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网状WDM光网络中子通路保护算法设计与仿真实现

作　者: 都娟
导　师: 郭磊
学　校: 东北大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: WDM光网络生存性子通路保护辅助图保护切换时间时间复杂度
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 10次
引　用: 1次
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内容摘要

随着Internet业务的爆炸式增长,人们对网络带宽和容量提出了更大的需求。由于波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术能充分利用光纤的巨大带宽,因而成为下一代骨干网络的核心技术。然而,由于每个波长承载的传输容量可高达吉比特每秒,网络故障(比如链路断裂、节点故障)会导致大量业务中断。因此,WDM光网络中抗毁技术的研究是一个热点问题。网络抗毁主要包括保护和恢复两种策略。由于保护策略具有较短的故障恢复时间而满足实时业务需求,因此较多研究基于保护策略。本文采用保护策略的思想,首先设计了两种混合子通路保护算法,即专用混合子通路保护算法(Dedicated Mix Sub-path Protection, DMSPP)和共享混合子通路保护算法(Shared Mix sub-path protection, SMSPP)。这两种算法均采用Dijkstra算法计算工作通路和保护通路(或子通路),并考虑了保护切换时间和负载均衡度的约束。本文将SMSPP、DMSPP算法与传统的保护算法进行比较。仿真结果表明,DMSPP和SMSPP在满足保护切换时间阈值的条件下有效地减小了阻塞率,而且具有较高的资源利用率。本文还设计了一种基于辅助图的保护算法(Auxiliary Topology Protection, ATP)。该算法首先根据保护切换时间阈值的约束,通过离线方式为每个节点对计算多组满足保护切换时间要求的路径对,并映射到辅助图上。当每个业务请求到达时,仅在辅助图上运行一次Dijkstra路径选择算法就可选出满足保护切换时间要求的路由,该路由可能是多条子通路对的组合。然后,再根据负载均衡条件或者资源共享条件选出最优的子通路对。仿真结果表明,ATP算法比传统的保护算法具有更低的阻塞率,比传统的共享子通路保护算法具有更低的时间复杂度,尤其在网络资源丰富时,这种优势更为明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-27
  1.1 WDM光网络概述  11-19
    1.1.1 WDM技术的出现和发展  11-13
    1.1.2 从点到点传输系统到WDM智能光网络  13-15
    1.1.3 WDM光网络的分层结构  15-17
    1.1.4 国内外光网络研究概况  17-19
  1.2 光网络的生存性问题  19-21
    1.2.1 生存性机制概述  19-21
    1.2.2 网络生存性能的主要技术指标  21
  1.3 常用的光层保护机制  21-25
    1.3.1 通路保护、链路保护和子通路保护  21-22
    1.3.2 通路保护、链路保护和子通路保护举例  22-25
  1.4 本文选题的目的及意义  25-26
  1.5 论文结构  26
  1.6 课题来源  26-27
第2章 WDM光网络中的保护机制及相关问题  27-39
  2.1 专用保护与共享保护  27-31
    2.1.1 专用保护  27-28
    2.1.2 共享保护  28-30
    2.1.3 资源共享的实现方法  30-31
  2.2 保护切换时间  31-33
  2.3 负载均衡  33-34
  2.4 Dijkstra算法  34-37
  2.5 K-shortest路由算法  37-38
    2.5.1 K-shortest路由算法思想简述  37-38
    2.5.2 K-shortest路由算法实现  38
  2.6 本章小结  38-39
第3章 WDM光网络中混合子通路保护算法设计  39-47
  3.1 研究背景  39
  3.2 DMSPP与SMSPP算法描述  39-45
    3.2.1 问题定义和假设  39-41
    3.2.2 DMSPP与SMSPP算法举例说明  41-42
    3.2.3 DMSPP与SMSPP算法步骤  42-43
    3.2.4 仿真程序流程图  43-45
    3.2.5 DMSPP与SMSPP算法时间复杂度分析  45
  3.3 本章小结  45-47
第4章 WDM光网络中基于辅助图的子通路保护算法设计  47-55
  4.1 研究背景  47-48
  4.2 ATP算法描述  48-53
    4.2.1 问题定义和假设  48-49
    4.2.2 ATP算法举例说明  49-50
    4.2.3 ATP算法步骤  50-51
    4.2.4 仿真程序流程图  51-53
    4.2.5 ATP算法时间复杂度分析  53
  4.3 本章小结  53-55
第5章算法仿真实现与性能分析  55-71
  5.1 仿真控制变量  55-56
  5.2 性能指标  56-57
  5.3 对比算法的介绍  57-58
  5.4 MSPP算法仿真与分析  58-65
    5.4.1 主要各功能模块及流程  58-60
    5.4.2 DMSPP与SMSPP算法性能仿真分析  60-65
  5.5 ATP算法仿真与分析  65-70
    5.5.1 主要各功能模块及流程  65-66
    5.5.2 ATP算法性能仿真分析  66-70
  5.6 本章小结  70-71
第6章结束语  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
作者在攻读硕士期间发表的学术论文  79

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