弹性光网络中双重故障生存性研究

作     者：石鹏涛 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张盛峰

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：弹性光网络 双重故障 自降保护级别 路径分割 预释放 

摘      要：随着万物互联、云计算、视频监控等技术的快速发展,人们对高带宽的需求使得通信网流量增长的趋势愈演愈烈。传统的波分复用光网络遵循固定栅格标准的分配方式,使其在细粒度业务资源的分配上造成了严重的浪费。针对以上问题,研究者们提出了高效地具有灵活分配资源能力的弹性光网络。由于网络中光纤链路承载着巨大的通信流量,单根光纤链路故障带来的损失就不可忽视,双重故障带来的影响可想而知。因此,生存性研究对于光网络来说十分重要。保证光网络生存性的技术主要分为保护技术和恢复技术,两种技术有各自不同的优缺点。论文从保护和恢复技术角度出发,研究弹性光网络如何在双重故障下提高业务的生存能力。首先,为了解决弹性光网络中因业务类型繁多,保护方式单一造成的资源浪费,从而引起业务阻塞的问题,论文第三章提出了一种基于自降保护级别的双重故障保护算法。算法综合考虑传输路由距离、链路负载以及空闲资源状态,在平衡链路负载的前提下为请求选取最合适的传输路径;在为请求计算、分配保护资源的时候,按照业务需求分三种保护级别,分别为双保护路径共享保护、部分保护和无保护。根据到达业务的类型选择不同级别的保护策略,若当前网络可用频谱资源不足以支撑该级别保护策略的实施,则自动降低保护等级。仿真结果表明:本文所提的算法降低了带宽阻塞率,提高了网络的频谱资源利用率。其次,由于双重故障下保护措施的失效也会造成业务的阻塞,而且链路故障概率的不同使得为部分业务配置的保护资源处于闲置状态。就此,论文第四章提出了基于冗余保护资源预释放的路径分割恢复算法。首先判定传输和保护路径并发故障的概率是否在业务可容忍的最大并发故障概率范围内,然后根据传输时间计算业务传输完成度,对同时满足条件的传输中业务进行闲置保护资源的预释放。当网络中出现业务阻塞时,利用Dijkstra算法为请求重路由,以当前业务传输所需最小频隙数为碎片基准,计算各链路的频谱碎片度量系数,确定最大度量系数链路位置。结合重路由链路数目对路径进行分割,在每段使用不同的调制格式匹配资源,从而恢复业务的传输。仿真结果表明:本文所提的算法可以有效地提高阻塞业务的恢复率。