弹性光网络中组播路由和频谱分配研究
发布时间：2020-11-02 21:07
随着多媒体和云计算等高带宽服务需求的不断增加,通信带宽的逐年剧增给当前通信网带来了巨大的挑战。传统的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)网络由于其粗糙的颗粒度分配,导致频谱利用率不高。针对以上问题,研究者们提出具有大容量、高速率和频谱灵活等特性的弹性光网络。在弹性光网络中,频谱资源被分割成较小的栅格粒度,可以根据请求大小动态地分配频谱资源,有效地提高了频谱利用率。另一方面,组播是网络中一种重要的传输方式,被广泛应用于支持如云计算、物联网、视频会议等应用,成为互联网流量的重要组成部分。相对于传统的IP层组播,光层组播避免了光电光转换,可以为组播提供更好的支持。然而,由于弹性光网络在频谱分配时受到诸多的约束,如:频谱连续性、频谱一致性约束等,使得弹性光网络中的组播路由和频谱分配问题更加复杂。论文对弹性光网络中的组播路由和频谱分配问题进行研究。针对稀疏分光配置下的组播路由和频谱分配问题,论文在第3章进行了深入研究。综合考虑了调制方式、网络中具有组播能力(multicast capable,MC)节点个数、组播节点选取等因素,提出有效的预计算最短路径树的组播路由和频谱分配算法(PSPT-DMRSA),在组播路由之前,在网络中预先放置适当的MC节点,然后建立源节点到目的节点的最小生成树,以减少整个组播请求所占用的链路条数和传输距离。此外,频谱资源分配时采用距离自适应的调制方式。仿真结果表明:所提的算法在频谱资源利用率和带宽阻塞率方面获得了较优的性能。链路动态的建立与拆除过程使得可用的频谱资源离散化,不可避免的产生频谱碎片。对于具有时延容忍的大容量数据传输,论文在第4章提出了持续时间感知的大容量数据组播路由和频谱分配算法。在二维时间频谱域中,综合考虑业务的到达时间、截止期限和业务的数据量,通过改变分配给业务的带宽来控制业务的持续时间,使得相邻业务的持续时间差值最小,减少网络中频谱碎片的产生。仿真结果表明:论文所提的算法可以有效地降低业务阻塞率,提高频谱资源利用率。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：
重庆邮电大学硕士学位论文 第 3 章 稀疏分光弹性光网络的组播路由和频谱分配策略 1 2.5,100 Gb/s，可选的调制方式为 BPSK、QPSK、8QAM 和 16QAM 四种，对比算法 MF 则固定其调制方式为 BPSK。在动态网络配置问题中，请求的到达服从泊松过程，在泊松过程中，每个时间段内到达的请求数量均值为 ，每个请求的持续时间服从一个均值为1 的负指数分布，网络负载为 Erlangs，在仿真中本文设置业务平均持续时间为 1，所以 =1，通过改变业务到达率 来改变网络负载，此外，在每次仿真中设定总的请求个数为100000 个。3.4.3 仿真结果分析
(a) NSFNET (b) US Backbone图 3.7 不同的算法所对应的最大已使用频隙序号(MC-rate=0.5)图 3.7 分别表示在 MC 比率为 0.5 时不同的算法在两种拓扑下最大已使用频隙序号随请求数量的变化情况。随着组播请求数量的增加，PSPT-DMRSA 算法相比DMRSA 算法和 MF 算法最大已使用的频隙序号最少，这是由于采用距离自适应的调制方式可以选择较高的调制等级，进而减少单个组播请求所需的频隙数目，此外，PSPT-DMRSA 算法所采用的组播树结构可以有效减少组播树中的分支，增加不同路径间的公共链路，减少了一个组播请求在单一链路中多次传输的情况。此外需要说明的是，本文只对比了 MC 比率为 0.5 时的情况，并没有列出在 MC 比率分别为0.1和 0.3 时的不同算法性能之间的对比，因为对比图 3.6(a)和图 3.7(a)可以发现，在MC 比率为 0.1 时 PSPT-DMRSA 算法的性能优于在 MC 比率为 0.5 时的另外两种算法，所以本文并没有一一列举在MC 比率为 0.1 和0.3 时不同算法性能的对比。
(a) NSFNET (b) US Backbone图 3.7 不同的算法所对应的最大已使用频隙序号(MC-rate=0.5)图 3.7 分别表示在 MC 比率为 0.5 时不同的算法在两种拓扑下最大已使用频隙序号随请求数量的变化情况。随着组播请求数量的增加，PSPT-DMRSA 算法相比DMRSA 算法和 MF 算法最大已使用的频隙序号最少，这是由于采用距离自适应的调制方式可以选择较高的调制等级，进而减少单个组播请求所需的频隙数目，此外，PSPT-DMRSA 算法所采用的组播树结构可以有效减少组播树中的分支，增加不同路径间的公共链路，减少了一个组播请求在单一链路中多次传输的情况。此外需要说明的是，本文只对比了 MC 比率为 0.5 时的情况，并没有列出在 MC 比率分别为0.1和 0.3 时的不同算法性能之间的对比，因为对比图 3.6(a)和图 3.7(a)可以发现，在MC 比率为 0.1 时 PSPT-DMRSA 算法的性能优于在 MC 比率为 0.5 时的另外两种算法，所以本文并没有一一列举在MC 比率为 0.1 和0.3 时不同算法性能的对比。
【参考文献】
本文编号：2867573
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：
重庆邮电大学硕士学位论文 第 3 章 稀疏分光弹性光网络的组播路由和频谱分配策略 1 2.5,100 Gb/s，可选的调制方式为 BPSK、QPSK、8QAM 和 16QAM 四种，对比算法 MF 则固定其调制方式为 BPSK。在动态网络配置问题中，请求的到达服从泊松过程，在泊松过程中，每个时间段内到达的请求数量均值为 ，每个请求的持续时间服从一个均值为1 的负指数分布，网络负载为 Erlangs，在仿真中本文设置业务平均持续时间为 1，所以 =1，通过改变业务到达率 来改变网络负载，此外，在每次仿真中设定总的请求个数为100000 个。3.4.3 仿真结果分析
(a) NSFNET (b) US Backbone图 3.7 不同的算法所对应的最大已使用频隙序号(MC-rate=0.5)图 3.7 分别表示在 MC 比率为 0.5 时不同的算法在两种拓扑下最大已使用频隙序号随请求数量的变化情况。随着组播请求数量的增加，PSPT-DMRSA 算法相比DMRSA 算法和 MF 算法最大已使用的频隙序号最少，这是由于采用距离自适应的调制方式可以选择较高的调制等级，进而减少单个组播请求所需的频隙数目，此外，PSPT-DMRSA 算法所采用的组播树结构可以有效减少组播树中的分支，增加不同路径间的公共链路，减少了一个组播请求在单一链路中多次传输的情况。此外需要说明的是，本文只对比了 MC 比率为 0.5 时的情况，并没有列出在 MC 比率分别为0.1和 0.3 时的不同算法性能之间的对比，因为对比图 3.6(a)和图 3.7(a)可以发现，在MC 比率为 0.1 时 PSPT-DMRSA 算法的性能优于在 MC 比率为 0.5 时的另外两种算法，所以本文并没有一一列举在MC 比率为 0.1 和0.3 时不同算法性能的对比。
(a) NSFNET (b) US Backbone图 3.7 不同的算法所对应的最大已使用频隙序号(MC-rate=0.5)图 3.7 分别表示在 MC 比率为 0.5 时不同的算法在两种拓扑下最大已使用频隙序号随请求数量的变化情况。随着组播请求数量的增加，PSPT-DMRSA 算法相比DMRSA 算法和 MF 算法最大已使用的频隙序号最少，这是由于采用距离自适应的调制方式可以选择较高的调制等级，进而减少单个组播请求所需的频隙数目，此外，PSPT-DMRSA 算法所采用的组播树结构可以有效减少组播树中的分支，增加不同路径间的公共链路，减少了一个组播请求在单一链路中多次传输的情况。此外需要说明的是，本文只对比了 MC 比率为 0.5 时的情况，并没有列出在 MC 比率分别为0.1和 0.3 时的不同算法性能之间的对比，因为对比图 3.6(a)和图 3.7(a)可以发现，在MC 比率为 0.1 时 PSPT-DMRSA 算法的性能优于在 MC 比率为 0.5 时的另外两种算法，所以本文并没有一一列举在MC 比率为 0.1 和0.3 时不同算法性能的对比。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 程希;沈建华;;一种基于改进蚁群算法的光网络波长路由分配算法[J];电子与信息学报;2012年03期
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1 卢薇;弹性光网络中面向应用的宽带资源分配与调度算法研究[D];中国科学技术大学;2016年
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1 褚兵兵;智能光网络多播路由和波长分配算法的研究[D];南京邮电大学;2016年
2 刘夏荷;基于弹性光网络的组播路由和频谱分配算法研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 李杰;多目标蚁群算法用于弹性光网络静态业务的资源优化研究[D];西安电子科技大学;2015年
本文编号：2867573
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