动态变化业务量情况下WDM网络的设计方法研究

摘要

WDM光传送网是下一代高速广域骨干网的最具竞争力的候选者，但是，WDM网络存在的一个重要问题是在WDM网络上运行的业务量是动态变化的，这造成的结果是最初通过搭建光路设计好的光网络虚拓扑在新的业务量矩阵下它的性能如网络平均权重路由跳数，网络负载均衡性，网络拥塞等性能指标都有可能下降，这显然是各个网络运营商和网络用户所不能忍受的。 本文针对动态变化业务量情况下的WDM网络设计方法划分为两个主要的研究方向，第一个方向的研究出发点是可以在最初的虚拓扑设计过程中根据物理拓扑情况设计出一种虚拓扑出来，该虚拓扑是负载均衡的，在这种虚拓扑上跑的业务量矩阵特征只要在某种范围以内，无论它怎样动态变化，网络都不会出现拥塞，但这种虚拓扑设计算法VLBS的一个缺陷是它只能适用于同构网络，即每个节点所拥有的容量大小都相等，在第二章中，本文提出了一种更通用的负载均衡的光网络虚拓扑设计算法GVLBS，该算法与传统的负载均衡算法VLBS不同之处在于VLBS算法只能适用于同构网络而GVLBS算法既可以适用于同构网络，又可以适用于异构网络，在本章中将给出了GVLBS算法的的详细推导和数值分析。 第二个研究方向的研究出发点是我们最初在一个物理拓扑上按照一个业务量矩阵设计出一个虚拓扑出来，随着业务量矩阵的动态变化，网络的性能指标可能会下降，不再最优。针对这种情况，在第三章中，我们研究了降低平均权重路由跳数的虚拓扑重配置算法，它参照新的业务量矩阵，当前的虚拓扑和物理拓扑情况在某些约束条件下(可以改变的光路条数)进行虚拓扑的重配置，得到一个新的虚拓扑使网络的性能指标(单位业务量的平均路由跳数)得到提高，在本章中作者独立实现了该算法并着重考虑了该算法过程中尝试建立光路过程与找到待拆光路组集合这两个过程的步骤细节，本章最后给出了该算法性能仿真和算法结果分析。 我们通过虚拓扑重配置算法得到了一个新的虚拓扑，但新旧虚拓扑的过渡仍然是一个很关键的问题，因为在新旧虚拓扑的过渡过程中会对上层的业务产生很大的业务中断影响，因此找到一个合适的WDM光网络拆建光路的信令顺序也是非常必要和具有现实意义的，本文第四章我们对一种光网络虚拓扑过渡过程算法进行了研究和算法实现，该算法可以给出一种合适的拆建光路的信令顺序，采用该信令顺序进行虚拓扑过渡，需要直接拆掉正在工作的光路的条数将会显著减少，从而显著提高了光网络虚拓扑重配置过程的性能，在本章中先详细的介绍了该算法中五个重要步骤的细节与整体流程，最后给出了该算法性能仿真结果和分析。 在第五章中，动态变化的业务量形式从业务量矩阵变成了动态到达和离去的源宿节点对的光路连接请求了，在这种业务量请求是动态到达和离去的情况下一般采用单路径波长路由算法为光路连接请求找路，针对请求的业务量大小有可能是多个波长的情况，本章提出了一种新的带保护的多路径波长路由算法来为动态到达的光路连接请求找出和建立光路。先详细介绍作者所提出的该算法的步骤，并对该算法进行仿真和与普通的单路径波长路由算法进行性能比较，最后可以看出，该算法比起单路径波长路由算法相比确实可以提高网络的负载均衡性。 针对第二个研究方向中第三，四，五章动态变化业务量的WDM光网络不同的设计算法进行性能测试，在第六章中，作者使用VS.NET，STL和BOOST开发出一个WDM光网络算法的仿真平台，作者首先介绍该仿真平台的总体框架，然后分别介绍了在该框架下的各个模块设计实现和相关的核心代码。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：简略字表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章一种更通用的负载均衡的光网络虚拓扑设计算法

第三章降低平均权重路由跳数的虚拓扑重配置算法

第四章最小业务量中断的虚拓扑重配置过渡过程算法

第五章WDM网络链路负载均衡的多路径波长路由算法

第六章WDM光网络仿真平台模块设计与实现

第七章全文总结

致谢

参考文献

个人简历