空分弹性光网络负载均衡自适应碎片抑制及高生存性的资源分配算法研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiongying1207
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
弹性光网络具有精细的频谱分配粒度,且可根据业务的带宽需求自适应地实现频谱资源分配,因此被视为应对骨干网流量不断增长的有效解决方案。由于单光纤的传输容量已接近现有单模光纤的非线性shannon极限,光纤的信道容量增长缓慢。多芯光纤或多模光纤等支持的空分复用技术作为一种新型传输技术被引入弹性光网络的研究,以应对云服务等宽带应用的爆发式增长。空分复用弹性光网络将网络的资源分配问题扩展至空间维度,分配复杂度的上升及频谱碎片生成的加剧都为网络资源分配问题的研究提出新的挑战。其中,基于多芯光纤的空分复用弹性光网络的资源分配问题所受到的关注最为广泛,即路由、频谱及纤芯分配(routing,spectrum and core assignment,RSCA)问题。此外,空分复用弹性光网络所承载网络流量的提升也对网络的生存性提出了更高的要求。因此,本文的研究内容是针对空分复用弹性光网络中负载均衡自适应、碎片抑制及高生存性的资源分配算法的优化设计与性能分析。论文的主要研究工作如下:(1)针对空分复用弹性光网络资源分配中路由分配时的负载不均问题,提出了一种优化的负载均衡自适应路由分配(optimized load-balanced adaptive routing allocation,OLARA)算法。该算法由 离线状态的遗传算法辅助静态预负载均衡权值修正(genetic algorithm-assisted offline weight modification,GAAOWM)算法和请求到达后的资源利用率感知的动态权值调整(resource utilization aware weight adjustment,RUAWA)算法两部分组成。OLARA算法在最优路由选择时,统筹考虑了链路的物理传输成本、网络拓扑的形态结构、业务分布情况及网络资源利用率等因素,对传统路由分配算法引发的负载不均问题进行了优化。仿真结果表明,OLARA算法包含的GAAOWM预负载均衡算法具有良好的拓扑普适性,较之于传统的路由分配算法,GAAOWM算法的离线调整使得小、中、大型拓扑中业务分布的负载均衡度均提高了约20%—67%,且对于链路稀疏网络拓扑的优化效果尤为明显,对其平均优化程度超过40%。RUAWA算法是GAAOWM算法的补充,通过低复杂度的链路权值更新策略,有效地实现了与资源分配同步的负载均衡调整,对网络传输阻塞率的优化作用显著。(2)针对空分复用弹性光网络频谱资源分配时的频谱碎片生成问题,提出了灵活分组机制,并结合优化的负载自适应路由分配算法提出了适用于多芯光纤空分复用弹性光网络的基于混合超通道(mixed super-channel)的权值更新及灵活分组的路由、频谱及纤芯分配算法(weight updating flexible grouping routing spectrum and core assignment,WUFG-RSCA)算法。灵活分组机制通过请求聚合、频谱资源分组及数量关系限定的方式保障空闲频谱资源的连续性,以此抑制频谱碎片的生成。WUFG-RSCA算法通过混合超通道技术的采纳实现频谱碎片的聚合与重用,通过限制混合超通道应用范围的方式降低由其搜寻与构建而激增的分配复杂度。基于经典拓扑(NSFNET、USNET)的仿真结果表明,WUFG-RSCA算法较之于传统RSCA算法,可实现80%以上频谱碎片的抑制,70%左右网络传输阻塞率的下降及30%以上的频谱资源利用率提升。较之于可变、混合分组等算法,可以实现至少70%的频谱碎片抑制,35%的传输阻塞率降低和5%的频谱资源利用率提升。此外,WUFG-RSCA算法引入了优先级区分机制,在确保低优先级请求服务质量的基础上,确保高优先级请求的传输阻塞率和平均排队及处理时延降至低优先级请求的28%和35%。(3)针对空分复用弹性光网络的生存性保障问题,以专有保护和共享备份路径保护技术为基础,提出了串扰感知的专有保护(crosstalk-aware dedicated protection,CaDP)算法和拓扑自适应共享备份路径保护(topology-adaptive shared backup path protection,TA-SBPP)算法两种单链路故障保护算法。CaDP算法通过备份优先分配纤芯的设定及多种分配策略结合的方式实现串扰规避,仿真结果表明,较之于无串扰感知的RSCA算法,CaDP算法可实现至少16%的串扰优化,10%的传输阻塞率抑制。TA-SBPP算法沿用了优先共享的思路,并在优先共享调整时充分考虑了拓扑规模和芯间串扰的影响,具有良好的拓扑普适性。较之于原有的优先共享算法,在保障拓扑适用度的同时,至少可实现19%的保护开销抑制,23%的芯间串扰抑制及7%的传输阻塞率降低。
其他文献
高等教育归根到底是培养人的活动,评价高等教育质量如何,最终也应取决于学生的学习成果。但目前我国学者对于学习成果研究对象主要集中在本科生,对于研究生学习成果的测量和评估,尚处于起步阶段。同样的,对于高校学术型硕士研究生学习成果评估寥寥无几,因此如何对学术型硕士研究生学习成果进行量化评估,是本文的关键问题。为此,本文从以往主要以宏观层面探讨研究生教育质量的视角转向微观的学生学习成果,力图以此为切入点,
我国社会主义经济自从改革开放以来经历了接近三十年的快速发展时期,但我国现阶段的自然禀赋以及市场环境已经很难支撑这样粗放的经济增长形势,为了我国今后长期的经济发展以及适应经济新常态的变化,“双创”战略成为了我国的强国战略,为新一轮的发展提供动力,而这其中的关键内生变量就是创新,转变为“创新驱动型”的经济模式是可持续发展道路的重要途径。在当前我国这一经济转型的大背景下,营商环境既是企业进行生产活动所依
随着国民经济的高速发展,地下水和土壤中的污染问题日益严重。由于纳米修复材料可以在多孔介质中传输,目前已被广泛的用于地下水和土壤污染物的修复和去除。本论文以纳米修复材料在地下水中迁移展开研究,采用土柱实验分别探讨了纳米四氧化三铁修复材料在不同多孔介质中的迁移,并针对环境介质中常见的石油污染,及地下水环境中存在的表面活性剂带来的影响进行研究。以期探索多孔介质类型、土壤柴油污染和环境存在不同类型表面活性
内蒙古新巴尔虎右旗甲乌拉—查干布拉根铅锌银多金属矿床,矿体均为脉状赋存在构造破碎带中,近几年的找矿实践证明该带的西部延长带上,具有良好的成矿富集条件。本次研究区位于甲乌拉—查干布拉根铅锌银多金属矿区西侧,具有较好的找矿前景。在对研究区以往地质工作进行高度总结之后,我们不难发现在以往的地质勘查工作中,投入的各类工作方法相对较多,前期资料杂乱无章,很多资料真实性存疑;物探方法相对单一,基本以面积性工作
随着人口大量地向城市涌入,导致城市需水量不断攀升,从而出现城市用水紧张、水资源供需不平衡等问题。因此,在保证城市居民用水舒适度不会降低的前提下,尽可能的节约供水成本和水资源消耗是将来城市供水系统发展的必然趋势。在科技不断进步发展趋势下,为了实现未来城市实时性和自动化供水调度方式,这就要求有一种精度高、用时少的需水量预测方法作为基础。需水量预测在整体城市供水系统的设计、规划、管理和运行中起着重要的作
陆地表面是人类活动的主要场所,是气候系统的重要组成部分。陆地和大气发生的热力过程、水文过程和生物过程被统称为陆面过程,其中热力过程的能量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要。由于组成陆地表面的下垫面复杂多样、加上时间不同所表现出更复杂的动力热力特征,目前仍有许多未知的过程待更深入的研究。模式模拟是陆面过程的重要研究方式。Noah-MP是应用广泛的新一代陆面模式,但目前利
中国有24个省大规模种植番茄,近10年间(2010-2019)全国番茄产量仍处于正增长,年规模已超6千万吨。然而番茄病虫害成为限制中国番茄产业发展的一大因素。在番茄的生长过程中,由于害虫、病毒等因素的侵害,造成其产量减少;因为采取不恰当的防治措施,导致其质量降低。传统的人工诊断方法可靠性差、浪费人力资源;防治措施主要为使用农药,安全性低,针对性弱。随着智慧农业的发展,基于深度学习的诊断方法正在取代
近年来,随着全球化进程的加快和国际贸易竞争的加剧,自由贸易区逐渐成为世界各国和地区扩大国际贸易、吸引外国资本以及振兴本国经济而普遍采用的方式。为了建立一套与国际接轨的创新贸易制度体系,寻求新的增长路径,中国也积极探索自由贸易试验区建设。上海自贸试验区是中国设立的第一个区域性自贸试验区,其制度创新主要关注推动贸易发展方式创新,促进贸易便利化;加快政府职能转变,优化贸易环境;促进投资领域开放,提升投资
心脏病的发生受多种基因的复杂调控,研究心脏发育相关的调控基因是了解心脏病发生机制的突破口,也是对该类疾病进行防治的重要手段。基因敲除和敲入是研究基因功能的常用工具
大庆油田杏北地区块经过40余年开发目前已进入特高含水后期,综合含水率已全面达到95%以上,产量递减迅速。在特高含水后期阶段,“三大矛盾”更加凸显,储层物性、渗流特征发生改变,需要在机理上对特高含水后期渗流机理及驱油效率进行研究。本文以大庆油田杏北地区块为研究对象,通过对高倍水冲刷储层物性变化、特高含水后期渗流特征变化的研究,搞清渗透率、孔隙结构长期水驱前后的变化,明确不同渗透率级别岩心常规、高速和