弹性光网络中基于共享保护的虚拟光网络映射算法研究
发布时间：2020-07-12 10:16
【摘要】：近年来,随着视频会议、高清电视和云计算等新兴业务的不断涌现,网络带宽资源需求迅速增长,传统的网络架构面临着严峻的挑战。基于光正交频分复用技术的弹性光网络采用了灵活的带宽分配方式,将带宽资源分割为较小的频谱粒度,根据业务大小自适应分配频隙数和选择调制格式,从而缓解了带宽资源紧缺的压力。网络虚拟化技术是通过将底层网络的资源抽象成资源池,为异构的虚拟网络分配资源。将网络虚拟化技术运用到弹性光网络中可以有效地提高网络的可拓展性,促进物理设备共享。然而受到弹性光网络中频谱的连续性和一致性的约束条件,使得虚拟网络映射问题极难解决。此外,网络中的光纤链路由于老化或人为等原因会造成一定概率的故障发生,使得正在传送网传输的业务发生故障,从而给社会造成巨大的经济损失。因此如何在弹性光网络中保障虚拟网络的生存性并合理地分配资源成为了重要的研究课题。本文研究了虚拟网络在弹性光网络中的映射方法,并针对底层网络中光纤链路的概率性故障,为虚拟网络提供了安全性保障策略。首先,为了解决虚拟网络映射中链路映射过长,从而造成的频谱资源消耗过多的问题,论文第三章提出了一种基于节点间距离和频谱离散度感知的生存性虚拟光网络协同映射策略。该策略首先通过分析物理节点所具有的计算资源以及该节点在整个物理网络拓扑中所占位置远近,设计了新的节点评估公式,从而保障了虚拟节点映射到底层网络中的聚集程度。在链路映射过程中,提出了频谱离散度的概念,通过比较候选路径的频谱离散程度,以便选择产生频谱碎片较少的路径映射。同时,为了保障虚拟网络在单链路故障的情况下的生存性,该策略在共享保护的基础上提出了频谱最大共享的保护策略,提高了保护路径上的频谱共享度。仿真结果表明本文所提的映射算法不仅可以降低带宽阻塞率,而且还很好地提高了频谱资源利用率。其次,针对实际生活中光纤链路的概率性故障造成的虚拟网络的安全性得不到保障的问题,论文的第四章提出了一种基于安全性感知的差异化虚拟光网络映射策略。该策略首先设计了一个综合考虑物理节点对之间跳数和相邻链路带宽大小的物理节点权重公式,避免虚拟节点之间映射的位置较远,并提出了路径频谱资源使用均衡的链路映射机制,最小化瓶颈链路的数量。当单路径无法传输时,为了提高虚拟网络请求的接受率,该策略设计允许路径分割的资源分配机制。在路由选择中更新链路代价函数,并且考虑时延差,保障了时延敏感业务的安全性,同时节约频谱以便服务更多的后续虚拟网络请求。除此之外,当网络无法满足业务的安全性要求时,该策略通过配置共享保护路径来提高虚拟网络请求的接受率。仿真结果表明本文所提策略在概率故障环境中能够降低带宽阻塞率,提高频谱资源利用率和虚拟光网络接受率。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1
【图文】：
之间有一定的频谱资源作为保护频隙。然而由于网络中业务速率的大小不一，这固定粒度的频谱信道会导致大量的资源浪费，很难满足如今的带宽需求[6]。如：于一个 25Gbps 的业务，由于波分复用网络中频谱信道的最小粒度为 50GHz，因需要为其分配一个 50GHz 的频谱信道，业务只占用了一半的频谱信道，由于另一的频谱信道不能被其他业务所占用，这样就相当于浪费了一半的频谱信道。此外对于一个 60Gbps 的业务，如果只分配一个频谱信道，很明显这样不满足业务速大小的需求，WDM 网络需要为其分配两个频谱信道，消耗了 100GHz 频谱，对60Gbps 的业务，这样的分配方式浪费了 40GHz 的频谱信道。不仅如此，为了避信号之间的相互干扰，两个频谱信道还需要一定大小的频谱资源作为保护频隙。此可知，WDM 网络这种固定粒度的频谱栅格的资源分配方式在很大程度上造成频谱资源浪费，这与日益增长的带宽需求极不符合[7]。因此，设计一个灵活频谱配的网络架构来提高频谱资源利用显得迫不及待。
重庆邮电大学硕士学位论文 第 1 章 引言络中固定资源的利用率[9]。如图 1.2(b)所示是两种网络为两个大小分别为 25Gbps 和50Gbps 的业务分配频谱信道的对比图，对于小于 50Gbps 的业务，波分复用网络均为其分配一个频谱信道，而弹性光网络能够依据业务大小灵活地分配频谱信道。除此之外，弹性光网络依据业务的实际传输距离自适应地选择调制格式，从而减少频谱信道的使用。因此，在提高频谱利用率方面，弹性光网络被认为是极具有前景的网络架构[10-11]。
同时信息流的传输需要物理层一些设备的支撑。假设业务的传输如图1.3 所示，建立一条从节点 a 到节点 c 的光路，即 a-b-c。在节点处消耗的主要物理设备有带宽可变的转发器、带宽可变波长交叉连接器；在光纤链路上消耗的设备主要有光放大器以及光纤。图 1.3 业务传输过程示意图
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1
【图文】：
之间有一定的频谱资源作为保护频隙。然而由于网络中业务速率的大小不一，这固定粒度的频谱信道会导致大量的资源浪费，很难满足如今的带宽需求[6]。如：于一个 25Gbps 的业务，由于波分复用网络中频谱信道的最小粒度为 50GHz，因需要为其分配一个 50GHz 的频谱信道，业务只占用了一半的频谱信道，由于另一的频谱信道不能被其他业务所占用，这样就相当于浪费了一半的频谱信道。此外对于一个 60Gbps 的业务，如果只分配一个频谱信道，很明显这样不满足业务速大小的需求，WDM 网络需要为其分配两个频谱信道，消耗了 100GHz 频谱，对60Gbps 的业务，这样的分配方式浪费了 40GHz 的频谱信道。不仅如此，为了避信号之间的相互干扰，两个频谱信道还需要一定大小的频谱资源作为保护频隙。此可知，WDM 网络这种固定粒度的频谱栅格的资源分配方式在很大程度上造成频谱资源浪费，这与日益增长的带宽需求极不符合[7]。因此，设计一个灵活频谱配的网络架构来提高频谱资源利用显得迫不及待。
重庆邮电大学硕士学位论文 第 1 章 引言络中固定资源的利用率[9]。如图 1.2(b)所示是两种网络为两个大小分别为 25Gbps 和50Gbps 的业务分配频谱信道的对比图，对于小于 50Gbps 的业务，波分复用网络均为其分配一个频谱信道，而弹性光网络能够依据业务大小灵活地分配频谱信道。除此之外，弹性光网络依据业务的实际传输距离自适应地选择调制格式，从而减少频谱信道的使用。因此，在提高频谱利用率方面，弹性光网络被认为是极具有前景的网络架构[10-11]。
同时信息流的传输需要物理层一些设备的支撑。假设业务的传输如图1.3 所示，建立一条从节点 a 到节点 c 的光路，即 a-b-c。在节点处消耗的主要物理设备有带宽可变的转发器、带宽可变波长交叉连接器；在光纤链路上消耗的设备主要有光放大器以及光纤。图 1.3 业务传输过程示意图
【参考文献】
相关博士学位论文 前1条
1 卿苏德;网络虚拟化映射算法研究[D];北京邮电大学;2013年
相关硕士学位论文 前2条
1 嵇t
本文编号：2751801
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2751801.html
