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文檔簡介
1、本論文從理論和實踐上研究了波長路由光網絡(WRON: Wavelength Router Optical Network)中快速動態(tài)光鏈路建立問題,重點探討了三個問題:波長路由算法(RWA:Router Wavelength Assignment)、呼叫連接建立信令過程和波長路由器的優(yōu)化設計,探索如何從這三個方面來實現(xiàn)快速、動態(tài)、低成本光鏈路建立的有效方法。 主要的工作有: 首先,基于分層圖原理,分析了光鏈路建立過程中三
2、種情況下(具有完全、部分和沒有波長轉換能力)的網絡和鏈路阻塞率,得出了阻塞率計算公式。研究了波長轉換器在WRON中的使用策略,提出了降低阻塞率和減少波長轉換器使用數(shù)量的放置方法。研究利用如何利用遺傳算法快速求解RWA中非完全多項式-完全問題(NP-C: Nondeterministic Polynomial-Complet)包括網絡阻塞率的快速計算、快速低阻塞率的波長分配以及波長轉換器的優(yōu)化放置策略等;并針對遺傳算法的收斂性進行了研究,
3、得到了一種快速遺傳算法。研究如何實現(xiàn)快速低阻塞率的路由查找。 對于信令過程,研究了基于資源預留協(xié)議的快速信令以及如何實現(xiàn)具有服務等級(QoS: Quality of Service)的光鏈路建立。設計了一種快速信息傳輸幀結構,可以提高波長路由器對于控制和網管信息的處理速度。 其次,在波長路由器的結構上,研究了如何實現(xiàn)低成本、低阻塞率和低串擾的路由器結構設計。 最后,通過實踐,設計并實現(xiàn)了一種低成本、低串擾、低延遲
4、和無阻塞的智能全光波長路由器,總交換容量達到960Gb/s,交換端口是24個波長,得到了具有全無阻塞的三種具有QoS的光鏈路建立,最快的鏈路建立時間可以達到22毫秒。 本論文取得的主要研究成果包括: (1)分析了由N′N陣列波導光柵器件(AWG: Array Waveguide Grating)組成光開關矩陣(OSM: OpticalSwitch Matrix)的性能,分析了AWG型器件在生產過程中不可避免地會導入隨機
5、相位誤差而產生非相鄰信道的串擾,提出了兩個計算串擾的公式。 (2)創(chuàng)新地設計了一種利用小端口數(shù)量的光開關矩陣代替大容量交換矩陣的新穎波長路由節(jié)點結構,可以降低成本30%,有效地減少信號在波長路由器件中進行交換時的串擾和延遲。 (3)分析并得出了WRON中三種波長轉換器配置條件下的鏈路建立阻塞率的計算公式,并把它作為遺傳算法的適應度函數(shù),用于網絡設計的優(yōu)化目標。 (4)創(chuàng)新地設計并實現(xiàn)了一種變速變異交叉遺傳算
6、法(VMCR-GA:Varible Mutuation Cross Rate-Genetic Algorithm),通過動態(tài)調整遺傳算法中兩個算子——變異和交叉算子的數(shù)值,形成搜索過程中正反饋機制,提高了遺傳算法的收斂性。并把這種快速的遺傳算法應用:波長轉換器的優(yōu)化使用策略、波長的快速分配。得到了一種快速波長分配算法,可以減少網絡的阻塞率60%,提高算法的速度數(shù)倍以上。 (5)創(chuàng)新地提出并實現(xiàn)了一種與網絡流量負荷關聯(lián)的動態(tài)權值
7、最短路徑查找算法,根據(jù)路徑被選中的次數(shù)來動態(tài)調整路徑的權值,可以減少網絡的阻塞率10%~30%。 (6)在波長分配問題上,基于圖著色原理提出了減少網絡中波長使用數(shù)量的兩個新原則,通過減少波長分配關系圖生成過程中的孤點數(shù)來減少波長使用數(shù)量,提高網絡的連通率30%。 (7)提出并實現(xiàn)了兩種通過縮短資源在呼叫過程中被節(jié)點鎖定時間的資源處理策略——提前釋放和超時釋放機制,提高了網絡資源的利用率,減少網絡的阻塞率10%~15%
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