彈性光網(wǎng)絡中動態(tài)保護的研究.pdf

1、近年來隨著多媒體業(yè)務的快速發(fā)展，帶來了帶寬需求呈指數(shù)級別增長的問題。與此同時，互聯(lián)網(wǎng)應用的快速發(fā)展也要求未來網(wǎng)絡為越來越多的業(yè)務提供大容量、且容量可變的靈活服務。在此背景下，擁有超大通信容量的光網(wǎng)絡必然成為未來網(wǎng)絡體系中的重要組成部分。傳統(tǒng)的波分復用光網(wǎng)絡是對離散的波長信道（50或者100GHz）進行操作，而新型的彈性光網(wǎng)絡在物理層實現(xiàn)了亞波長的交換粒度，可以對光譜進行更細粒度的分配，因此彈性光網(wǎng)絡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)點受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注，成為未來光網(wǎng)絡智能化的一個方向。同時，為了保證業(yè)務在彈性光網(wǎng)絡中有穩(wěn)定的傳輸，本文對彈性光網(wǎng)絡的可生存性問題進行研究，立足于快速恢復的角度，在基于光正交頻分復用技術的彈性光網(wǎng)絡中設計了多種動態(tài)預置圈保護算法，確保網(wǎng)絡中任意一條鏈路失效的情況下都能提供100％的恢復。
　　根據(jù)對保護方案的調(diào)研，本文在基于路徑與基于鏈路這兩大類保護方案中選擇鏈路保護方案來實現(xiàn)彈性光網(wǎng)絡中的快速恢復。在有關

3、鏈路保護的調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)預置圈這種保護結(jié)構(gòu)具有高效的恢復效率（具有與網(wǎng)狀網(wǎng)絡同等級別的恢復效率）和快速的恢復速度（恢復速度可與線路切換自愈環(huán)路相比）。受到WDM網(wǎng)絡中預置圈配置算法的啟發(fā)，我們首先設計了在彈性光網(wǎng)絡中基于保護效率優(yōu)先的動態(tài)配置的預置圈保護算法(PE-p-cycle)。該算法為請求工作路徑上的每一條鏈路都配置一個預置圈，不共享工作鏈路的多個請求之間也可以共享同一個預置圈。同時，為每個預置圈引入保護效率度量標準，并根據(jù)保護

4、效率從高到低的順序為請求動態(tài)地配置預置圈直至請求被完全保護為止。
　　為了降低PE-p-cycle算法動態(tài)建立和釋放保護資源造成的頻譜碎片化程度，提高保護效率，本文對采用靜態(tài)預先配置的預置圈保護問題進行了研究。我們通過利用PWCE技術對網(wǎng)絡頻譜資源進行規(guī)劃，將總資源劃分成保護層、工作層、混合層（混合層是為了解決保護層中的預置圈集由于沖突帶來的“有限覆蓋”問題）三層。其中保護層中的所有資源用于預先配置預置圈，工作層中的所有資源用于為

5、動態(tài)到來的請求提供路由服務。根據(jù)PWCE技術的特性，即保護層能為在工作層中成功進行路由頻譜分配的請求自動提供保護，我們設計了基于PWCE技術的預置圈保護算法（PWCE-p-cycle-SP），仿真結(jié)果表明PWCE-p-cycle-SP算法比采用動態(tài)配置方法的預置圈保護算法（PE-p-cycle）具有更低的阻塞率，可見頻譜規(guī)劃技術有效地降低了算法的計算復雜度和頻譜碎片化程度。
　　針對那些節(jié)點連接度比較高的網(wǎng)絡拓撲，我們可以計算出整

6、個拓撲的哈密頓圈。哈密頓圈是遍歷拓撲所有節(jié)點一次且僅一次的圈。使用哈密頓圈代替PWCE預置圈集（即PWCE-p-cycle-SP算法保護層中的預置圈集），可以解決PWCE-p-cycle-SP算法中的“有限覆蓋”問題，消除了混合層，仿真結(jié)果表明與基于PWCE技術的預置圈保護算法（PWCE-p-cycle-SP）相比，我們設計的基于哈密頓圈的預置圈保護算法（Ham-p-cycle-SP）顯著地降低了阻塞率。
　　雖然基于哈密頓圈的預

7、置圈保護算法提高了保護效率，但會使保護路徑變長，引起較長的延時和較大的物理損耗。此外，不是所有網(wǎng)絡拓撲都一定存在哈密頓圈。為了使一般網(wǎng)絡也能夠具有比較理想的保護效率，本文提出采用分域技術，把整個拓撲劃分成幾個小的區(qū)域，并且保證劃分后的每個小區(qū)域內(nèi)都要存在哈密頓圈。這樣就可以在每個小區(qū)域內(nèi)部、區(qū)域之間分別運用Ham-p-cycle-SP算法進行單獨保護。仿真結(jié)果表明，我們設計的采用分域技術的預置圈保護算法（P-Ham-p-cycle-SP