光网络立体化保护技术研究

发布时间：2020-11-14 03:17

　　 光网络面临着超大规模、超高速率发展的挑战,超大规模体现在数以万计的节点要实现智能联网,而超高速率体现为高达Tbit/s的光网络每根光纤中波长通道的传输速率,同时随着光网络容量大规模增加和Pbit/s的节点吞吐能力,这些因素使得光纤链路故障就能够造成大量业务的中断,其生存性问题也日趋复杂化。光网络规模的扩大,网络拓扑复杂程度的增加,导致光网络发生随机并发多个链路故障的可能性大大提高,而通常光网络中光纤链路故障的生存性技术主要针对单个链路故障,虽然已有研究多故障保护恢复的相关生存性技术,但是仍无法有效解决光网络随机并发多个链路故障问题。为了解决上述问题,满足多重故障下光网络生存性需求,本文主要针对随机并发多个链路故障的保护技术开展研究,开展理论推导、构建其数学模型、仿真实验验证等工作,取得以下三个方面创新性研究成果:第一、建立了带宽可变光网络的逻辑冗余度和频谱资源保护效率的理论分析模型,在发生单个链路故障情况下和多个链路故障情况下,分别推导出带宽可变光网络的逻辑冗余度下界及其最小值、频谱资源保护效率的上界及其最大值,并在网络保护资源充足的条件下(100%抵御链路故障),证明了:网络的逻辑冗余度下界及其最小值仅由随机并发出现的链路故障数量和网络平均节点度决定,网络的频谱资源保护效率上界及其最大值仅由其网络全连通图中的节点数量和随机并发出现的链路故障数量决定。第二、针对光网络拓扑连通度高、频谱资源相对有限的特点,提出了基于k-边连通、抵御多个链路故障的立体化保护结构及其构造算法APSC和资源分配策略。通过对该保护结构的逻辑冗余度及其资源保护效率的分析,证明了其是抵御带宽可变光网络多个链路故障的最优保护结构;该保护结构保护的随机并发链路故障个数越多,其逻辑冗余度越大,需要更多的保护频谱资源保护故障的业务;该保护结构的平均节点度越大,则其逻辑冗余度越小,网络中更多的工作业务可以共享它的保护频谱资源。仿真结果表明,基于k-边连通的立体化保护结构都能够有效的降低网络逻辑冗余度并提高网络的资源保护效率。第三、针对波分复用光网络中出现的多个链路故障,提出了基于k-边连通、抵御多个链路故障的立体化保护结构构造算法NEMK、整数线性规划模型及其拓扑分值、容量效率和效率比值,另外把立体化、规则化、可扩展性的思想运用到大容量光网络的容错和保护中,提出了基于多面体的立体化保护结构构造方法及其资源分配和多故障保护方法。立体化保护结构的拓扑分值和容量效率仅由拓扑结构决定,保护结构的拓扑分值和容量效率的值越大表示该保护结构的跨接链路越多,是一种先验效率;保护结构的效率比值是由拓扑结构以及该保护结构的保护资源数量和实际保护的工作资源数量决定,该保护结构的效率比值越大表示保护结构的保护资源的利用率越高,是一种后验效率。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：

多相关的理论研宄与试验，尝试从不同角度提出和验证新的解决方案。２００５年??研宄人员在文献［３６］中对多域光网络中的故障类型进行了研究，并进行了分类，??如图１．２所示，根据故障的范围可以分为域内故障、域间故障（无并发）、域间??１０??

图２．２静态网络情况下，泛欧（：０３丁２３９网络的逻辑冗余度和基于泛欧（：０５丁２３９网络的全连??通图的逻辑冗余度比较??图２．２中基于泛欧ＣＯＳＴ２３９网络的全连通图的逻辑冗余度实际上是１１个节点??的链路可恢复带宽可变光网络的逻辑冗余度最小值，其全连通图的平均节点度是??１０，泛欧ＣＯＳＴ２３９网络的平均节点度是５０／１１，泛欧ＣＯＳＴ２３９网络在抵御单个链??路故障、两个链路故障和三个链路故障时的逻辑冗余度均大于该最小值，这同样??说明链路可恢复带宽可变光网络的平均节点度越大，网络逻辑冗余度越小，光网??络中的保护频谱资源能为更多的工作业务所共享。??泛欧ＣＯＳＴ２３９网络在抵御单个链路故障、两个链路故障、三个链路故障时的??逻辑冗余度依次增大，这同样说明链路可恢复带宽可变光网络的随机并发链路故??障个数越多

ｆ正则且ｈ?（边）连通的保护结构构的子集和完全规则形式。??示有１０个节点和２２条链路的网络拓扑，假设谱资源，同时每条链路具有相同的总频谱资路故障，选取其中最苛刻的一种情况，即链路的保护结构是一个３－边连通保护结构体，其?ＤＨ，ＥＨ，?Ｅｌ，?ＦＧ，?ＦＪ，?ＧＪ，?ＨＩ，?ＩＪ是保护结构体上工作频谱资源在这些链路上，在考虑所有可能位的保护频谱资源在这些链路上，才能保证所链路故障的情况下是１００％可被保护；ＣＤ，?ＣＦ，的跨接链路，只需各配置３个单位的工作频谱些链路上。对于两个链路故障ＡＢ，ＢＣ，可以进行保护。??
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本文编号：2883007