本文選題：頻譜靈活光網絡　切入點：保護恢復機制　出處：《北京郵電大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著互聯網應用的快速發(fā)展,網絡業(yè)務需求增長迅猛,帶寬容量顯著提升,傳送網正在向規(guī)模化、復雜化方向演進,超大容量光網絡的多故障生存性技術成為一項重要研究課題。在傳統波分復用(WDM)光網絡中,波長通道間隔、信號速率與調制格式等參數都是固定不變,導致WDM光網絡的帶寬浪費嚴重,難以適應未來光網絡保護恢復技術的低冗余和高恢復率的發(fā)展趨勢。為了解決上述困難,面向精細顆粒度的頻譜靈活光網絡是未來光網絡發(fā)展的演進方向,它的顯著特征是帶寬可變,能夠根據客戶需求提供恰當的帶寬資源。針對光網絡的多故障保護恢復技術,通過采用可變的調制格式和線速率,最大可能建立頻譜恢復通道,提供多故障業(yè)務恢復路徑和保護資源,化解保護恢復頻譜資源需求與網絡容量有限的矛盾。 本論文在國家973重點課題“多重故障下超大容量光網絡生存性”的支撐下,圍繞頻譜靈活光網絡的多故障保護恢復問題,從多鏈路故障入手,分析多故障業(yè)務的恢復特征,采用動態(tài)負載均衡調控策略,研究多鏈路故障的生存性；以故障概率理論為依據,根據鏈路不相交的工作路徑和保護路徑的聯合故障概率的約束條件,探索基于故障概率的保護恢復機制,研究聯合故障概率與頻譜資源的制約關系；圍繞虛擬光網絡的生存性映射問題,開展面向能效與成本優(yōu)化的虛擬光網絡保護技術的仿真實驗驗證。本文對上述問題進行了深入研究,取得若干關于多故障保護恢復技術的創(chuàng)新性研究成果,主要表現為： 第一,針對頻譜靈活光網絡多鏈路故障的特點,根據動態(tài)業(yè)務分布不均勻的特點,分析多故障業(yè)務恢復特征,采用業(yè)務感知恢復技術,提出基于多鏈路故障的業(yè)務感知恢復算法。它的核心思想是：對故障業(yè)務進行分類,大粒度業(yè)務優(yōu)先恢復,小粒度業(yè)務后恢復。如果工作路徑和保護路徑同時發(fā)生故障,需要從源節(jié)點到宿節(jié)點重新計算一條恢復路徑,把故障業(yè)務倒換到恢復路徑上。相比于傳統共享保護恢復算法,多鏈路故障業(yè)務感知恢復算法能夠有效地減少網絡的阻塞率,提高多故障業(yè)務的成功恢復率。例如,在三條鏈路故障下,若采用首次命中的頻譜分配方法,與傳統共享保護恢復算法相比,多鏈路故障業(yè)務感知恢復算法的成功恢復率大約提升1.5倍。 第二,根據多鏈路故障事件的獨立性特點,以鏈路故障概率為約束條件,建立專用保護和共享保護的聯合故障概率模型。一方面,針對專用保護,提出最小頻譜消耗的專用保護整數線性規(guī)劃方法、頻譜感知專用保護算法和業(yè)務認知專用保護算法,仿真實驗表明,與傳統專用保護算法相比,專用保護的整數線性規(guī)劃方法和頻譜感知專用保護算法能夠顯著提高頻譜利用率,平均值達到12.3%。另一方面,針對共享保護,以頻譜資源最大共享度為約束條件,首次建立融合頻譜資源最大共享度和鏈路故障概率的聯合故障概率模型,提出一種最小空閑頻譜塊消耗的算法,仿真結果表明,與傳統共享保護頻譜塊消耗算法和最大共享頻譜塊消耗算法相比,提出的算法解決了最小頻譜資源消耗和聯合故障概率的均衡問題。 第三,針對光網絡生存性需求與網絡資源容量有限的矛盾關系,建立基于不同優(yōu)化目標函數的保護恢復模型,解決面向頻譜資源、能量效率與網絡成本三方面優(yōu)化問題。1)圍繞靜態(tài)業(yè)務和動態(tài)業(yè)務的頻譜資源優(yōu)化問題,基于聯合故障概率建模思想,建立基于單路徑的重標度故障概率網絡模型,提出重標度故障概率認知算法、重標度故障概率感知算法和整數線性規(guī)劃方法,克服了最小頻譜資源消耗和重標度故障概率的制約關系。2)考慮虛擬光網絡生存性的能效關鍵問題,通過采用最小能量子矩陣映射方法,根據最大帶寬對最小單位能耗映射原則,提出虛擬光網絡的生存性能量感知映射算法,仿真實驗表明,若采用線速率為400Gbps的通道傳輸業(yè)務,與傳統映射方法相比,提出的映射方法大約能夠節(jié)省37.5%的能耗。3)針對虛擬光網絡生存性成本問題,借助預配置工作路徑和保護路徑的最短距離輔助圖,采用虛擬節(jié)點與鏈路協同映射策略,提出面向成本優(yōu)化的虛擬光網絡生存性規(guī)劃方法和虛擬光網絡生存性映射算法,保證虛擬光網絡生存性網絡成本最低化。
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【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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1 張杰;陳伯文;趙永利;Jason P.Jue;顧畹儀;;基于聯合故障概率的頻譜靈活光網絡生存性業(yè)務認知算法(英文)[J];中國通信;2013年04期

2 劉陽;華楠;鄭小平;張漢一;周炳琨;;可變帶寬光網絡中多項式復雜度的頻譜掃描路由算法(英文)[J];中國通信;2013年04期

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本文編號：1613230