WDM网络多播业务量疏导和保护算法研究

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1、电子科技大学博士学位论文WDM网络多播业务量疏导和保护算法研究姓名：廖露华申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：李乐民20070628中文摘要接请求动态到达和离开。本文主要研究WDM网状网中动态多播业务量的疏导问题。第二章针对网络节点不具有光域波长变换能力，且节点光收发器数目以及光纤波长数目受限的情况，研究多播业务量疏导问题。首先分析了具有多播分光和疏导能力的交叉连接结构(MGC．OXC)以及多播业务量疏导的约束和目标。然后提出几种动态业务疏导策略和基于光树的多播业务量疏导算法LTIG，为WDM

2、网中动态到达的低速多播业务连接请求，进行实时疏导、路由和波长分配(GRWA)计算。在WDM网状网中分光器件稀疏配置下研究低速多播业务疏导需要考虑多种约束条件，如分光能力、疏导能力、波长数目、波长连续性、光收发器数目等等，实质是低速业务疏导与多播路由树构造的联合优化问题。在具有光域分光和电域疏导的混合网络中，各种节点共存，为统一考虑这些节点对疏导路由计算的影响，我们对节点进行模型抽象，然后设计～组代价对模型的疏导路由综合取舍。第三章提出了一种新的辅助疏导图模型，这种分层的辅助图可以描述多播节点的分光特性和疏

3、导能力，包含光纤上波长通道信息、节点处空闲可调协光收发器信息、以及每个波长上带宽利用情况，并可以根据网络资源使用情况调整模型中各种边代价值。基于辅助疏导图模型提出一种新的动态多播业务量疏导算法EMGA。仿真表明EMGA算法可以有效利用WDM各种网络资源为低速动态多播业务请求进行疏导计算，具有较低的业务阻塞概率。WDM技术提高链路传输容量的同时，也使网络抗毁问题目渐突出。由于每个波长传输容量可以高达吉比特／秒，光网络中承载了大量业务，任何网络故障(如链路断裂、节点故障1会导致巨大损失。因此，需要在WDM光网

4、络中引入有效的生存性机制。光网络生存性机制主要包括保护(Protection)和恢复(Restoration)两大类。保护是指事先为请求业务预留备用资源，当故障发生时，该业务可以由预留的保护资源承载。恢复是指并不事先为请求业务预留备用保护资源，当故障发生后，动态地寻找当前网络中的冗余资源来承载受故障影响的网络业务。由于保护策略具有较短的故障恢复时间，满足实时业务的需求，因此很多研究是基于保护策略的。本文主要研究了网状WDM光网络中动态多播业务的抗毁保护设计问题。由于WDM光网络的资源有限，要求每个工作树与

5、保护树完全无重叠地使用资源是不现实的。因此结合考虑树状路由的特点实现多播树的分段保护。为提高光网络抗毁性能，IETF引入共享风险链路组(SRLG)概念，以描述实际网络中光纤链路由于共享相同物理设备(如管道、光缆)而具有的故障相关性。本文第四章研究网状WDM光网络中基于SRLG约束的多播业务保护问题，提出动态多播共享段保护算法DSSPM。该算法为动态多播业务请求寻找最小代价工作光树，并依据工11中文摘要作光树上多播分光节点划分工作段，为每个工作段提供失效风险分离的保护段。根据当前网络状态合理设置链路代价，考

6、虑网络负载均衡度和资源共享度。仿真表明DSSPM算法在WDM网络单SRLG故障下，为网络多播业务连接提供有效保护，具有较好的资源利用率和阻塞概率性能。随着网络规模的不断扩大和业务量的不断增加，发生双链路甚至多链路失效的可能性增加，失效导致的破坏性影响也增大。针对WDM光网络中双链路失效下单播业务保护的研究中，完全保护设计为每个业务同时分配一条工作通路和两条链路分离的保护通路，所需备份资源通常是工作资源的2．3倍。很多用户可能无法接受这种高消费的保护措施，因此可以考虑不事先预留多条保护路径的各用资源，而是根

7、据网络业务连接和失效情况进行局部资源重配置。第五章研究WDM网状网中的多播业务共享保护和局部资源重配置方案。分析了失效链路导致的网络不稳定性和多播业务连接的未保护情况，在此基础上提出一种新的具有资源重配置功能的动态多播业务共享保护算法ssPR。算法为网络多播业务提供工作光树和分段共享保护，并在发生链路失效，业务进行保护切换的同时，完成局部资源重配置。仿真表明SSPR算法可以有效降低网络中未被保护的多播业务连接数，在相继多链路失效情况下合理分配备用资源，提高网络抗毁性能。WDM光网络中的多播保护设计比单播保

8、护设计更具挑战性。一方面，网络链路失效对多搔业务连接产生的影响比单播业务连接更大，一条失效链路下游的多个目的终端会同时接收业务失败；另一方面，网络支持多播业务保护比单播业务保护需要预留更多的备用资源。为了降低动态多播业务阻塞概率，需要考虑如何使网络配置尽量少的备用资源来保护尽量多的业务连接。多播树的一个明显特点是树上各链路在发生失效时对多播业务流的影响是不一样的。定性地看，越靠近树根的链路越重要，失效后被中断的业务流也越多。因