一种基于WDM光网络的静态波长路由优化算法

研究了WDM光网络中的静态波长路由问题,基于负载的均衡可以改善网络的性能这一事实,提出了一种优化的路由算法(O-Spread算法),文中进行了算法仿真,结果表明优化算法与传统的最短路由算法相比,能够有效地减小网络对于波长数目的需求。     

基于强化学习的光传送网路由波长优化

针对光传送网中动态业务的路由和波长问题,提出一种基于强化学习的深度路由波长分配算法DeepRWA。算法基于软件定义网络架构,通过强化学习灵活地调整控制光传送网,实现光网络路由波长分配策略优化。针对路由选择问题,结合链路上的波长使用情况,使用A3C算法选择合适的路由,使得阻塞率最小;针对波长分配问题,使用首次命中算法选择波长。考虑阻塞率、资源利用率、策略熵、价值损失、运行时间及收敛速度等多个指标,利用14节点NSFNET网络拓扑仿真实验。结果表明:当信道中包含18个波长时,与传统KSP-FF算法相比,所提出的路由波长分配算法的阻塞率降低了0.06,资源利用率提高了0.02,但运行时间有增加;在波长数超过45以后,与传统KSP-FF算法相比,所提算法保持阻塞率和资源利用率的同时,运行时间开始降低;当信道中包含波长数为58时,与传统KSP-FF算法相比,所提算法运行时间减少了0.07 ms。由此可见,提出的算法使路由选择和波长分配得到了优化。     

波长交换光网络中路由波长分配技术

路由波长分配问题是在给定连接的情况下,为该请求分配适当的光路进行传输。在无波长转换能力的情况下,需要为光路在其传输的链路上分配相同的波长,这就是波长连续性问题。物理层的光损伤极大的限制了光网络的能力,因此需要可感知损伤的路由波长分配算法来保证传输的质量。对于不同的感知损伤的路由波长分配方式,相应地,有不同的控制平面结构。     

一种基于网络风险的路由波长分配算法

大多数RWA(路由波长分配)问题研究都是基于阻塞率、负载均衡、信号损伤和物理攻击的,很少涉及到业务与链路工作状态的依赖关系,然而链路的失效必然造成全网业务安全性能的下降。文章从业务风险的角度描述链路失效对全网业务的影响,提出了一种基于网络风险的RWA算法——R-RWA。在路由分配阶段,该算法把具有较小网络风险的路由方案分配给光路请求,以降低链路失效对全网业务的影响。仿真结果表明,与经典SP(最短路径)算法相比,该算法可以有效地降低网络的安全风险,提高网络的抗风险能力。     

ASON中的一种基于SRLG限制的通路保护路由与波长分配算法

网络的生存性技术是下一代智能光网络——ASON中的关键技术之一。其中，通路保护策略是一种有效的网络生存性策略。它通过为一个业务连接请求同时建立工作光通路和保护光通路，来确保业务传输的可靠性。这里路由选择与波长分配算法的设计是问题的关键。在ASON的生存性技术引入了共享风险链路组（SRLG）的概念，要求业务的工作光通路与保护光通路SRLG分离，不共担失效风险，从而可以有效地提高网络的生存性。本文首先分析了SRLG对ASON中通路保护RWA算法的限制，然后提出了一种考虑了SRLG限制的动态路由与波长分配算法。     

分光器稀疏配置的WDM光网络多播路由算法

针对分光器稀疏配置条件下的WDM光网络多播路由分配问题,提出了一种路由分配算法.详细阐述了算法的实现步骤.通过大量仿真实验,结果表明:该算法具有寻找目标节点时间短、建立动态链路快等优点;与其它算法相比,该算法在多播路由分配中使用的平均波长代价最小,在单条链路上使用的波长数最少.     

一种新型的动态路由和波长分配算法

本文讨论了WDM光网中，在动态业务流量和有限范围波长变换情况下的动态路由和波长分配（RWA）问题，基于Moone-Dijkstra算法，考虑到动态波长变换的可能和限制，提出了一种新型的、可实现动态最小代价路由和最佳虚波长通道的综合启发式算法（DMC－OVMP）。该算法对路由子问题和波长分配子问题既相互独立，又相互结合，优化了RWA，保证了网络信息传输的安全性。对中国教育和科研计算机网（CERNET）基于本算法进行了计算机仿真，实现了低的网络阻塞率。     

DWDM波长路由网络光链路负载均衡的波长路由算法

提出了一种应用于密集波分复用(DWDM)波长路由网络(WRON)中光链路负荷均衡的思想,并将其应用于优化Dijkstra算法的权值,同时将优化Dijkstra算法用于遗传算法求得了在不同的负荷条件下波长下限的网络所需波长数目。并将优化前后的算法分别对美国自然科学基金(NSF)网络的最优波长分配进行数值分析,发现基于负荷均衡思想的优化Dijkstra算法能够对网络的性能有很大提高：当遗传代数为20代时,采用优化Dijkstra算法阻塞率降低了约36％;当波长使用数为7个时,降低网络阻塞率10％。     

光网络中一种快速动态负荷均衡的波长路由算法

针对波长路由网络中动态光链路建立问题,提出了一种快速动态波长路由算法(RWA)。在路由子问题上,通过动态改进最短路径算法(Dijistra算法)权值的设置,使之符合光网络中动态流量分布,并适时更新路由信息表来适时调整网络的流量分布,减轻网络负荷,实现一种负荷均衡的路径查找。在波长分配子问题上,提出一种通过动态调节变异和交叉算子的遗传算法(VMCR-GA),可以实现快速波长搜索和分配。通过在几个网络上的仿真分析,比采用普通遗传和D算法的波长路由算法性能优越,网络阻塞率可以降低10%,波长分配效率提高30%~50%,算法的收敛性也大大提高。     

备用路由下一种新的WDM动态路由波长分配算法

基于波长转换度的空闲波长图模型,提出了一种用于WDM光网络在备选路由下的动态RWA算法。路由选择采用K条最短路径算法进行,备选路由集中首选最佳路由时考虑链路的代价、跳数和每一个链路上不可用波长数。通过计算机模拟,分析这3个参数对网络的阻塞率的影响,结果表明本算法中所选定研究的3个参数中选定路由的不可用波长数对网络阻塞率的影响程度比通道的代价,跳数对网络的影响程度大,这个结论对算法中这3个参数数值的选取提供了依据,使算法能够依据实际网络情况动态选取参数,降低网络阻塞率。     

An Ant-Based Approach for Dynamic RWA in Optical WDM Networks

In this paper, we propose a new ant-based algorithm for the dynamic routing and wavelength assignment (RWA) problem in optical WDM networks under the wavelength continuity constraint. Unlike conventional approaches, which usually require centralized global network information, our new RWA algorithm constructs the routing solution in a distributed manner by means of cooperative ants. To facilitate the ants’ foraging task, we adopt in our algorithm a probabilistic routing table structure for route selection. The new algorithm is highly adaptive in that it always keeps a suitable number of ants in the network to cooperatively explore the network states and continuously update the routing tables, so that the route for a connection request can be determined promptly by the current states of routing tables with only a small setup delay. Some new schemes for path scoring and path searching are also proposed to enhance the performance of our ant-based algorithm. Extensive simulation results upon three typical network topologies indicate that the proposed algorithm has a very good adaptability to traffic variations and it outperforms both the fixed routing algorithm and the promising fixed–alternate routing algorithm in terms of blocking probability. The ability to guarantee both a low blocking probability and a small setup delay makes the new ant-based routing algorithm very attractive for both the optical circuit switching networks and future optical burst switching networks     

一种波长转换范围受限全光网中的波长分配算法

本文研究了波长转换范围受限全光网中的动态路由和波长分配问题,提出了一种固定备选路由条件下新的路由和波长分配算法.算法引入了波长相关性的概念,用波长关联权值定量描述了各路由的前后链路上不同波长之间的相互依赖关系.在建立连接时首先使用那些依赖性强,对其他路由影响小的波长,从全局的角度出发选择最优的路由和波长分配方案.计算机仿真表明,本文算法能够适用于稀疏网络和网状网,在均匀业务强度或者大部分业务量来自于长跳路由的情况下,本文算法能够显著降低网络阻塞概率和使用的波长转换器数目,有效提高系统性能.     

一种改进遗传算法在WDM光网络中的应用

在波长路由光网(WRON)中,波长转换对提高网络性能、减少阻塞率起着重要的作用.但由于目前全光波长转换器非常昂贵,因而如何最优利用波长转换是配置光网络的一个重要问题.文中利用遗传算法很好地解决了这一问题,并且利用数值模拟的方法,计算了美国自然科学基金网(NSFnet)网络中最优配置下网络的阻塞情况.然后针对普通遗传算法的缺点,提出了一种改进遗传算法.最后利用数值模拟的方法,比较了两种算法的性能.     

一种低成本智能全光波长交叉交换连接器的设计和实现

报道了一种采用多个4×4,一个8×8光开关以及固定波长转换器组成的大容量全光波长交叉交换连接器(OWXC)的新颖结构,可以实现低串扰、低延迟的无阻塞光信号交换和转换,降低成本30%左右。同时,提出了应用于该结构的智能控制信号传输帧结构以及通过设置可用波长被锁定的时间门限来实现三种具有服务等级的智能光链路建立方式。实验结果显示,一条光链路从被断开到自动重新建立的时间是22 ms,可以实现人工、自动和半自动三种链路建立方式以及三根光纤,24个波长的全无阻塞交换,交换容量达到960 Gb/s。对组建大容量的光交叉连接(OXC)具有参考意义。     

Routing Mechanisms Employing Adaptive Weight Functions for Shortest Path Routing in Optical WDM Networks

Optical dense wavelength division multiplexed (DWDM) networks are an attractive candidate for the next generation Internet and beyond. In this paper, we consider routing and wavelength assignment in a wide area wavelength routed backbone network that employs circuit-switching. When a session request is received by the network, the routing and wavelength assignment (RWA) task is to establish a lightpath between the source and destination. That is, determine a suitable path and assign a set of wavelengths for the links on this path. We consider a link state protocol approach and use Dijkstras shortest path algorithm, suitably modified for DWDM networks, for computing the shortest paths. In [1] we proposed WDM aware weight functions that included factors such as available wavelengths per link, total wavelengths per link. In this paper, we present new weight functions that exploit the strong correlation between blocking probability and number of hops involved in connection setup to increase the performance of the network. We also consider alternate path routing that computes the alternate paths based on WDM aware weight functions. The impact of the weight functions on the blocking probability and delay is studied through discrete event simulation. The system parameters varied include number of network nodes, wavelengths, degree of wavelength conversion, and load. The results show that the weight function that incorporates both hop count and available wavelength provides the best performance in terms of blocking probability.     

部分共享波长转换光网络动态路由的改进算法

提出了一种应用于部分共享波长转换（PWC）的波长路由光网络（WRON）中的基于节点阻塞的动态路由算法,它不需要共享复杂的波长转换信息,而是将各节点的阻塞特性考虑到路由过程中。为评价算法性能,在14节点的国家科学基金网（NSFNET）拓扑中进行了仿真。结果表明,新的路由算法显著改善了网络的阻塞性能和建路失败的概率,尤其是随着网络负载的降低,网络性能的改善更显著。     

WDM光网络中一种优先共享通路保护算法

为了提高波分复用光网络的可靠性,常采用分段共享通路保护算法,该方法通常要求保护通路要均匀分段并且应满足共享风险链路组约束,网络业务的阻塞率也就比较高,因此提出了用优先共享通路保护算法来降低业务阻塞率。通过计算机仿真进行了理论分析和实验验证,取得了两种保护算法下的业务阻塞率和资源预留比的数据。结果表明,优先共享保护通路算法能够有效地融合分段共享通路保护算法的优点,同时在业务的阻塞率和资源预留比方面优于分段共享保护通路算法。     

Wavelength retuning without service interruption in an all‐optical survivable network

This paper proposes a new wavelength retuning (WRT) scheme in an all‐optical WDM network. Compared with the existing WRT schemes developed for all‐optical networks, which can alleviate the wavelength‐continuity constraint but cannot avoid service interruption or data loss, the proposed scheme is able to alleviate the wavelength‐continuity constraint and reduce the connection blocking probability with no service interruption to the on‐going traffic. This is achieved by allocating two routes, one for active path and one for backup path, to each incoming connection request and conducting WRT only on the backup path. The backup path provides an alternate path in case of a failure, while the active path carries traffic under normal conditions. Thus, WRT on the backup path will not cause any impact on data transmission. An optimal backup path WRT scheme and a heuristic algorithm are developed and the performance evaluation on the proposed schemes is presented. The simulation results show that the proposed optimal scheme reduces the connection blocking probability by 46.8% on average, while the proposed heuristic scheme reduces the blocking probability by 28.3% on average, all compared with the scheme without WRT. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于改进蚁群算法的卫星光网络波长分配方法

路由与波长分配是下一代光网络的需要解决的核心问题之一。本文采用智能蚁群算法,研究了卫星光网络的路由与波长分配问题,为通信请求寻找最优的数据传输光路径。基于请求区域受限策略(Restricted Request Area,RRA)和链路波长负载平衡策略,建立了考虑传输延迟和波长连续性约束的双主星分布式星群节点结构光网络系统模型。利用智能蚁群路由和波长分配(Smart Ant Colony Routing AndWavelength Assignment,SAC-RWA)算法求解系统模型,以找到具有稀疏波长转换的卫星光网络中最小成本波长路径。所提出的算法允许单个蚂蚁同时完成路由和波长分配,仿真结果表明,RRA能够明显改进卫星光网络的性能,以略微增加拥塞率的代价显著降低了计算复杂度。