弹性光网络中基于路径保护的方法研究

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近年来,随着云计算、高清电视、物联网的兴起,使得现有的光通信网络传输能力正面临着前所未有的挑战。相比于传统的波分复用网络,弹性光网络通过两种技术提高网络频谱资源利用率:其一是使用更细粒度的频谱去承载网络业务;其二是可以根据业务请求传输距离的长短选择不同的调制格式。由于自然灾害、环境因素和设备老化等的影响,使得弹性光网络易发生故障,且光纤的传输容量可以达到400Gbps甚至1Tbps,故弹性光网络中单链路故障可能会造成大量业务的中断以及数据的丢失。此外,弹性光网络中路由和频谱分配问题受限于频谱连续性和一致性约束,所以路由和频谱分配问题是弹性光网络中重要的研究课题。论文研究了弹性光网络中基于路径保护的生存性路由频谱分配算法,针对单路径保护技术和多路径保护技术分别提出了提高频谱利用率的共享保护策略。首先,为了解决弹性光网络单路径保护技术中频谱碎片化严重和频谱利用率低等问题,论文第三章提出一种基于频谱碎片感知和保护带宽重构的生存性单路径共享保护策略。该策略通过区分业务持续时间,针对不同持续时间范围内的业务分别采用首次命中和末端命中的频谱分配方式,以此减少频谱碎片的产生。在为业务的保护路径分配频谱资源时,通过重构保护路径上多个不连续的可用共享频谱块,最小化消耗的空闲频谱数,达到提高保护带宽共享度的目的。仿真结果表明:本文所提改进型共享路径保护策略可以提高带宽利用率,降低带宽阻塞率。其次,针对弹性光网络生存性多路径中保护带宽共享度低的问题,论文第四章提出一种基于频谱可用性和保护带宽共享度感知的生存性多路径策略。在单路径保护中,该策略根据链路频谱共享度调整保护路径的链路代价函数,通过选择代价最小的保护光路,提高保护带宽共享度。若单路径保护失败,则设计多路径的保护策略,该策略采用自适应多路径频谱分配策略,并且引入共享保护机制,减少空闲频谱资源的使用。最后,若业务发生阻塞,该策略将对工作路径分配在次优路径上的业务进行重配置,进一步提高保护带宽共享度。仿真结果表明:该策略可以减少多路径频谱分配阶段所分配的频隙数目,并且可以降低网络带宽阻塞率。
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