波长路由WDM光网络的路由和波长分配算法的设计和仿真

摘要

采用路由选择和波长分配(RWA)的WDM光网络被认为是下一代高速广域骨干网的最有竞争力的候选方案。RWA是WDM光网络中的一个重要问题，它是指网络某对节点间有光路建立请求时，如何寻找从源节点到目的节点的路由并在该路由上分配波长。RWA问题可分为静态RWA和动态RWA两类问题。本文主要研究解决静态RWA问题的智能优化算法，并开发了基于Owns的光网络仿真软件RwaOWns，用以对算法性能加以评价。 本论文首先介绍了RWA问题的相关概念、数学模型及常用的算法；接着给出了一种解决静态RWA问题的基于定序路由、波长分配算法的一种启发式算法，仿真表明，该算法对无波长一致性要求的静态RWA问题有较好的优化效果；然后提出解决静态RWA问题的免疫遗传算法、退火遗传算法与启发式算法相结合的算法以及禁忌遗传算法与启发式算法相结合的算法。仿真表明，用混合遗传算法与启发式算法相结合的方法来解决静态RWA问题能取得很好的优化效果；最后给出基于光网络仿真软件Owns的适合于做路由和波长分配算法性能评价的仿真软件RwaOWns的软件设计和软件结构。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1光网络概述

1.2波长路由WDM光网络

1.3国内外主要实验网的情况

1.4路由和波长分配算法概述

1.5存在问题

1.6本文主要工作和论文安排

第二章路由和波长分配问题

2.1静态路由和波长分配(RWA)算法

2.1.1以波长优化为目标的静态RWA问题的优化模型

2.1.2波长需求的讨论

2.1.3静态RWA问题的启发式算法

2.1.4网络波长需求的仿真

2.2动态路由和波长分配(RWA)算法

2.2.1路由问题

2.2.2波长分配问题

2.3小结

第三章基于爬山算法的静态RWA的启发式算法

3.1爬山算法

3.2定序路由、波长算法

3.3以波长优化为目标的无波长一致性约束的启发式算法

3.3.1算法模型

3.3.2算法基本思想

3.3.3算法的描述

3.3.4算法仿真和结果分析

3.4以波长优化为目标的有波长一致性约束的启发式算法

3.4.1算法模型

3.4.2算法基本思想

3.4.3算法的描述

3.4.4算法仿真和结果分析

3.5小结

第四章智能优化算法

4.1优化算法的分类

4.2遗传算法

4.2.1遗传算法的形成

4.2.2遗传算法的基本思想

4.2.3遗传算法的特点

4.2.4控制参数选择和中止条件的设计

4.3模拟退火算法(SA)

4.3.1模拟退火算法的产生和基本思想

4.3.2标准模拟退火算法

4.3.3模拟退火算法优缺点

4.3.4关键参数和操作的设计

4.4禁忌搜索算法

4.4.1禁忌搜索算法的基本思想

4.4.2禁忌搜索算法的算法流程

4.4.3关键参数和操作的设计

4.5小结

第五章静态RWA问题的智能优化算法

5.1静态RWA问题的免疫遗传算法

5.1.1免疫遗传算法

5.1.2以波长优化为目标的静态RWA问题的免疫遗传算法

5.1.3仿真结果

5.2基于模拟退火遗传算法和启发式算法来解决静态RWA问题

5.2.1模拟退火遗传算法

5.2.2有波长一致性约束的静态RWA问题的模拟退火遗传算法

5.2.3仿真结果

5.3基于禁忌遗传算法和启发式算法来解决静态RWA问题

5.3.1禁忌遗传算法(GATS)

5.3.2有波长一致性约束的静态RWA问题的禁忌遗传算法

5.3.3仿真结果

5.4小结

第六章光网络仿真软件RwaOWns的开发

6.1 RwaOWns光网络仿真软件简介

6.2 RwaOWns软件结构

6.3 RwaOWns软件设计

6.3.1 RwaOWns仿真软件对Owns的现有类的修改

6.3.2 RWA Dispatch类及Algorithm类设计

6.3.3建立一条光路的过程

6.3.4静态RWA算法处理

6.3.5 Poisson SessionTraffic类的设计

6.4增加一个新的RWA算法的方法

6.5仿真脚本的编写

6.6小结

第七章全文总结和展望

7.1总结

7.2未来可进一步开展的研究工作

参考文献

附录1：仿真程序源代码

致谢

攻读学位期间发表的学术论文