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基于SDH的自动交换光网络（ASON）关键技术研究

作　者: 张继军
导　师: 赵梓森；毛谦
学　校: 华中科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 自动交换光网络(ASON) 同步数字体系(SDH) 生存性保护与恢复网络规划与优化组播
分类号: TN929.1
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文是作者在参与了武汉邮电科学研究院承担的国家“863”项目“自动交换光网络节点设备研制与系统实验”(2003AA122120)和武汉邮电科学研究院2005年度科研项目“ASON网络规划与优化软件(OTNPlanner)的设计与开发”等科研工作的背景下写作而成的。项目的目标是实现基于SDH的ASON节点设备和ASON网络规划与优化软件。为此,本文主要对基于SDH的ASON相关关键技术进行了较为深入的研究。归纳起来,本文的贡献主要包括以下五个方面:(1) ASON生存性技术。本文提出了一种新的、与传统单纯由传送平面实现不同的基于SDH的ASON保护方案,即ASON保护过程中控制平面和SDH传送平面的协同方案(双向1+1专用保护、带额外业务的1 : 1专用保护),并在理论分析的基础上得出了选择协同方案的具体结论。提出了4种改进的,能够优化ASON恢复时间性能,并适用于不同应用情况的路径恢复机制:执行反向确认等待操作的前向并行(FPC)路径恢复机制、无反向确认等待操作的前向并行(FPNC)路径恢复机制、执行反向确认等待操作的双向并行(BPC)路径恢复机制和无反向确认等待操作的双向并行(BPNC)路径恢复机制。实验证明,改进的ASON恢复机制可以有效地实现相应的保护功能,恢复性能也得到了较大优化。(2)基于共享链路路径恢复机制中共享资源需求的计算和分析方法,本文提出了一种新的共享链路路径恢复机制中备用容量设计的启发式算法,进行了仿真实验与分析。(3) ASON的组播与组播恢复技术。本文针对ASON网络中部分节点不具有组播能力或组播能力受限的实际情况,提出了一种新的有节点组播能力约束的受限组播路由算法,即受限组播最近树节点优先(LMNTF)算法。为保证ASON承载组播业务的可用性,提出了一种新的组播树区段恢复方法,即断开树节点区段恢复(BTSR)机制。在BTSR机制中,源节点s负责计算恢复路径,利用组播树失效断开后的残余子树和新子树上的已有连接,将断开树连接起来,尽量减少因新建组播树所需的大量交叉配置操作而带来的时间损耗。我们以实际开发的ASON设备平台为基础,对上述算法和机制进行了实验验证。实验证明,新的算法高效地实现了不同应用模式下的ASON组播功能,并可以在网络发生单点失效时在较短时间内恢复组播业务。(4) ASON多径传输以太网业务。本文深入研究了实现ASON多径传输以太网业务和多径传输保护的两项关键技术“SDH传送平面的VC虚级联”和“LCAS”的原理,并在此基础上设计了一种实现多径传输保护的方案。该方案已经在实际的产品开发和系统测试中得到了验证。进而,本文提出了新的,基于SDH的ASON多径传输以太网业务路由设计的ILP算法和启发式算法,进行了仿真实验与分析。(5) ASON网络规划与优化软件。采用Rational统一过程方法,设计实现了ASON网络规划与优化软件:从网络规划与优化对象的分析,到需求分析、用例分析、结构设计,再到关键算法和策略,比较完整地分析了软件开发各阶段的设计思想;基于分层优化的算法思想,综合运用了已有的各类网络规划与优化算法,包括本文针对两类特定的应用模式所提出的共享链路路径恢复机制中备用容量设计的启发式算法和ASON多径传输以太网业务路由设计的启发式算法。最后,我们对本文所做工作进行了总结,并讨论了将来可能继续的研究方向。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-30
  1.1 ASON 概述  10-12
  1.2 ASON 的体系结构  12-14
  1.3 ASON 控制平面的功能组成  14-18
  1.4 应用于ASON 控制平面的GMPLS 协议集  18-20
  1.5 ASON 的生存性技术  20-21
  1.6 ASON 的组播技术  21-22
  1.7 ASON 多径传输以太网业务的相关技术  22-24
  1.8 ASON 的网络规划技术  24-26
  1.9 论文的研究背景和意义  26-27
  1.10 论文贡献和内容安排  27-30
2 ASON 的生存性技术研究  30-66
  2.1 引言  30-32
  2.2 控制平面参与下的ASON 保护机制研究  32-41
  2.3 ASON 恢复机制研究——恢复路径的建立  41-43
  2.4 ASON 恢复机制研究——故障恢复过程的性能优化  43-56
  2.5 备用容量设计——共享链路路径恢复机制中的备用容量设计  56-65
  2.6 小结  65-66
3 ASON 组播与组播恢复技术研究  66-84
  3.1 引言  66-68
  3.2 ASON 组播路由算法研究——LMNTF 组播算法  68-74
  3.3 ASON 组播恢复机制的研究与实现  74-82
  3.4 小结  82-84
4 ASON 多径传输以太网业务的研究与实现  84-108
  4.1 引言  84-85
  4.2 以太网业务多径传输和多径传输保护的研究与实现  85-97
  4.3 ASON 多径传输以太网业务的路由设计  97-107
  4.4 小结  107-108
5 ASON 网络规划与优化软件的设计与验证  108-134
  5.1 ASON 网络与设备的描述和分析  108-110
  5.2 网络规划与优化软件的分析和设计  110-127
  5.3 规划设计验证与结果分析  127-133
  5.4 小结  133-134
6 全文总结  134-137
  6.1 论文总结  134-136
  6.2 下一步工作展望  136-137
致谢  137-138
参考文献  138-146
附录1 攻读博士学位期间发表论文和著作目录  146-147
附录2 ASON 规划与优化软件主界面图  147-148
附录3 缩略词表  148-150

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