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光突发交换网络中路由和波长分配问题的研究

张奭  
【摘要】:光突发交换(OBS:Optical Burst Switching)是一种介于光路交换和光分组交换之间的光交换技术。与光路交换相比,OBS采用的单向预留协议提高了波长带宽的利用率,可以更好的支持突发性很强的IP业务;与光分组交换相比,OBS为用户提供“光路”服务,避免使用复杂的光存储器件和光逻辑器件,更易于利用现有的技术实现。 本文研究OBS网络中的路由和波长分配(RWA)问题,主要工作包括: ● 波长转换范围受限条件下OBS网络中的RWA算法 在波长转换范围受限的OBS网络中,波长使用范围限制是造成突发阻塞的主要因素。针对OBS的分布式控制特点和单向预留协议所固有的盲目性,本文提出了一种波长转换范围受限条件下OBS网络的RWA算法,称之为基于指定光路的RWA(PL-RWA)。PL-RWA预先为每一个源宿结点对指定备选的光路集合,任意两个备选光路没有公共的波长链路。源宿结点对(s,d)的数据突发(DBs)尽可能的使用其备选光路集合中的光路,从而使DBs的传输尽可能的“各行其道”,以削弱OBS网络光路建立过程中的盲目性,减少波长使用范围限制造成的突发阻塞。当没有空闲的备选光路可用时,再实时按照常规RWA算法为DBs分配其它的光路。备选光路的选择和网络拓扑、可用波长数以及网络中突发业务的分布有关,本文分别用一个整数非线性规划和一个整数线性规划模型描述备选光路的选择问题,并给出了一种基于禁忌搜索的求解大规模问题的启发式算法。 ● 全范围波长转换条件下OBS网络中的路由算法 当OBS网络具备全范围波长转换能力时,光路的波长一致性限制被完全消除,路由算法成为影响OBS网络阻塞性能的主要因素。现有的路由算法通常以源宿结点对间的最短路径作为DBs的路由。这种路由算法存在两个问题:一、如果多个源宿结点对间的路由存在公用链路,在非对称的网络中,或网络业务量分布不均匀时,容易造成链路负载不均衡,加大突发阻塞概率。二、现有的路由算法很少考虑网络的失效保护问题,当发生网络故障时,无法及时调整DBs的路由,容易造成大量DBs丢弃。针对这两个问题,本文提出了两种分布式路由算法:基于蚂蚁系统的路由算法AS-R和基于概率的路由算法PR。 - 基于蚂蚁系统分布式路由算法AS-R:宿结点通过BCP-ACK消息指示一次成功的DB传输,BCP-ACKs按突发控制分组(BCP)相同的路径返


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