频谱灵活光网络中绿色疏导算法设计与仿真实现

摘要

随着互联网技术的不断发展，带宽需求呈现爆炸式增长，这不仅导致网络资源的使用逐步趋近于饱和，而且使得网络能耗日益加剧。为此，构建动态灵活、超大容量的绿色光网络显得尤为重要。传统的波分复用光网络在带宽分配上采用“一刀切”的模式，导致网络带宽利用率低、灵活性差、功耗较大。而基于正交频分复用技术的频谱灵活光网络突破了基于固定带宽间隔的波长光通道限制，能更有效地利用频谱资源，具有广阔的发展前景。同时，作为构建绿色光网络的核心技术之一，业务量疏导技术得到了广泛关注，如何将其有效运用到频谱灵活光网络中成为新的挑战。
　　本文构建了频谱灵活光网络功耗模型，并给出了频谱灵活光网络的绿色疏导问题描述。针对静态业务，本文设计了一个满足频谱灵活光网络多方面约束条件的绿色疏导整数线性规划(Integral Linear Programming，ILP)模型，为网络规划提供理论依据。针对动态业务，本文根据网络节点结构和疏导准则，设计了一种新的可以充分反应网络中各设备功耗以及频谱资源使用的疏导图模型。在此基础上，本文提出了两种调制模式下的绿色疏导算法。该算法将路由选取与能量消耗或频谱资源联系起来考虑，对于不同的网络需求，可以根据疏导策略选择不同的连接建立方式，能更有效地利用网络的频谱资源，降低网络功耗，实现以更低的功耗以及更少的频谱资源为网络中更多的业务请求建立连接。
　　本文对所设计的算法进行了仿真和分析。仿真结果表明，在节能以及提高网络频谱效率方面，本文所设计的绿色疏导ILP模型和绿色疏导启发式算法均体现出良好的性能。因此，本文的研究工作可以作为构建绿色频谱灵活光网络的一个有价值的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 频谱灵活光网络

1．1．1 频谱灵活光网络概述

1．1．2 频谱灵活光网络的特点

1．1．3 频谱灵活光网络的关键技术

1．2 频谱灵活光网络中绿色疏导问题

1．2．1 WDM网络中绿色疏导概述

1．2．2 频谱灵活光网络中绿色疏导概述

1．2．3 国内外研究现状

1．3 本文主要工作及内容安排

1．4 课题来源

第2章 频谱灵活光网络中绿色疏导算法研究基础

2．1 网络模型与节点结构

2．1．1 网络模型

2．1．2 节点结构

2．2 绿色疏导算法设计准则

2．3 频谱灵活光网络功耗

2．3．1 功耗分析

2．3．2 功耗模型

2．4 本章小结

第3章 频谱灵活光网络中绿色疏导ILP模型设计

3．1 研究背景

3．2 ILP模型描述

3．2．1 符号说明

3．2．2 优化目标

3．3 约束条件

3．4 本章小结

第4章 基于单一调制模式的绿色疏导启发式算法设计

4．1 研究背景

4．2 疏导辅助图模型

4．2．1 虚拓扑层

4．2．2 物理层

4．2．3 链路代价设置

4．2．4 DLGGM实例

4．3 子载波预留机制

4．4 GGA算法

4．4．1 算法描述

4．4．2 算法流程图

4．5 算法时间复杂度分析

4．6 本章小结

第5章 基于多调制模式的绿色疏导启发式算法设计

5．1 研究背景

5．2 多调制模式机制

5．3 基于多调制模式的绿色疏导算法

5．3．1 多调制模式实现

5．3．2 GGA+DASRA算法描述

5．4 算法时间复杂度分析

5．5 本章小结

第6章 算法仿真与分析

6．1 仿真平台设置

6．2 仿真性能指标

6．3 ILP模型仿真分析

6．3．1 业务粒度对ILP-MP和ILP-MS性能影晌

6．3．2 业务规模对ILP-MP和ILP-MS性能影响

6．3．3 功率因子对ILP-MSP性能影响

6．4 启发式算法与ILP模型仿真比较

6．5 启发式算法仿真分析

6．5．1 业务规模对各个算法性能的影响

6．5．2 业务粒度对各个算法性能的影响

6．5．3 光通道带宽门限值对各个算法性能的影响

6．6 本章小结

第7章 全文总结

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间发表的学术论文