全光网络中多参数约束业务区分资源分配算法研究

摘要

目前光网络正向全光、业务多样化的方向发展。同时，业务量的攀升、全球能源危机的出现，为通信网中能源的有效利用提出了挑战。全光网络中没有电再生设备，不能规避非理想设备和器件引入的物理层损伤对光信号传输质量(Quality of Transmission，QoT)劣化。然而，物理层损伤还影响着网络的服务质量(Quality of Service，QoS)参数，其处理过程增加了业务连接建立时延。并且网络的能源消耗和QoS之间也存在着权衡问题。不同等级业务的性能需求也不同。这些参数的作用和相互约束作用，往往使一条光路由于传输性能不能得到保证而阻塞。怎样在资源分配过程中选择一条满足多等级业务区分需求的光路资源是十分重要的。
　　本论文从全光网络出发，在物理层损伤约束下，研究物理层损伤、QoS和能源消耗参数对资源分配过程的约束作用。论文首先在基于波长选择图模型的基础上设计物理层损伤感知的资源分配算法，明确物理层损伤对QoT的劣化和资源分配过程的约束;然后深入研究了物理层损伤对QoS参数的影响，以及QoS和能源消耗的权衡问题。在此基础上设计了二维QoS区分结构，同时考虑物理层损伤和建立时延参数，为不同等级业务提供满足需求的区分服务;此外，针对多速率共存(Mixed Line Rate，MLR)中信道间效应设计了基于频谱分区的资源分配算法，降低信道间效应并对QoS和能源消耗问题进行权衡。论文主要包括以下几个部分:
　　(1)在全光网络背景下，针对物理层损伤对QoT的劣化，设计了面向损伤感知的单参数约束波长选择图算法，规避物理层损伤，保证QoT。
　　(2)考虑物理层损伤对传输质量劣化以及对建立时延的影响，根据不同等级业务需求设计了二维QoS模型，并根据业务对误码率(Bit Error Rate，BER)和建立时延的需求范围划分等级。然后设计了一种优先为不同等级业务分配其需求范围内资源的路由和波长分配算法，该算法在保证QoS和QoT的同时也降低了阻塞率。
　　(3)提出了一种频谱分区的频谱分配算法，在不同区域为不同速率业务提供服务，降低MLR网络中不同调制格式信道间的效应。另外，考虑多等级业务QoS与能源消耗之间的权衡问题，设计了两种路由分配策略。为高质量业务优先选择满足QoS的光路;为低质量业务选择能源有效的光路，并将QoS作为光路的约束条件。该算法在保证QoT和QoS的同时，也降低了网络的能源消耗和阻塞率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 全光网络中资源分配算法国内外研究现状

1．2．1 网络中的关键参数

1．2．2 单参数约束资源分配算法

1．2．3 多参数约束资源分配算法

1．2．4 资源分配算法研究中存在的问题

1．3 论文研究内容和结构

1．4 本章小结

第2章 光网络中资源分配算法概述

2．1 WDM光网络

2．1．1 WDM技术及传输系统

2．1．2 路由和波长分配算法(RWA)

2．2 灵活频谱光网络

2．2．1 灵活频谱技术

2．2．2 路由和频谱资源分配算法(RSA)

2．3 资源分配算法的仿真问题

2．4 本章小结

第3章 基于光层物理损伤约束的波长旋转图算法

3．1 物理层损伤模型

3．2 IA-WRG-RWA算法设计

3．2．1 算法流程

3．2．2 算法描述和举例

3．3 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第4章 基于二维QoS区分结构的RWA算法

4．1 二维QoS区分结构设计

4．2 ISD-RWA算法设计

4．2．1 连接建立时延

4．2．2 BER模型

4．2．3 算法设计

4．3 ISD-RWA算法仿真及分析

4．4 本章小结

第5章 基于频谱分区的能量和QoS感知多参数约束RSA算法

5．1 物理层损伤、能源消耗和QoS评估模型

5．1．1 物理层损伤评估

5．1．2 能源消耗评估

5．1．3 QoS评估

5．2 基于频谱分区的频谱资源分配算法

5．3 基于频谱分区的能源有效和QoS感知的RSA算法

5．3．1 高质量业务的RSA算法

5．3．2 低质量业务的RSA算法

5．4 仿真和分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况