多域光网络中基于博弈论的智能优化生存性算法设计与仿真实现

摘要

作为骨干传送网的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)光网络中每个波长提供了海量的容量，一旦网络发生故障将会导致大量业务的中断。因此，光网络中引入了生存性技术。光网络的生存性主要有保护和恢复两种策略，保护策略具有较短的故障恢复时间而满足实时业务需求，因此较多研究基于保护策略。由于网络规模越来越大，实际的光网络被划分为多个区域，并采用分布式管理和层次化的路由体系。考虑到网络的扩展性和安全性因素，每个域的拓扑信息只在域内散发，而域间只传递聚合后的信息。因此，域内节点只掌握其他域的部分拓扑和配置信息。这样，如何在不完全信息的情况下进行路由和保证网络的可靠性，是划分区域后带来的新问题。
　　本文主要研究了多域光网络中的生存性问题。由于现有的多域生存性技术大多只是从工程技术出发，很少关注经济的因素，忽略了网络运营商之间、网络运营商和用户之间相互依存又存在利益冲突的情况。因此，本文在多域光网络生存性研究中，考虑了网络运营商和用户之间非合作型竞争的关系，引入微观经济学中“博弈论”思想，寻找网络运营商和用户实现“双赢”的解决方案。同时，本文还考虑了服务质量（Quality of Service，QoS）因素，通过智能优化算法来解决多约束条件下的QoS路由问题。
　　本文在第二章介绍了多域光网络的生存性技术，主要包括域间路由机制和拓扑聚合技术;第三章设计了拓扑聚合算法，描述了路由中采用的博弈模型;第四章首先结合多域光网络的路由机制设计了菌群优化算法和域间路由算法，然后提出了两种保护算法，即域内分段专用保护(Intra-domain Segment DedicatedProtection，ISDP)算法和跨域专用保护（Span Domain Dedicated Protection，SDDP）算法;第五章对所设计的算法进行了仿真和分析。结果表明，本文所设计的算法有效地平衡了用户和运营商的利益，降低了网络阻塞率。同时，两种算法在资源利用率上也表现出了良好的性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 WDM光网络概述

1．1．1 WDM技术

1．1．2 WDM光网络

1．1．3 WDM多域光网络

1．2 光网络的生存性问题

1．3 光网络的发展趋势

1．4 本文的主要工作和内容安排

1．5 课题来源

第2章 多域光网络的生存性技术

2．1 多域光网络生存性

2．1．1 多域光网络生存性概述

2．1．2 多域光网络生性研究现状

2．2 多域光网络的域间路由机制

2．2．1 路由域的划分

2．2．2 分层路由模型

2．2．3 域间路由

2．3 多域光网络的拓扑聚合技术

2．3．1 拓扑聚合技术概述

2．3．2 拓扑聚合研究现状

2．3．3 路由信息交换

2．4 多域光网络中的QoS路由

2．5 本章小结

第3章 多域光网络中的智能优化模型设计

3．1 研究背景

3．2 网络模型与用户需求

3．2．1 网络模型

3．2．2 用户需求

3．3 多域光网络拓扑聚合算法设计

3．3．1 问题分析

3．3．2 算法描述

3．3．3 逻辑拓扑模型

3．3．4 拓扑聚合的更新

3．3．5 网络资源定价

3．4 博弈模型设计

3．4．1 博弈论概述

3．4．2 链路评价机制

3．4．3 博弈分析

3．5 本章小结

第4章 多域光网络智能优化生存性算法设计

4．1 菌群优化概述

4．1．1 群体智能

4．1．2 菌群优化算法

4．2 菌群优化路由算法设计

4．2．1 细菌定义

4．2．2 菌群算法的总体流程

4．2．3 算法模块化设计

4．3 域间路由算法

4．4 智能优化保护算法

4．4．1 问题分析

4．4．2 ISDP算法设计

4．4．3 SPDP算法设计

4．5 本章小结

第5章 算法仿真实现与性能分析

5．1 仿真平台

5．1．1 仿真平台的模块构成

5．1．2 仿真模型

5．2 仿真结果与分析

5．2．1 ISDP和SPDP仿真与分析

5．2．2 与传统算法对比分析

5．3 本章小结

第6章 结束语

参考文献

致谢