自感知的光交換網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)研究

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1、自感知的光交換網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)研究重慶大學(xué)博士學(xué)位論文學(xué)生姓名：熊余指導(dǎo)教師：熊忠陽教授授專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院二O一四年十月萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)SurvivabilityTechnologiesforSelf-awareOpticalSwitchingNetworksAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineeringByXiongYuSupervisedbyProf.XiongZhongyangXiongS

2、pecialty：ComputerScienceandTechnologyCollegeofComputerScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctorber2014萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)中文摘要摘要以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)的光交換網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)中處于核心骨干地位，是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行端到端傳輸?shù)摹按髣?dòng)脈”，承擔(dān)著業(yè)務(wù)高速可靠傳輸?shù)闹厝?。特別是隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，海量不同粒度的異構(gòu)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將涌入起骨干核心作用的光交換網(wǎng)絡(luò)中來承載。此時(shí)光交換網(wǎng)絡(luò)的任意一條鏈路發(fā)生故障，都將導(dǎo)致業(yè)務(wù)大量丟失，從而帶來通信的大面積癱瘓或長(zhǎng)時(shí)間中斷?？梢姡呖箽阅芎蛣?dòng)態(tài)

3、可重構(gòu)能力對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及應(yīng)用至關(guān)重要。網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力直接決定了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?，抗毀技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)重要而具有現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)性、前沿性課題，其研究的突破將會(huì)極大地推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，本文圍繞網(wǎng)絡(luò)故障后業(yè)務(wù)恢復(fù)的全過程，瞄準(zhǔn)抗毀技術(shù)的共性關(guān)鍵問題，面向以自感知為底層技術(shù)的新型光交換網(wǎng)絡(luò)，對(duì)快速單故障定位、準(zhǔn)確多故障定位、關(guān)鍵鏈路動(dòng)態(tài)保護(hù)、業(yè)務(wù)感知區(qū)分保護(hù)等開展了深入地研究，其具體研究成果包括以下幾方面內(nèi)容：(1)針對(duì)現(xiàn)有研究中存在故障定位時(shí)間長(zhǎng)和對(duì)業(yè)務(wù)分布依賴高等問題，提出一種光路狀態(tài)感知下的單故障快速定位機(jī)制。該機(jī)制綜合考慮光交換網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)距離、高速率以及透明特性，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分

4、簇約束條件，以最小支配集理論為基礎(chǔ)，建立兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型。并根據(jù)算法特點(diǎn)，定義了適用于該算法的“矩陣與”運(yùn)算，故障后簇頭節(jié)點(diǎn)以及匯聚節(jié)點(diǎn)通過對(duì)各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的矩陣進(jìn)行“矩陣與”運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的故障定位。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該機(jī)制在不同業(yè)務(wù)分布模型下，能以較低的復(fù)雜度和資源開銷，有效降低對(duì)業(yè)務(wù)分布的依賴，極大地提升了故障定位率，減少了故障定位時(shí)間。(2)為解決骨干光網(wǎng)絡(luò)中多故障并行準(zhǔn)確定位難題，提出一種多纖中斷感知的故障定位機(jī)制。首先根據(jù)騎士巡游理論建立網(wǎng)絡(luò)模型，采用帶有約束條件的網(wǎng)元抽象方法將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)映射到有洞棋盤上；然后通過周期性發(fā)送探測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)地感知收集有效光路的路徑信息；最后迭代地進(jìn)行鏈路匹

5、配判定故障鏈路。理論分析以及仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的機(jī)制能夠準(zhǔn)確地定位網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)并發(fā)的鏈路故障，且時(shí)間復(fù)雜度較低，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。(3)為對(duì)網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵鏈路提供快速低開銷保護(hù)，提出一種融合網(wǎng)絡(luò)編碼理論的關(guān)鍵鏈路感知智能p圈保護(hù)策略。該策略聯(lián)合關(guān)鍵鏈路產(chǎn)生的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)因素，通過圈上節(jié)點(diǎn)對(duì)備用數(shù)據(jù)的線性編碼，建立整數(shù)線性規(guī)劃模型選擇出靜態(tài)環(huán)境下的最優(yōu)保護(hù)圈，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中鏈路關(guān)鍵性的動(dòng)態(tài)變化，使用啟發(fā)式的圈構(gòu)造算法生成、擴(kuò)張、收縮保護(hù)圈，從而對(duì)感知到的關(guān)鍵鏈路提供智能自適應(yīng)的高I萬方數(shù)據(jù)重慶大學(xué)博士學(xué)位論文可靠保護(hù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提策略通過貢獻(xiàn)因子的調(diào)節(jié)能盡可能地將待保護(hù)關(guān)鍵鏈路置為p圈的跨

6、接鏈路，從而獲得較低的阻塞率，能極大地提升資源保護(hù)效率，有效地降低故障恢復(fù)時(shí)間。(4)為將IP業(yè)務(wù)準(zhǔn)確分類，并根據(jù)所分優(yōu)先級(jí)類別進(jìn)行高效合理的區(qū)分保護(hù)，提出一種業(yè)務(wù)屬性感知的區(qū)分保護(hù)策略。定義信息重要度來評(píng)估業(yè)務(wù)特征對(duì)業(yè)務(wù)分類的貢獻(xiàn)大小，并將其與貝葉斯理論相結(jié)合建立業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)分類模型，然后考慮不同級(jí)別業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，采用波長(zhǎng)分層拓?fù)浜侠碚{(diào)用波長(zhǎng)分配，提供高質(zhì)量的差異化區(qū)分保護(hù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提策略實(shí)現(xiàn)了高精度的業(yè)務(wù)分類，能對(duì)受損業(yè)務(wù)進(jìn)行均衡分配，且比傳統(tǒng)的區(qū)分保護(hù)策略有更高的資源利用率和更低的網(wǎng)絡(luò)阻塞率。關(guān)鍵詞：光交換網(wǎng)絡(luò)，自感知，抗毀技術(shù)，故障定位，保護(hù)倒換II萬方數(shù)據(jù)英文摘要ABS

7、TRACTOpticalswitchingnetworkbasedonwavelengthdivisionmultiplexingtechnologyisatthecoreofthewholeinformationnetworks,becauseitisthemainarteryfortheend-to-endtransmissionofnetworkservice,whichshoulderingtheim