频谱灵活光网络的保护恢复机制研究

发布时间：2018-03-14 22:27

本文选题：频谱灵活光网络　切入点：保护恢复机制　出处：《北京邮电大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着互联网应用的快速发展,网络业务需求增长迅猛,带宽容量显著提升,传送网正在向规模化、复杂化方向演进,超大容量光网络的多故障生存性技术成为一项重要研究课题。在传统波分复用(WDM)光网络中,波长通道间隔、信号速率与调制格式等参数都是固定不变,导致WDM光网络的带宽浪费严重,难以适应未来光网络保护恢复技术的低冗余和高恢复率的发展趋势。为了解决上述困难,面向精细颗粒度的频谱灵活光网络是未来光网络发展的演进方向,它的显著特征是带宽可变,能够根据客户需求提供恰当的带宽资源。针对光网络的多故障保护恢复技术,通过采用可变的调制格式和线速率,最大可能建立频谱恢复通道,提供多故障业务恢复路径和保护资源,化解保护恢复频谱资源需求与网络容量有限的矛盾。本论文在国家973重点课题“多重故障下超大容量光网络生存性”的支撑下,围绕频谱灵活光网络的多故障保护恢复问题,从多链路故障入手,分析多故障业务的恢复特征,采用动态负载均衡调控策略,研究多链路故障的生存性；以故障概率理论为依据,根据链路不相交的工作路径和保护路径的联合故障概率的约束条件,探索基于故障概率的保护恢复机制,研究联合故障概率与频谱资源的制约关系；围绕虚拟光网络的生存性映射问题,开展面向能效与成本优化的虚拟光网络保护技术的仿真实验验证。本文对上述问题进行了深入研究,取得若干关于多故障保护恢复技术的创新性研究成果,主要表现为：第一,针对频谱灵活光网络多链路故障的特点,根据动态业务分布不均匀的特点,分析多故障业务恢复特征,采用业务感知恢复技术,提出基于多链路故障的业务感知恢复算法。它的核心思想是：对故障业务进行分类,大粒度业务优先恢复,小粒度业务后恢复。如果工作路径和保护路径同时发生故障,需要从源节点到宿节点重新计算一条恢复路径,把故障业务倒换到恢复路径上。相比于传统共享保护恢复算法,多链路故障业务感知恢复算法能够有效地减少网络的阻塞率,提高多故障业务的成功恢复率。例如,在三条链路故障下,若采用首次命中的频谱分配方法,与传统共享保护恢复算法相比,多链路故障业务感知恢复算法的成功恢复率大约提升1.5倍。第二,根据多链路故障事件的独立性特点,以链路故障概率为约束条件,建立专用保护和共享保护的联合故障概率模型。一方面,针对专用保护,提出最小频谱消耗的专用保护整数线性规划方法、频谱感知专用保护算法和业务认知专用保护算法,仿真实验表明,与传统专用保护算法相比,专用保护的整数线性规划方法和频谱感知专用保护算法能够显著提高频谱利用率,平均值达到12.3%。另一方面,针对共享保护,以频谱资源最大共享度为约束条件,首次建立融合频谱资源最大共享度和链路故障概率的联合故障概率模型,提出一种最小空闲频谱块消耗的算法,仿真结果表明,与传统共享保护频谱块消耗算法和最大共享频谱块消耗算法相比,提出的算法解决了最小频谱资源消耗和联合故障概率的均衡问题。第三,针对光网络生存性需求与网络资源容量有限的矛盾关系,建立基于不同优化目标函数的保护恢复模型,解决面向频谱资源、能量效率与网络成本三方面优化问题。1)围绕静态业务和动态业务的频谱资源优化问题,基于联合故障概率建模思想,建立基于单路径的重标度故障概率网络模型,提出重标度故障概率认知算法、重标度故障概率感知算法和整数线性规划方法,克服了最小频谱资源消耗和重标度故障概率的制约关系。2)考虑虚拟光网络生存性的能效关键问题,通过采用最小能量子矩阵映射方法,根据最大带宽对最小单位能耗映射原则,提出虚拟光网络的生存性能量感知映射算法,仿真实验表明,若采用线速率为400Gbps的通道传输业务,与传统映射方法相比,提出的映射方法大约能够节省37.5%的能耗。3)针对虚拟光网络生存性成本问题,借助预配置工作路径和保护路径的最短距离辅助图,采用虚拟节点与链路协同映射策略,提出面向成本优化的虚拟光网络生存性规划方法和虚拟光网络生存性映射算法,保证虚拟光网络生存性网络成本最低化。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.1

【参考文献】