论文研究-SDM光网络中一种新颖的负载均衡共享通路保护算法 .pdf

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SDM光网络中一种新颖的负载均衡共享通路保护算法,屈智宇,黄善国,随着社会需求的不断增加和计算机技术的不断发展,网络业务量爆炸式的增长。为应对未来网络带宽瓶颈,基于空分复用(Space-Division Multipl
山国武技记文在 含属于同 的链路)条件; 共享资源约束:如果两个业务请求的L作路由是链路相关(二者上作路由包含相同的链 路)或者 相关(二者的工作路由包含属于同一 的链路),那么它们的保护路 由将不能共享保护资源 算法描述 如引言中所述,结合目前光网终中算法的相关研究,木文提出了光网 络中·种新颖的负载均衠共享通路保护算法 算法。该算法在业务请求上作路由 和保护路由选择忖使用了备选路由集合的榄念,所有路由的选择都是在某种策咯的指导下, 从备选路由集合中选岀最优的那一条。其中备选路由集合是基于条最短路和 算法, 按照一定的策略计算得到的。此外.在本算法中,还综合考虑了网终 限制,解决了 光网终中 问题。 符号定义 为了更方使描述算法,以下是算法中相关符号的定义及公式: ():源节点为,目的节点为的业务请求; 业务请求()的工作路由 业务请求()的保护路由; :业务请求()的作路由所经过的所有链路的标识的集合; 按照策略得到的条备选工作路由集合, :按照策略得到的备选保护路由集合; λ:网络中一条链路中某个模式所包含的所有个波长中第个波长的占用情况,其计 算式如下: 占用 空闲 条备选工作路由集合中第条⊥作路由的眺数; 条备远工作路由集合中第条工作路由中所有链路的的标识个数; :网络中第条链路的标识; 从选出的备选中含有可用资源且满足各和约束条什的信道集合; :从选出的备选中含有可用(可共享)资源且满足各种约束条件的信道集合; :通过 算法计算出来的备选中含有可用(可共亨)资源且满足各种约束条 件的信道集合; 条备选τ作路由集合中第条工作路由的优先选择权值。该优先杈值综合考虑 了路由限制和跸由剩氽可用资源,其值越大,说明其对应工作路由越容易计算出俣护 路由,从而得到保护,同时剩氽可用模式波长资源也越多。其为α,B是调整系数,其 计算式子如下 山国武技记文在 ∑∑(∑ :利用 算法计算保护路由时,网络中第条链路的杈值,其中γ为调整系数, 其计算式子如下 ∈ ∑(∑!A 其他 算法具体描述 算法为业务请求建立连接的过程大致分为三个部分:计算业务请求的工作路 由,计算业务请求旳保护路由,进行模式波长信道资源分配。为了更好地描述该算法的性能 本文在进行模式波长分型的时候分别采用 和 两种策略做对比。 其中策略,在进行模式波长信道資源分配时首先选择满足条件的第一个选择,而策 賂则是在所有满足条件的选择中随机选择其中一个 算法具体实现步骤如卜 步骤、业务请求()到达,利用条最短路算法计算出条备选工作路由:再分 别计算每条备选路由的优先选择权值,按照值从大到小排序得到条备选工作路 由集 步骤、取中权值最优的路由设为业务请求()的工作路由,搜索中 满足约東条件的可用模式波长信道,按照不同策略为其进行模式、波长信道资源分配,如成 功,则转到步骤:如失败,则将从备选路由集中删除,重复步骤:当 时,则转步骤 步骤、从中删除工作路由和与具有相同标识的路由,剩下的路 由按照值从大到小排序构成保护路由集;从中选择权值最优的设为业务请求的保 护路由 搜索中满足约束条件的可用(可共享)模式波长信道,按照不同策略为其 进行模式、波长信道资源分配,如成功,则转到步骤;如失败,则将从中删除, 重复步骤;当⑧时,则转步骤 步骤、按照的计算式子更新网络每条链路权債,利用 算法为工作路由 计算一条保护路由,搜索中满足约束条件的可用(可共亨〕模式波长信道,按照不 同策略为其进行模式、波长信道资源分配。如成功,则转步骤;如失败,则将则将从 各选路由集巾删除,释放已经占用的资源,转步骤。 步骤、业务请求分配成功 步骤、业务请求被阻塞,业务阻塞次数 算法具体实现伪代码如下表 山国武技记文在 表 算法伪代码 输入 ()输出( 初始化网络 )到达 计算条备选工作路由,按照由大到小构成 中的每一条 搜索中含有可用资源且满足各种约束条件的信道,并将它存进集合 ≠ 模式分配, 波长分配 建立工作路由,得到() 从中册除 更新 从中删除以及和 相关的路由,按照值由大到小杓成备选保护路由集合 屮的每一条 搜索中含有可用(可共享)资源且满足各种约束条件的信道,并将它存进集合 模式分配, 波长分配 建立工作路由,得到 从中删除,更新 按照更新网络各个链路权值,利用 算法计算一条新的保护路由 搜索中含有可用(可共享)资源且满足各种约束条件的信道,并将它存进集合 馍式分配, 波长分配 建立工作路由,得到 释放所占用的资源,从中删除 史新 阻塞该业务请求( 输出() 仿真分析 仿真环境:如图所示,仿真采用个节点和条双向光纤链路的 网络拓 扑,每条链路上方的数字代表随机设置的 标识,数字相同的链跤表示其属于同一 ,其中仟何一条链路故障将导致整组链路故障。假设网络ψ务请求动态到达,到达速 率服从独立泊松分布,业务请求建立后持续时间服从均值为的负指数分布,网络总负载 为a 。为了简化问题,我们假设每条光纤链路包含个模式,每个模式下可以 复用个波长,每个业务请求只需要占用一个模式下的一个波长。仿真采用基于模式 分配和波长分配的 算法( 和基于模式分配和波长分配的 山国武技记文在 算法 )做比较分析 -KD SPP-FF-F → D SPP-RE 图 网络 图阻塞率 0.10 「 KD SPP-FF-FF KD SPP-FF-FF KD SPP-RF-RF c009 KD SPP-RF-RF 0吧8 〔5 a004 Traffic Load (Erlang! Trattic Load ( Erlang 图剩余资源率 图链路利用率均方差 如图,所示,可以明显发现随着网络业务量的增加,种算法网络阻塞率都在逐渐 增大,剩余资源率也在不断减小,但 始终比 具有更低的网 络阻塞率同时剩余资源率更高,这就说明前者使用更少的资源却成功建立了更多的网络业务 请求。这是因为在 算法中,当进行保护路由模式和波长信道资源分配的时候,采 用策略很可能随杋的选择可以共享更多保护资源的链路,但采用策略只会选择第 条资源可用的链路。换句话说,也就是 提高了保护资源的共享率,因此网 终能够拥有更多的剩余资源分配给更多的业务请求 如图所小,可以观察到 和 同样拥有较低的链路利用 率均方差,这说明二者都很好的达到∫网络负载均衡的效果。这是因为,在业务请求路由计 算的时候, 算法首先迒择剩余资源较多的链路,使得每条链路的使用率更加均衡。 除此之外,总体来说 比 的链路利用率均方差更高,因为前 者正如我们上面分析提到的那样,提髙了网络保护资源的共享率,信道资源的分配使用更集 中于某些链路,进而每一条链路的使用率并没有那么的均衡。 山国武技记文在 结论 本文将保护技术创新的应用于光网络,提岀了一和新颖的共享通路保护算法, 集中解决了 光网络中存在 限伺的 问题。仿真表明,该算法具有良好的 性能,能够为络业务请求计算最优的工作路由和保护路由,保证网络生存可靠性性,同时 达到网络负载均衡的效果。根据仿真分析结果来看,采用不同的资源分配策略将对 算法的性能产生不同的影响,模式波长分配策眳明显好与模式波长分配策咯 参考文献 鄢雷在城域网络中的应用研究北京:北京邮电大学 高松,刘艳,陈润秋,韩高峰用于空分复用的模式复用技术硏究激光与红外,,() 魏越基于弹性光网络的网络保护技术的相关研究苏州:苏州人学,

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