基于Valiant负载平衡的多域光网络鲁棒节能算法研究与仿真实现

【摘要】：近年来,随着全球能源危机的加剧,打造绿色互联网的概念应运而生。作为当前骨干网的核心——IP over WDM光网络,合理优化其传输能耗的意义十分重大。然而,当前有关光网络绿色节能疏导技术的研究大多基于业务量矩阵确知的情况,而在现实中,往往很难精确地给出网络中各个节点问的业务需求。因此,现有方法在应用时有较大的局限性。另一方面,随着网络规模的不断扩大,骨干网已呈现多域结构。而现有的业务疏导算法还主要集中在拓扑信息全局已知的单域网络,不能直接应用到多域网络环境。综上所述,研究多域光网络中业务矩阵未知情况下的鲁棒节能疏导算法具有重要意义。 为此,本文采用了软管模型来模拟网络业务信息不确知的情况。在软管模型中,不需要给出网络中具体的业务量矩阵,只需要知道每个节点允许进出网络的最大业务量。此外,由于Valiant负载平衡技术和软管模型相结合是一种有效的鲁棒设计方法,因此本文将这种设计思想推广到了多域光网络中。本文首先根据多域业务的特点,将软管模型做分块处理,生成多域全网业务矩阵。之后,通过光旁路业务量疏导机制与传统IP网络传输机制的对比,构建全网功耗模型,并以此为优化目标,完成了一种新的鲁棒节能启发式算法的设计。在得到了对应于各个子域的负载分配向量之后,本文接下来将多域全网业务矩阵分割成了多个三维业务疏导矩阵,分割处理考虑了跨域业务在各个域中的投影。最后,以此为依据,本文设计了一种采用混合策略的鲁棒节能疏导机制,通过采用光旁路业务量疏导技术,可实现以尽可能多的光器件端口代替电路由端口完成业务传输功能,从而大大降低了全网功耗。 为验证所设计的多域鲁棒节能疏导算法的可行性和有效性,本文基于VC++平台进行了仿真实现和性能分析。仿真结果表明,本文所提出的多域鲁棒节能疏导算法可以有效地解决多域光网络在业务矩阵不确知情况下的节能疏导问题,且在节约功耗方面具有较好的性能。此外,网络规模越大,多域鲁棒节能疏导算法的节能效果就越明显。 【关键词】：多域光网络 鲁棒设计 能效模型 绿色业务量疏导
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 多域WDM光网络概述10-11
• 1.2 绿色业务量疏导11-14
• 1.2.1 WDM网络绿色业务量疏导的原理与优势11-13
• 1.2.2 绿色疏导国内外研究现状13-14
• 1.3 鲁棒路由14-16
• 1.3.1 网络的鲁棒设计原理与优势14
• 1.3.2 鲁棒设计国内外研究现状14-16
• 1.4 论文主要工作及安排16-17
• 1.5 课题来源17-18
• 第2章 相关理论研究基础18-30
• 2.1 多域光网络研究基础18-21
• 2.1.1 多域光网络拓扑聚合18-20
• 2.1.2 多域光网络的RWA问题20-21
• 2.2 光旁路业务量疏导研究基础21-25
• 2.2.1 IP over WDM结构22-23
• 2.2.2 光旁路技术23-24
• 2.2.3 IP over WDM网络功耗模型24-25
• 2.3 鲁棒路由算法基础25-29
• 2.3.1 软管模型25-27
• 2.3.2 Valiant负载平衡技术27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 多域光网络鲁棒节能业务疏导算法30-48
• 3.1 多域网络模型30-31
• 3.2 算法数学模型31-41
• 3.2.1 标识符的定义31-33
• 3.2.2 全网功耗模型的构建33-41
• 3.3 多域鲁棒业务量疏导41-47
• 3.3.1 基于鲁棒设计的全网虚拓扑构建41-43
• 3.3.2 业务量疏导43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 仿真实现与性能评价48-70
• 4.1 仿真环境48
• 4.2 仿真实现48-51
• 4.2.1 仿真的主要参数设置48-49
• 4.2.2 拓扑用例49-50
• 4.2.3 仿真程序的总体结构50-51
• 4.3 算法的结果分析与性能评价51-69
• 4.3.1 基准算法51-52
• 4.3.2 性能评价指标52-54
• 4.3.3 未疏导之前全网功率比结果分析54-56
• 4.3.4 疏导之后全网总功耗结果分析56-63
• 4.3.5 疏导之后全网总节约功耗结果分析63-66
• 4.3.6 疏导之后全网功率比结果分析66-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 结束语70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76

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