于光纖中波長(zhǎng)數(shù)目、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處波長(zhǎng)上/下路端口等的限制，不可能為每個(gè)業(yè)務(wù)都建立端到端的獨(dú)立光路連接。因此，在WDM光網(wǎng)絡(luò)中，需要研究如何有效地為這些低速業(yè)務(wù)請(qǐng)求建立連接。業(yè)

3、務(wù)量疏導(dǎo)是將多個(gè)低速業(yè)務(wù)連接聚合起來(lái)用一個(gè)光路傳輸，可以有效地解決這類(lèi)問(wèn)題。 隨著Intemet和多媒體業(yè)務(wù)的爆炸性增長(zhǎng)，越來(lái)越多的波長(zhǎng)被用于承載業(yè)務(wù)。然而，隨著波長(zhǎng)數(shù)的增加，OXC的尺寸(即端口數(shù))和相關(guān)的控制管理的費(fèi)用以及難度將大幅增加。因此，盡管WDM技術(shù)日趨成熟，光纖日益普及，光交叉連接器和交換技術(shù)取得了巨大進(jìn)步，大型交換設(shè)備的高費(fèi)用和復(fù)雜性以及未證實(shí)的可靠性還是阻礙了它們的應(yīng)用。在這一應(yīng)用背景下，人們提出了一種新的業(yè)務(wù)

4、量疏導(dǎo)方法，即光路成組，它是把多個(gè)波長(zhǎng)組合在一起形成一個(gè)波帶。由于波帶交換能減小光交叉連接器的端口數(shù)、控制復(fù)雜性和連接費(fèi)用等，在學(xué)術(shù)上引起了廣泛的關(guān)注。 光交換機(jī)是光網(wǎng)絡(luò)中最基本的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。為支持業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)，光交換機(jī)應(yīng)具有多粒度交換功能。我們把由多粒度光交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)。 本文的工作緊密地圍繞多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)展開(kāi)，先后對(duì)IP+Optical網(wǎng)絡(luò)與波帶交換光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了較為深入的研究與分析。

5、 第一章首先給出了業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的概念，接著介紹了多粒度交換技術(shù)的提出背景及最新的研究進(jìn)展情況，最后給出了本文的組織結(jié)構(gòu)。 許多關(guān)于業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題的早期工作主要關(guān)注SDH/WDM環(huán)，這些業(yè)務(wù)量通常是靜態(tài)的，且假定是預(yù)先確定的。但在實(shí)際運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量通常隨時(shí)間是不斷變化的，即業(yè)務(wù)請(qǐng)求動(dòng)態(tài)到達(dá)動(dòng)態(tài)離開(kāi)，因而，對(duì)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法的研究將更具有實(shí)際意義。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不具有光域內(nèi)的波長(zhǎng)變換能力并且節(jié)點(diǎn)處的波長(zhǎng)上/下路端口數(shù)和光

6、纖中的波長(zhǎng)數(shù)受限等情況，本文第二章研究了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)條件下，IP+Optical網(wǎng)絡(luò)的疏導(dǎo)問(wèn)題。首先提出了三種疏導(dǎo)策略，定義了兩種用于業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的選路圖，并在此基礎(chǔ)上提出了一種自適應(yīng)業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法：TLRA，最后在仿真平臺(tái)下考察了該算法的性能。 波帶交換技術(shù)是目前具有大型交叉連接器的光網(wǎng)絡(luò)減少費(fèi)用和復(fù)雜性的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)非常新的技術(shù)，能有效減少光交叉連接器的端口數(shù)。本文第三章比較研究了基于波帶交換的三種多粒度光交叉連接器結(jié)構(gòu)，提出

7、了各種波帶交換方案和光路成組策略，并討論了波帶交換光網(wǎng)絡(luò)中的路由、波帶轉(zhuǎn)換和故障恢復(fù)問(wèn)題。 多粒度OXC(MG-OXC)是近幾年出現(xiàn)的一種新型的光交叉連接結(jié)構(gòu)，該種節(jié)點(diǎn)的使用使得傳統(tǒng)的波長(zhǎng)路由光網(wǎng)絡(luò)具備了波帶交換，光纖交換的能力。本文第四章研究了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)條件下基于波帶、波長(zhǎng)兩級(jí)交換的波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)，分析了波帶交換(WBS)光網(wǎng)絡(luò)中多粒度連接的特點(diǎn)，提出了一種適用于無(wú)波長(zhǎng)變換功能的波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由與波長(zhǎng)分配算法。

8、同時(shí)，比較研究了此算法下采用不同的節(jié)點(diǎn)交換比例、不同波帶劃分方案及不同路由方式時(shí)波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的阻塞性能，并分析了多粒度光交叉連接節(jié)點(diǎn)的最佳交換比例，所得結(jié)果對(duì)于波帶交換光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。 為驗(yàn)證、評(píng)估本文所提各種算法的性能，基于離散事件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，作者自行開(kāi)發(fā)了多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的仿真平臺(tái)軟件，并利用這仿真平臺(tái)考察了各種算法的性能。在第五章，詳細(xì)描述了作者進(jìn)行多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究時(shí)開(kāi)發(fā)的仿