光网络中基于限制区域的故障定位机制研究

摘要

波分复用技术的发展使光网络有巨大的传输容量，单条光纤链路所能承载的业务越来越多。这同时也导致链路发生故障后大量的业务中断，进而造成难以估量的损失。因此对网络提供可靠的生存性保障十分必要，而作为生存性技术的前提，快速准确的找出故障发生的位置，即故障定位尤为重要。随着光网络的规模越来越大，要实现一次性的故障定位则需要越来越多的定位开销，因此需要通过有效的技术将故障位置缩小或限制在某一更小的网络区域内，以减少定位故障的开销。而限制区域技术正是解决该问题的一种有效手段，利用限制区域技术将故障缩小到一个小区域内或者限制节点间协同操作的区域，可以避免所有节点同时协同工作，减少了大量的定位开销和定位时间，降低了求解故障的复杂度。本文探讨了如何利用限制区域思想实现低开销、快速的故障定位。
　　 A.V Sichani等人提出了一种基于限制区域思想的有限周边矢量匹配(Limited-perimeter Vector Matching fault-localization protocol, LVM)协议。LVM协议虽然减少了故障定位的开销，但是却具有对业务依赖高和故障定位时间长的缺点。为此，本文研究了一种面向多径业务的快速故障定位机制。该机制利用多径业务模型传输业务，增加了业务覆盖的链路，使链路尽量满足LVM故障定位的条件，从而弥补了对业务依赖高的缺点。同时通过改进LVM协议，减少了节点在故障定位时交换信息的次数，有效提升了故障定位的速度。理论分析和仿真表明，所提机制对业务分布依赖性更低，能够迅速实现故障完全定位，并能减少故障定位时间。
　　 虽然上述故障定位技术改善了故障定位的性能，但是其仍需要向整个网络的节点广播消息之后，才能缩小故障区域，这仍然带来大量的资源和时间开销。因而本文基于限制区域思想将网络进行分簇，提出基于最小支配集的分簇式故障定位机制。该机制通过使用最小支配集理论，将网络进行分簇并选取汇聚节点建立两层网络结构。每一个簇中有唯一的簇头节点和多个成员节点。簇头节点负责收集成员节点感知的链路信息表，并进行故障定位。当簇头节点无法单独进行定位时，汇聚节点负责收集各个簇头节点的簇头矩阵并对全网进行统一定位。理论分析和仿真结果表明，该机制以较低的复杂度和资源开销，有效地降低了对业务的依赖，极大地提升了故障定位度和减少了故障定位时间。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 WDM技术原理

1．2 WDM光网络概况

1．2．1 WDM光网络的主要网络单元

1．2．2 WDM光网络的分层体系结构

1．3 WDM光网络的关键技术

1．3．1 波长和路由分配技术

1．3．2 业务量疏导技术

1．3．3 生存性技术

1．3．4 故障定位技术

1．4 本文主要工作及内容安排

第二章 WDM光网络中的故障定位技术研究

2．1 光网络中的故障分类

2．2 光网络故障定位技术研究现状

2．3 基于全网统一定位的故障定位技术

2．3．1 基于m-cycles的故障定位技术

2．3．2 基于m-trails的故障定位技术

2．3．3 基于m-tree的故障定位技术

2．4 基于限制区域的相关技术

2．4．1 有限周边矢量匹配故障定位协议

2．4．2 基于分簇方法的相关技术研究

2．5 本章小结

第三章 面向多径业务的快速故障定位机制

3．1 研究背景及问题分析

3．2 面向多径业务传输模型的快速故障定位机制

3．2．1 多径业务传输模型

3．2．2 面向多径业务的F-LVM故障定位机制

3．3 算法分析

3．3．1 时间分析

3．3．2 仿真分析

3．4 本章小结

第四章 基于最小支配集的分簇式故障定位机制

4．1 研究背景及问题分析

4．2 基于最小支配集分簇的故障定位机制

4．2．1 基于最小支配集的网络分簇算法

4．2．2 基于网络分簇的故障定位算法

4．3 算法分析

4．3．1 时间与复杂度分析

4．3．2 仿真分析

4．4 本章小结

第五章 全文总结及未来工作展望

5．1 全文总结

5．2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间从事的科研工作