光纤波分复用网络负载平衡技术的研究

摘要

随着信息化社会的发展，宽带视频、多媒体等业务的需求不断增长，迫切要求扩大通信网的容量。光纤上的波分复用技术(WDM:WavelengthDivisionMultiplexing)以它的传输容量大，对高层协议透明，以及易于扩展等优点而倍受青睐。因此，利用波分复用传输技术的光传送网将是下一代高速广域骨干网的最具竞争力的候选者。为了能合理利用网络中的资源，需要对资源进行按需分配以及对业务进行优化配置，这样必须在WDM光网络中引入负载均衡算法，避免网络中某些链路过度使用，而有些链路却长时间空闲不用的局面，从而达到优化网络资源利用率、避免拥塞和提高网络可靠性的目的。 本文介绍了一种反向子树邻域搜索RSNE(ReverseSubtreeNeighborhoodExploration)负载均衡算法。首先利用传统的路由算法(本文采用了最短路径Dijkstra算法)为每条链路预先分配业务流量，当网络中的某些链路负荷过重时，根据网络的拓扑结构及链路的带宽占用情况为拥塞链路上的部分负载寻找一条负载最轻的邻域路径。随后介绍了RSNE算法的改进版本-快速反向子树邻域搜索算fRSNE(fast-RSNE)。fRSNE算法降低了RSNE的计算复杂度。最后提出了对RSNE算法的另一种改进-S-RSNE(Synthetical-RSNE)，在为拥塞链路上的部分负载重新路由时，综合考虑负载和路由跳数两个因素为其选择最佳邻域路径，使得连接尽量建立在链路使用率较低，且跳数较少的路由上。 借助于C++编程语言，分别对RSNE、fRSNE算法及其改进的版本S-RSNE在静态业务流量模型下设计与试验，结果表明，与传统的路由算法相比，S-RSNE算法能更好地缓解网络资源分配不均衡带来的网络拥塞问题，并且S-RSNE算法使得光通路的平均路由跳数比RSNE所得到的平均路由跳数有明显的减少。与运用CPLEX优化软件直接计算网络的最优分配相比，使用C++实现S-RSNE算法来优化网络资源所用时间更短、适用范围更广。