自感知的光交换网络抗毁技术研究

发布时间：2019-04-27 15:30

【摘要】：以波分复用技术为基础的光交换网络在整个信息网络中处于核心骨干地位，是网络业务进行端到端传输的“大动脉”，承担着业务高速可靠传输的重任。特别是随着大数据时代的到来，海量不同粒度的异构业务数据将涌入起骨干核心作用的光交换网络中来承载。此时光交换网络的任意一条链路发生故障，都将导致业务大量丢失，从而带来通信的大面积瘫痪或长时间中断。可见，高抗毁性能和动态可重构能力对宽带网络的建设及应用至关重要。网络的抗毁能力直接决定了网络传输的性能，抗毁技术是现代计算机及通信网络重要而具有现实意义的基础性、前沿性课题，其研究的突破将会极大地推动相关产业的发展。为此，，本文围绕网络故障后业务恢复的全过程，瞄准抗毁技术的共性关键问题，面向以自感知为底层技术的新型光交换网络，对快速单故障定位、准确多故障定位、关键链路动态保护、业务感知区分保护等开展了深入地研究，其具体研究成果包括以下几方面内容： (1)针对现有研究中存在故障定位时间长和对业务分布依赖高等问题，提出一种光路状态感知下的单故障快速定位机制。该机制综合考虑光交换网络的长距离、高速率以及透明特性，根据网络分簇约束条件，以最小支配集理论为基础，建立两级网络模型。并根据算法特点，定义了适用于该算法的“矩阵与”运算，故障后簇头节点以及汇聚节点通过对各节点发送的矩阵进行“矩阵与”运算，从而实现快速准确的故障定位。仿真实验表明，该机制在不同业务分布模型下，能以较低的复杂度和资源开销，有效降低对业务分布的依赖，极大地提升了故障定位率，减少了故障定位时间。 (2)为解决骨干光网络中多故障并行准确定位难题，提出一种多纤中断感知的故障定位机制。首先根据骑士巡游理论建立网络模型，采用带有约束条件的网元抽象方法将网络结构映射到有洞棋盘上；然后通过周期性发送探测信号动态地感知收集有效光路的路径信息；最后迭代地进行链路匹配判定故障链路。理论分析以及仿真实验表明，所提出的机制能够准确地定位网络中多个并发的链路故障，且时间复杂度较低，具有较强的扩展性。 (3)为对网络中动态的关键链路提供快速低开销保护，提出一种融合网络编码理论的关键链路感知智能p圈保护策略。该策略联合关键链路产生的静态和动态因素，通过圈上节点对备用数据的线性编码，建立整数线性规划模型选择出静态环境下的最优保护圈，并根据网络中链路关键性的动态变化，使用启发式的圈构造算法生成、扩张、收缩保护圈，从而对感知到的关键链路提供智能自适应的高可靠保护。仿真实验表明，所提策略通过贡献因子的调节能尽可能地将待保护关键链路置为p圈的跨接链路，从而获得较低的阻塞率，能极大地提升资源保护效率，有效地降低故障恢复时间。 (4)为将IP业务准确分类，并根据所分优先级类别进行高效合理的区分保护，提出一种业务属性感知的区分保护策略。定义信息重要度来评估业务特征对业务分类的贡献大小，并将其与贝叶斯理论相结合建立业务优先级分类模型，然后考虑不同级别业务的服务质量参数，采用波长分层拓扑合理调用波长分配，提供高质量的差异化区分保护。仿真实验表明，所提策略实现了高精度的业务分类，能对受损业务进行均衡分配，且比传统的区分保护策略有更高的资源利用率和更低的网络阻塞率。
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【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.1

【参考文献】