### 改进的P-cycle容量优化算法
#### 摘要与引言
本文献介绍了一种改进的P-cycle容量优化算法（ICOA），旨在提高资源利用率并优化光网络中的保护机制。随着光学传输网络的快速发展及其在铁路通信系统中的核心作用日益凸显，对关键业务用户而言，即使是短暂的服务中断也可能导致灾难性的后果。特别是在高数据传输率的光网络中，一旦遭到破坏将造成巨大的损失，并带来严重的社会影响。因此，开发更为实用、高效的保护与恢复技术成为推动光网络进一步发展与完善的关键。
1998年，W.D.Grover 和 D.Stamatelakis等人首次提出了P-cycle的概念。P-cycle提供了一种新的途径来保障光网络的生存能力，被概括为“环状速度与网状效率”。具体来说，配置P-cycle一般有两种方式：完全优化算法与启发式算法。其中，P-cycle优化配置启发式算法（POCA）是一种基于启发式的算法，它通过未保护链路比（ULR）来限制P-cycle的长度，并在扩展P-cycle时采用冗余作为准则，从而实现一步完成P-cycle配置并确保100%的光网络保护。
#### ICOA算法
##### ICOA概念
POCA中，候选环的扩展仅依赖于冗余这一条件。然而，在ICOA中，引入了冗余和节点度方差作为选择具备较强扩展能力的候选环的条件。这种改进不仅有助于提升资源利用率，还能够更有效地扩展P-cycle结构，进而增强网络的整体性能。
- **冗余**：衡量P-cycle在网络中的备份资源量，较高的冗余意味着更强的故障恢复能力。
- **节点度方差**：反映了网络中各节点连接程度的变化范围，低节点度方差表示网络更加均衡地分布着连接，有利于提高网络的整体稳定性。
ICOA通过综合考虑这两个指标来选择候选环，能够在保证网络保护能力的同时，有效减少不必要的资源消耗，从而达到更高的资源利用效率。
##### ICOA算法流程
ICOA算法的具体流程如下：
1. **初始化阶段**：根据网络拓扑结构，初始化必要的参数，如节点列表、链路列表等。
2. **候选环生成**：依据特定规则（如冗余和节点度方差）生成一系列候选环。
3. **环选择与扩展**：
- 计算每个候选环的冗余和节点度方差值。
- 选择具有较高冗余且节点度方差较低的候选环进行扩展。
4. **资源分配**：为选定的环分配相应的资源，包括带宽和其他必要配置。
5. **评估与优化**：评估整个网络的性能，并根据需要进行进一步的优化调整。
通过以上步骤，ICOA算法能够在保证网络保护能力的同时，显著提高资源利用率。
#### 结论与展望
ICOA算法通过对冗余和节点度方差的综合考量，有效地提高了P-cycle的扩展能力和资源利用率，进而增强了光网络的保护机制。未来的研究方向可以着眼于ICOA与其他保护机制的结合，以及在不同网络规模和应用场景下的适应性分析，以期进一步提升光网络的可靠性和经济性。
