多层通信网络业务流疏导问题研究

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1、摘要光传送网(OpticalTraIlsportNetwork，OTN)包括基于SDH的第一代光网络和基于wDM／DwDM的第二代光网络，它为当前的通信业务提供了巨大的带宽容量，已发展成为通信网的骨干网络。IP／MPLSoverOTN代表了下一代网的发展方向，并使传输网络结构呈现出多种层次的特征。无论SDH还是WDM网络，现阶段的交换机制仍属于电路交换，其本质是以固定颗粒度为通信业务分配带宽，而IP的交换机制是分组交换，可给数据业务流分配任意粒度的带宽，因此业务流疏导问题是当前洲PLSoveroTN的研究热点，它直接影响到网络资源的优化利用、网络的吞吐量性能及业务流的服务质量。本文对IP／

2、MPLSoverwDM和刀P／MPLSovcrSDHoverWDM网络中的业务流疏导问题进行了深入研究，提出了新的适合于多层网络结构的业务流疏导模型，给出了业务流疏导策略和相关算法，主要工作包括：1．皿帆S钾erwDM光网络的动态路由优化模型及选路算法IP／MPLSoverWDM网络以光路承载具有不同带宽颗粒度的标记交换路径(LabelS谢tchedP础，LSP)，WDM层通过路由和波长分配算法(RomiIlg卸dwa_velengtllAssi割me鸲RWA)为碑／MPLS层建立光路，同一职／MPLS层结点对之间不同的链路在wDM层具有不同的光路路径或波长。一条光路在wDM层的路径反映出

3、该光路对wDM层光纤链路上波长资源的消耗情况。在动态业务环境下，随着LSP的建立或拆除，光路的可用带宽也在改变，因此光路的代价应当由光路所占用的wDM层波长链路总代价和光路可用带宽共同决定。论文第2章根据这一思想设计了IP／MPLSov盯wDM网络中最小化全网光路总代价(M“mizingt11eTotalCostofLiglllpatlls，MTCLP)的动态路由优化模型，结合该优化模型和分层图模型，提出MTcLP的综合选路算法，较之两种代表性的光网络选路算法一MinTH和MinLP，MTcLP对动态LsP连接请求具有更低的阻塞率和波长链路资源的消耗。2．光收发器受限的MPLsoverwD

4、M光网络中多优先级LsP选路算法波长一致性约束下的原始分层图模型主要用于全光网R、^，A问题的求解，当其应用于MPLSoverwDM网络时，存在两个缺陷：(1)模型中各波长平面互不连通，在一个LSP需要被多跳光路承载的情况下，分层图模型要求这些光路的波长必须相同，但通过O．E．O转换，承载LSP的多跳光路的波长允许不一致，而且GMPLs规定波长本身可以被作为标记，因此采用原始分层图模型的LsP选路就增大了网络阻塞率：(2)原始分层图模型不考虑MPLS层和WDM层之间的光收发器资源，但在实际网络中，光收发器数通常是受限的，因此可用光收发器数可能成为LSP选路的制约瓶颈。针对这两个缺陷，论文在

5、第3章首先提出一种扩展分层图模型，将光收发器等效为一种链路资源，针对不同LSP具有不同Qos要求的特性，对LSP进行了优先级划分，设计了动态业务环境下的多优先级LSP选路算法——区分综合选路算法(Di丘．crentiatingInteFatedRolnjngAlgorithrn，DⅡtA)。DIRA把LsP的端到端时延转换成对承载LsP的光路的跳数约束，综合考虑了对标记交换路径Qos的满足和网络资源的优化利用。在提高网络总的吞吐量，降低有时延约束标记交换路径的阻塞率方面，DIRA具有良好性能。3．融合IP、SDH和wDM网络的三层网络业务流疏导算法就广大运营商而言，现阶段在发展WDM网络的

6、同时，仍需保留SDH网络，通过SDH网络提供的传统语音业务来保证网络收益，而且sDH网络本身也可以通过SDHoverwDM进行扩容。第4章提出一种融合口overSDH、IPoverWDM及SDHoverwDM的三层网络结构，基于整数线性规划设计了这种三层网络结构下的业务流疏导问题的优化模型，并在小型网络中利用优化软件对模型进行了求解。由于三层网络业务流疏导问题是NP—complete问题，我们给出了三种启发式算法叫S．IRA^DT、MAF．IRAMN和LCBRF—IRAMN来求解大规模三层网络的业务流疏导问题。4．三层网络中的虚拓扑优化重构三层网络中sDH和IP层的拓扑都是可重构的，它们由

7、特定的疏导算法基于某一业务矩阵生成，而采用贪婪算法的启发式疏导算法极易使网络资源(比如光纤链路上的波长、层间接口设备等)的利用陷入“局部最优”。针对此问题，第5章提出全局路径最优供给策略(s仃ateg)rofGlobalPamProvisioIl’straGPP)实现虚拓扑重构。straGPP在保证没有业务流损失的前提下，利用禁忌搜索算法来进一步优化网络资源配置。关键词：光传送网蜊PLSweroTN多层网络业务流疏导选路