全光网络中波长转换器配置问题的蚁群算法

研究提高网络的利用率,在全光网络中放置波长转换器是打破波长一致性约束,为了降低网络阻塞率,提高网络通信能力的有效途径。但限于波长转换器的高昂成本,不可能为网络中的每个节点都配置波长转换器,所以波长转换器应以最优方案放置在网络中的个别关键节点上。提出了一种基于蚁群算法的波长转换器配置方法,通过蚁群算法寻找给定网络中任意源、目的节点之间的最优路径,并利用蚂蚁对最优路径的记录,统计路径在节点处发生波长转换的次数,将具有较高波长转换次数的节点作为网络中波长转换器放置节点。最后通过对一个5节点的网络进行算法演示和仿真分析,结果表明该算法能求得波长转换器的合理配置,得到较好的通信效果。     

光网络中波长转换器的优化放置问题求解

基于分层图模型,提出了一种的简化的计算具有波长转换器光网络中光链路阻塞率的数学模型和公式,并应用于遗传算法的迭代函数,通过遗传算法对波长转换器在光网络中的优化放置问题进行求解,分析了波长转换器的最优放置和波长转换器的最小使用数量。通过在美国自然科学基金网(NSFNet)的仿真模拟,得出了使用部分和全部波长转换时的网络阻塞特性。     

OBS网络中的静态业务量疏导技术

现有的光突发交换(OBS)网络中的业务量疏导技术都没有考虑全网业务量优化问题,对此提出OBS网络的静态业务量疏导机制和两种算法:基于相同目的地址的静态业务量疏导算法和基于相同下一跳地址的静态业务量疏导算法.使用OPNET仿真工具对两种算法进行仿真,结果表明,低负载情况下,该疏导机制指导下的两种算法均能提高链路利用率,降低IP分组丢包率,改善网络性能.同等条件下,基于相同下一跳地址的疏导算法更为有效.     

树形全光网络中波长转换器配置算法

配置有限数量的波长转换器使网络阻塞率最低,是全光网络中需要解决的一个关键问题.通过考虑网络的直径、中心以及节点和链路的通信量,采用网络分解和迭代的方法,提出树形网络中基于赋权直径的波长转换器配置算法、基于节点加权中心的波长转换器配置算法,以及基于光路加权中心的波长转换器配置算法.算法演示表明,提出的3个算法总是将波长转换器放置在阻塞率较高的节点上,从而大大降低网络整体阻塞率.     

基于QoS的网络规划

对于计算机网络的研究，传统的算法都是在网络完好情况下进行网络规划，而没有考虑网络故障的情况。该文采用混合遗传算法形成满足连通度和跳数约束的初始网络，分析了网络故障下的运行情况。对由故障引起的链路流量的变化，提出了一种启发式算法，该算法对网络进行了局部的改进。该方法在某一链路故障产生后，进行重新路由，寻找饱和链路，通过增加链路以减轻其它链路上的流量负荷，对某些闲置或利用率低的链路进行删除，以减少网络资源的费用。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种测量任意链路可用带宽的方法

可用带宽测量对于网络行为分析、网络服务质量(quality of service,简称QoS)的验证等有很重要的作用.现有可用带宽测量工作主要集中在端到端路径可用带宽测量,仅提供路径上承压链路(tight link)的信息,而不能提供其他关键链路的信息.为此,提出一种新颖的链路可用带宽测量算法LinkPPQ(trains of pairs of packet-quartets used to measure available bandwidth of arbitrary links),它采用由四探测分组结构对构成的探测序列,能够测量网络中任意链路的可用带宽,并跟踪该链路上背景流的变化.在仿真环境和实际网络环境下研究了LinkPPQ 的性能.仿真结果表明,在几种不同背景流场景下,对于具有单狭窄链路的路径和具有多狭窄链路的路径,LinkPPQ 都能够对各个链路的可用带宽进行有效的测量.绝大多数情况下测量误差小于30%,且具有较好的测量平稳性.实验网的实验结果也表明,LinkPPQ 可以准确测量以下几种情况下的链路的可用带宽:a) 从容量为10Mbps 的链路准确地测量一条100Mbps 链路的可用带宽;b) 准确测量容量10 倍于紧邻其后狭窄链路的容量的链路的可用带宽;c) 准确测量具有多狭窄链路的路径上各狭窄链路的可用带宽.     

WDM光传送网中基于链路状态等级的动态路由与波长分配算法

提出了两种基于链路状态分级的路由与波长分配算法．分别为链路等级优先的动态路由与波长分配算法（LFLS-DRAW）和满足等级要求的动态路由与波长分配算法（RLSDRAW）算法．理论分析表明，基于链路状态分级的路由与波长分配算法的计算复杂度与同类算法相当，且与其它算法相比具有一定的优越性．仿真结果表明．基于链路状态分级的路由与波长分．配算法在计算时间和平均路由跳数相近的情况下．所选择路径的路由状态等级较高．具有较强的负载均衡能力，可以有效降低网络的拥塞概率．     

对WDM网络中一种路由算法的改进

路由问题始终是WDM全光网络中的一个核心问题。原有的一些WDM网络动态业务路由算法,在对链路赋权求最短路时,用链路上已使用波长数对链路直接赋权,或者链路权值与链路上已使用波长数成倍数关系。这种策略在一定程度上可以均衡各条链路的使用率,但缺乏对建立连接所用跳数的考虑,特别是在多优先级业务网络中,没有体现对不同优先级业务的区别;同时,链路的权值和已用波长数成线性关系,对“瓶颈”链路的禁用力度不够。新算法对原算法做了改进,将链路的使用率与路由的跳数结合起来对链路进行赋权。新算法可根据业务的属性、优先级别等灵活地调整链路权值,使得连接尽量建立在链路使用率较低,且跳数较少的路由上。     

多约束多播业务量疏导机制

为了使WDM(wavelength division multiplexing)光网络中的波长资源利用率达到最大化,提出了一种多约束多播业务量疏导机制。该机制在考虑光收发器数约束、波长转换能力约束以及分光量约束等多约束的前提下,结合多约束光树建立算法,可以有效地完成WDM光网络中多播业务量疏导的任务。对美国国家自然科学基金网NSFnet和欧洲教育科研网GEANT的拓扑进行了仿真实现。性能分析表明,该疏导机制不仅能够有效完成多播业务量疏导工作,而且与多跳疏导机制相比,具有较低的阻塞率。     

波长路由树形全光网中波长转换器配置算法

在波长路由全光网中,波长转换以及路由和波长分配算法（RWA）是降低网络阻塞率、改善网络性能的两个重要方法。研究了树形网络中波长转换器的配置问题,结合树形网络的特点,对影响波长转换器配置的主要因素进行了分析。综合路径长度、路径通信负荷以及节点的度,提出了基于网络直径的波长转换器配置算法和基于网络中心的波长转换器配置算法。通过算法演示和仿真,表明提出的两种算法各有优点。     

全光网波长转换器配置问题的一种启发式算法

波长转换技术可以消除全光网络中的波长一致性限制,降低网络阻塞率,因此在具有波长转换器的全光网中,如何通过合理配置、使用数量有限的波长转换器来最大程度的降低网络的阻塞率,这是全光网络需要解决的一个关键问题。因此对网络中通过节点的路由数量、通信量、路由长度及节点处于路由的中心距离进行分析,并给上述四个参数赋予一定的权重进行加权处理,提出了一种基于节点权的全光网络波长转换器配置算法,并针对一般拓扑网络进行了算法演示和分析。     

Optical packet switching with multiple path routing

The performance of packet-switching wavelength routed optical networks critically depends on packet contentions at the intermediate routers. This paper shows through simulations that deflection routing is an effective technique for packet-switching wavelength routed optical networks with irregular meshed topologies. It is shown that multiple path routing (MPR) as the deflection rule mitigates the blocking of packets substantially in cross-connected all-optical networks leading to a significant reduction in hardware volume and cost of all-optical IP routers. The effectiveness of the blocking reduction critically depends on the network topology, and meshed topologies with a high number of interconnections benefit of the largest gain from deflection routing.     

A heuristic for placement of limited range wavelength converters in all-optical networks

Wavelength routed optical networks have emerged as a technology that can effectively utilize the enormous bandwidth of the optical fiber. Wavelength converters play an important role in enhancing the fiber utilization and reducing the overall call blocking probability of the network. As the distortion of the optical signal increases with the increase in the range of wavelength conversion in optical wavelength converters, limited range wavelength conversion assumes importance. Placement of wavelength converters is a NP complete problem [K.C. Lee, V.O.K. Li, IEEE J. Lightwave Technol. 11 (1993) 962–970] in an arbitrary mesh network. In this paper, we investigate heuristics for placing limited range wavelength converters in arbitrary mesh wavelength routed optical networks. The objective is to achieve near optimal placement of limited range wavelength converters resulting in reduced blocking probabilities and low distortion of the optical signal. The proposed heuristic is to place limited range wavelength converters at the most congested nodes, nodes which lie on the long lightpaths and nodes where conversion of optical signals is significantly high. We observe that limited range converters at few nodes can provide almost the entire improvement in the blocking probability as the full range wavelength converters placed at all the nodes. Congestion control in the network is brought about by dynamically adjusting the weights of the channels in the link thereby balancing the load and reducing the average delay of the traffic in the entire network. Simulations have been carried out on a 12-node ring network, 14-node NSFNET, 19-node European Optical Network (EON), 28-node US long haul network, hypothetical 30-node INET network and the results agree with the analysis.     

The choice of the best among the shortest routes in transparent optical networks

This work introduces the problem of the best choice among M combinations of the shortest paths for dynamic provisioning of lightpaths in all-optical networks. To solve this problem in an optimized way (shortest path and load balance), a new fixed routing algorithm, named Best among the Shortest Routes (BSR), is proposed. The BSR’s performance is compared in terms of blocking probability and network utilization with Dijkstra’s shortest path algorithm and others algorithms proposed in the literature. The evaluated scenarios include several representative topologies for all-optical networking and different wavelength conversion architectures. For all studied scenarios, BSR achieved superior performance.     

一种稀疏波长转换光网络中的波长分配算法

研究了具有波长转换功能的WDM光网络的分类以及已有的几种波长分配算法,分析了波长分配算法的一般流程。文中以波长变换次数最少做为所提出的波长分配算法的主要优化目标,根据WDM光网络中的节点是否具有波长转换的功能,结合等价光路由替换的思想,提出了在稀疏有限波长转换光网络中的一种启发式的波长分配算法。仿真实验表明,当光网络中的连接请求量较大时,该算法的阻塞率低于已有的一些波长分配算法,连接能力有了较大提高。     

Dynamic routing with inaccurate link state information in integrated IP-over-WDM networks

In this paper, we investigate the problem of dynamically routing bandwidth-guaranteed label switched paths (LSPs) in integrated IP-over-wavelength division multiplexed (WDM) networks with inaccurate link state information. To select a good path, a routing algorithm needs up-to-date link state information. This leads to excessive update overhead and scalability problems. In real networks, from the practical point of view, in order to avoid extensive overhead of advertising and processing link state information, updates need to be made periodically or based on a threshold trigger. This leads to inaccuracies in the link state information. Our contribution is that we consider the routing problem taking into consideration the uncertainty of link state parameters due to wavelength inaccuracy in addition to bandwidth inaccuracy. Based on the threshold-triggered update scheme, we present a probabilistic method to model the uncertainty of link state parameters. We then define a cost function reflecting the uncertainty. Depending on different cost metrics chosen to be optimized, we propose two routing algorithms considering the uncertainty of link state parameters. The objective is to minimize the impact of inaccurate information so that the blocking probability as well as setup failures are reduced. We use various performance metrics such as total blocking probability, blocking probability due to setup failures, blocking probability due to routing failures, bandwidth update frequency, and wavelength update frequency to evaluate the effectiveness of the proposed algorithms. Through extensive simulation experiments, we show that our algorithms can significantly reduce the impact of inaccurate link state information and perform very well.     

波分复用光传输网中波长路由算法的研究进展

光纤正迅速成为主干通信网的标准传介媒质．随着光学器件的发展，使得信号在传输过程中，除了在源、汇节点需要光电转换外，中间节点可保持光传输，这种通信网络叫光传送网．光传送网中的波分复用技术是将整个光纤的带宽分成多个信道，不同的信道可使用不同的波长来同时进行信息传输，从而增加了整个网络的带宽．在光传送网中，实现一个通信请求需要建立一条通信路径，并为该通信路径所经过的每条链上分配一个波长，即所谓波长路由．该文详细介绍了波分复用光传送网中波长路由算法的研究进展，内容包括波长分配算法、网络的信元阻塞率分析、容错和QoS波长路由、多播波长路由、最小化ADM数路由以及基于光或光电连接的并行机模型等．