可生存FiWi接入网中连接可用性保护算法设计与仿真实现
本文选题:光纤-无线融合接入网 + 连接可用性 ; 参考:《东北大学》2014年硕士论文
【摘要】:近年来,全球范围内地震、海啸等自然灾害频发为抗毁通信基础设施建设提出严峻挑战。通信网络一旦发生故障不仅导致用户和运营商的极大经济损失,更制约着灾难营救效率。如何提高网络生存能力、保障业务连续性成为学术界和工业界共同关注的焦点。作为极具前景的宽带接入技术之一,光纤-无线(Fiber-Wireless, FiWi)融合接入网不仅集成了光纤接入网容量大、可靠性强和无线接入网成本低、灵活性好等技术优势,其潜在的业务倒换能力更为下一代可生存接入网设计提供了研究契机。因此,可生存FiWi接入网中保护机制的研究对于建设新一代抗毁通信基础设施具有重要的理论价值和现实意义。本文聚焦可生存FiWi接入网中保护机制研究,针对以往研究中普遍存在的网络生存性评估方法片面、资源利用率低、网络规划和运营场景考虑不充分等典型问题,提出连接可用性保护方法,目的是为可生存FiWi接入网未来的建设与发展提供必要的理论指导和技术参考。首先,针对“补充型”网络规划(Supplementary planning)方案中前端无线网络与后端光网络归属不同运营商且资源分配相互独立的应用场景,分别提出面向光连接和无线连接的局部连接可用性模型,在此基础上进一步提出局部连接可用性分段保护算法(Segment Protection algorithm with Local Connection Availability, SPLCA),通过为业务的光连接和无线连接进行资源优化分配,在满足区分连接可用性要求和业务带宽需求的情况下,最小化FiWi接入网的带宽容量消耗。然后,针对“新建型”网络规划(Greenfield planning)方案中前端无线网络与后端光网络归属同一运营商并且可实现资源统一调度的应用场景,提出联合无线-光的全局连接可用性模型,在此基础上提出全局连接可用性通路保护算法(Path Protection algorithm with Global Connection Availability, PPGCA),以最小化服务运营商的带宽容量成本为目标,通过无线网络资源与光网络资源的联合优化分配,保证业务的区分连接可用性及带宽要求。本文通过VC++ 6.0软件搭建仿真平台,对所设计的算法进行了性能评估,并与以往研究中保护方法进行了比较分析。结果表明,文中提出的SPLCA和PPGCA算法在降低网络资源消耗、改善资源利用率、节省带宽容量成本方面具有显著优势。
[Abstract]:In recent years, frequent natural disasters such as earthquakes and tsunamis around the world pose a severe challenge to the construction of communications infrastructure. Once the communication network fails, it not only causes great economic losses to users and operators, but also restricts the efficiency of disaster rescue. How to improve the network survivability and ensure business continuity has become the common focus of academia and industry. As one of the most promising broadband access technologies, the fiber-wireless fiber-Wireless (FiWi-based) integrated access network not only integrates the advantages of large capacity, strong reliability, low cost and good flexibility of the optical fiber access network. Its potential service switching capability provides a research opportunity for the design of the next generation survivable access network. Therefore, the study of protection mechanism in survivable FiWi access network has important theoretical value and practical significance for the construction of a new generation of anti-destruction communication infrastructure. This paper focuses on the research of protection mechanism in survivable FiWi access network, aiming at the typical problems such as one-sided network survivability evaluation method, low resource utilization rate, inadequate consideration of network planning and operation scenarios, etc. A connection availability protection method is proposed in order to provide necessary theoretical guidance and technical reference for the future construction and development of survivable FiWi access network. First of all, aiming at the application scenario of "complementary" network planning and supplementary planning, the front-end wireless network and back-end optical network belong to different operators and the resource allocation is independent of each other. The local connection availability models for optical connection and wireless connection are proposed, respectively. On this basis, a segment Protection algorithm with Local Connection Availability, splicing protection algorithm for local connection availability is proposed, which optimizes the allocation of resources for optical and wireless connections. The bandwidth capacity consumption of FiWi access network is minimized under the condition of satisfying the requirements of distinguishing connection availability and service bandwidth. Then, aiming at the application scenario where the front-end wireless network and the back-end optical network belong to the same operator and can realize unified resource scheduling in the "new" network planning scheme, a global connectivity availability model of joint wireless and optical networks is proposed. On this basis, a global connection availability path protection algorithm, path Protection algorithm with Global Connection Availability, PPGCAA, is proposed, which aims at minimizing the cost of bandwidth capacity of service providers, and optimizes the allocation of wireless network resources and optical network resources through the combination of wireless network resources and optical network resources. Ensure the service differentiates connection availability and bandwidth requirements. In this paper, the simulation platform is built with VC 6.0 software, and the performance of the algorithm is evaluated, and compared with the protection method in the previous research. The results show that the proposed SPLCA and PPGCA algorithms have significant advantages in reducing network resource consumption, improving resource utilization, and saving bandwidth capacity cost.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1
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,本文编号:1903488
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