WDM光網(wǎng)絡(luò)生存機(jī)制的研究.pdf

1、在基于波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)中,單根光纖上承載著巨大的業(yè)務(wù)量,因此只要一個(gè)鏈路發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)丟失。在波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)的生存性和健壯性的重要性已經(jīng)得到了廣泛共識(shí),并已經(jīng)被公認(rèn)為是最重要的研究熱點(diǎn)之一。光網(wǎng)絡(luò)的生存性分為保護(hù)機(jī)制和恢復(fù)機(jī)制。保護(hù)是指工作業(yè)務(wù)還沒(méi)有發(fā)生故障之前,就已經(jīng)專門為其預(yù)先留有保護(hù)通道,即在工作通道按照一定的優(yōu)化算法確定的同時(shí)

2、,保護(hù)通道也同時(shí)由優(yōu)化算法確定,一旦發(fā)生故障立刻就倒換到保護(hù)通道。而恢復(fù)在為業(yè)務(wù)建立工作通路時(shí),并不預(yù)留額外的網(wǎng)絡(luò)資源,只是通過(guò)重路由機(jī)制建立新的連接以代替失效連接的機(jī)制。與恢復(fù)機(jī)制相比,由于保護(hù)通道都是預(yù)先建立的而不需要重新尋找路由,因此保護(hù)機(jī)制具有恢復(fù)速度快、執(zhí)行簡(jiǎn)單、100％恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然保護(hù)機(jī)制需要更多的網(wǎng)絡(luò)資源。由于光層位于網(wǎng)絡(luò)層次的底層,這在客觀上要求光層須具有可靠的恢復(fù)機(jī)制和較短的恢復(fù)時(shí)間,因此保護(hù)技術(shù)更適合于光層的恢復(fù)

3、。
　　 目前絕大多數(shù)保護(hù)機(jī)制的研究文獻(xiàn)只是考慮單鏈路或單SRLG(Shared RiskLink Group)故障,但是由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜,多鏈路故障的可能性都大大增加。另外,由于鏈路故障之間的相關(guān)性導(dǎo)致同時(shí)發(fā)生多種故障的情況已經(jīng)不能被忽略。因此,本文主要研究WDM光網(wǎng)絡(luò)中的提供雙鏈路失效和多鏈路失效的共享通道＼鏈路保護(hù)技術(shù)。既研究雙鏈路故障模型下的共享鏈路保護(hù)技術(shù),又研究了三鏈路故障模型下的共享通道保護(hù)

4、技術(shù)。另外,還將鏈路失效之間的相關(guān)性和用戶需求的多樣性結(jié)合起來(lái),研究了具有區(qū)分可靠性的雙鏈路及多鏈路保護(hù)技術(shù)。
　　 本文在雙鏈路失效的保護(hù)中,采用相關(guān)鏈路失效概率(Correlated LinkFailure Probability,CLFP)的計(jì)算方法,提出了一種新的支持用戶區(qū)分可靠性(Differentiated Reliability,DiR)的共享鏈路保護(hù)算法:DSLP(DifferentiatedShared-Lin

5、k Protection)。而在多鏈路失效保護(hù)中,本文基于相關(guān)鏈路失效概率(Correlated Link Failure Probability,CLFP)建立了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可靠性分析模型,提出了一種新的支持用戶區(qū)分可靠性(Differentiated Reliability,DiR)的多鏈路失效共享通道保護(hù)算法:SPPMLF-DiR(Shared-Path Protection for Multiple LinkFailures wi

6、th DiR)。對(duì)于以上兩種新算法設(shè)計(jì)了相關(guān)技術(shù)的仿真平臺(tái),并基于仿真平臺(tái)對(duì)算法進(jìn)行了仿真測(cè)試和改進(jìn)。本文的主要成果如下:
　　 1)分析和歸納了WDM光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、路由功能、生存性機(jī)制。闡述了傳統(tǒng)通信網(wǎng)與WDM光網(wǎng)的生存機(jī)制之間的差異,對(duì)WDM環(huán)網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)的保護(hù)機(jī)制等問(wèn)題進(jìn)行了闡述,分析了WDM網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分尺度的保護(hù)機(jī)制問(wèn)題。
　　 2)在雙鏈路失效的情況下,我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)共享鏈路保護(hù)策略的共享規(guī)則可能導(dǎo)致潛在的波

7、長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)。采用基于相關(guān)失效概率的可靠性計(jì)算方法,分析了三種關(guān)于雙鏈路失效導(dǎo)致業(yè)務(wù)阻塞的情況。另外,通過(guò)歸納三種業(yè)務(wù)阻塞的可靠性計(jì)算過(guò)程,提出了針對(duì)雙鏈路失效的業(yè)務(wù)通道可靠性計(jì)算的一般方法。最后,結(jié)合用戶的不同可靠性需求,本文提出了一種新的支持用戶區(qū)分可靠性(Differentiated Reliability,DiR)的共享鏈路保護(hù)算法DSLP。
　　 3)針對(duì)多鏈路失效保護(hù)問(wèn)題,建立了多鏈路失效的可靠性分析模型.貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可靠性

8、分析模型,并基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可靠性分析模型,分析了兩種共享通道保護(hù)算法的通道可靠性。最后,為滿足用戶對(duì)可靠性的不同要求,提出了一種支持區(qū)分可靠性的多鏈路失效共享通路保護(hù)算法SPPMLF—DiR。該算法不僅支持區(qū)分可靠性,還能有效地提供多鏈路失效保護(hù),充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源,為日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)提高了生存性。
　　 4)編程實(shí)現(xiàn)了上述兩種保護(hù)算法,仿真測(cè)試了新算法與已有算法的實(shí)際性能,并根據(jù)測(cè)試結(jié)果,比較和分析了新算法與已有算法的性能優(yōu)劣。

9、通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真表明,在雙鏈路故障模型下,與傳統(tǒng)的共享鏈路保護(hù)SLP算法相比,雖然新算法DSLP在資源利用率和阻塞率方面略差一點(diǎn),但在業(yè)務(wù)中斷率方面的優(yōu)勢(shì)比較明顯,說(shuō)明DSLP算法不僅區(qū)分用戶可靠性要求,合理的利用資源,而且具有更好的抗雙鏈路故障的能力。在多鏈路故障模型下,與目前已有的CPSP(Complete Path-Shared Protection)和SPP(Shared Path Protection)共享通道算法相比,本文提出的

10、SPPMLF-DiR算法在資源利用率方面的性能介于CPSP和SPP之間。由于SPP算法只能提供單鏈路故障保護(hù),所以資源利用率最高,而CPSP算法提供100％雙鏈路故障保護(hù),導(dǎo)致資源利用率最低。另外,SPPMLF-DiR算法在雙鏈路故障模型下,雖然不像CPSP算法能提供100％保護(hù),但在三鏈路故障模型下,SPPMLF-DiR算法的中斷率明顯低于CPSP算法,充分說(shuō)明SPPMLF-DiR算法不僅考慮不同用戶的可靠性要求,合理的分配資源,而且