基于彈性光網(wǎng)絡(luò)的組播路由和頻譜分配算法研究.pdf

1、伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，骨干網(wǎng)上的流量呈逐年遞增的趨勢(shì)，巨大的網(wǎng)絡(luò)流量對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)的性能提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的波分復(fù)用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)網(wǎng)絡(luò)具有頻譜資源分配粒度粗糙且固定，資源浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)配置不靈活等問題，而彈性光網(wǎng)絡(luò)（Elastic Optical Networks，EONs）則很好的克服了上述的缺點(diǎn)，它可以通過靈活的網(wǎng)絡(luò)資源管理和控制機(jī)制為動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)需求提供巨大且可變的帶寬資源，滿

2、足上層網(wǎng)絡(luò)多變的需求。因此，彈性光網(wǎng)絡(luò)也被認(rèn)為是下一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的可行方案，吸引了大量研究人員的注意。另一方面，組播是網(wǎng)絡(luò)中一種重要的傳輸模式，組播或具有組播特性的應(yīng)用帶來的網(wǎng)絡(luò)流量是總網(wǎng)絡(luò)流量中重要的一部分。諸如云計(jì)算，視頻電話會(huì)議，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)等大帶寬需求的組播應(yīng)用的快速發(fā)展，使得在網(wǎng)絡(luò)中為組播提供有效的支持成為了一個(gè)十分關(guān)鍵的問題。相比于IP組播，光層組播更加了解底層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免了一些不必要的光電光轉(zhuǎn)換及電域處理的性能瓶頸且具

3、有透明傳輸?shù)奶匦裕梢詾榻M播應(yīng)用提供更好的支持。
　　但是在彈性光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)光層組播對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的管理和控制提出了巨大的挑戰(zhàn)，其中最重要的問題之一是針對(duì)組播的路由，調(diào)制選擇和頻譜分配(Routing，Modulation and Spectrum Assignments，RMSA)問題，它需要解決對(duì)于組播請(qǐng)求的路由，調(diào)制選擇和頻譜資源分配三個(gè)子問題及其相互之間的影響。彈性光網(wǎng)絡(luò)中的路由和頻譜分配（Routing and Spectru

4、m Assignments，RSA）問題已經(jīng)被證明是一個(gè)NP-難問題，而考慮了組播和靈活調(diào)制選擇的組播RMSA將變的更為復(fù)雜，因此本課題將對(duì)該問題進(jìn)行深入的研究，探索如何在不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下為該問題提供高效的解決方案。
　　首先，我們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)均不支持組播的情況進(jìn)行了研究。利用了覆蓋網(wǎng)組播(Overlay Multicast，OL-M)的方式，并且提出了基于成員節(jié)點(diǎn)中繼的高效組播算法。仿真結(jié)果顯示，對(duì)比于其他算法，我們提出的OL

5、-M-SFMOR算法在頻譜資源的使用上都是最為高效的。
　　其次，我們對(duì)彈性光網(wǎng)絡(luò)中的全光組播進(jìn)行了研究。全光組播具有節(jié)約光收發(fā)器，節(jié)能，延時(shí)小及對(duì)中間節(jié)點(diǎn)透明傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì)，是光組播未來研究和發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)于全光組播的問題，我們首先在一個(gè)簡(jiǎn)單的不考慮損傷和調(diào)制可變的理想狀況下對(duì)其進(jìn)行了研究，即研究了全光組播的路由和頻譜分配(RSA)問題。我們提出了一種基于分層圖模型的集成RSA算法，聯(lián)合解決路由和頻譜分配兩個(gè)子問題。從仿真結(jié)果可以

6、看出，這種集成的RSA算法可以有效的提高頻譜資源有效利用率，降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率。
　　接下來，我們研究了更為實(shí)際的考慮傳輸與分光損傷的RMSA(Impairment-and Splitting-Aware RMSA，ISa-RMSA)問題。我們發(fā)現(xiàn)，由于靈活的調(diào)制選擇與頻譜分配的限制，EON中的組播RMSA問題與傳統(tǒng)的WDM網(wǎng)絡(luò)中類似的RWA問題有很大的不同。我們對(duì)WDM網(wǎng)絡(luò)和EON中組播樹和組播森林的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論，并說了在彈性光