硕士论文-ASON中基于单亲遗传算法的动态多业务恢复研究

江苏大学硕士学位论文ASON中基于单亲遗传算法的动态多业务恢复研究姓名：段亚伟申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：朱娜20051001ASON中基于单亲遗传算法的动态多业务恢复研究作者：段亚伟学位授予单位：江苏大学相似文献(10条)1.学位论文张颖基于D'*思想的ASON动态均衡恢复策略研究2007随着Internet的高速发展，全球数据业务呈爆炸式增长。数据业务动态、突发等特性对传统的光传送网(OTN，OpticalTransmissionNetwork)提出了更高的要求。自动交换光网络(ASON，AutomaticallySwitchedOpticalNetwork)作为一项新的智能光网络技术的出现，赋予了光网络前所未有的灵活性和可扩展性，已经成为下一代网络(NGN,NextGenerationNetwork)的重要发展方向。其中，对多种恢复机制的支持是ASON的一个重要特点。ASON上承载的多种业务要求网络具有快速、智能和多样化的故障恢复能力，同时能够合理有效地分配网络资源。而目前基于传统光传送网设计的一系列恢复机制远远不能满足AsON对生存性的要求。因此，对ASON恢复问题的研究已成为ASON研究的一个重点之一。D*算法(D-staralgorithm)是一种动态环境下的启发式(Heuristic)搜索算法，应用于环境为未知、部分已知或不断变化的状态空间搜索中。具有智能、高效、鲁棒性、易于实现分布式等优点。博弈论是研究具有斗争或竞争性质现象的理论和方法。论文在研究探讨了ASON及其恢复相关问题的基础上，运用D*算法，并结合混合策略博弈理论，设计了一种动态均衡的ASON恢复策略，通过路由和波长分配(RWA,RoutingandWavelengthAssignment)为受损业务提供恢复通道。目的是在快速恢复故障的同时，合理利用网络资源。从而提高网络的故障恢复率，增强网络的生存性。论文围绕ASON的动态恢复问题展开论述，主要完成的工作和取得的成果如下：(1)分析归纳了ASON控制平面的结构、功能，ASON路由体系结构、路由方式、消息分发，ASON的生存性及恢复策略以及ASON动态路由和波长分配(RWA，RouteandWavelengthAssignment)技术等与ASON恢复问题相关的背景知识和影响因素。(2)研究了D*算法和混合策略博弈的相关理论，提出了一种基于D*思想的ASON动态均衡恢复策略。将网络中的路径代价与当前状态下的波长资源占用情况综合考虑，运用混合博弈原理求解波长占用与路径代价之间的纳什均衡(NashEquilibration)，并以此动态建立D*算法的估计函数，使恢复策略能够在动态通道恢复过程中尽量保证网络资源的合理分配。相对于传统的最短路径恢复策略和简单的动态恢复策略，该策略能够取得更高的恢复率和更低的网络资源占用率。(3)根据恢复策略的思路，详细分析并设计实现了均衡D*算法的原理，包括建立数据结构和数学模型，以及流程设计和性能分析等。针对仿真实验时发现由于求解纳什均衡非线性方程组而造成算法收敛较慢的不足，设计了一种结合Newton迭代法和最小二乘法求解纳什均衡非线性方程组的方法，仿真实验证明，可以大大加快算法的收敛速度。(4)采用C＃和MATLAB混合编程技术，自行开发了恢复策略的仿真系统，模拟实际网络环境对恢复算法性能进行了测试，并且，用传统的最短路径算法和另行设计的简单D*算法与之进行了比较。仿真结果表明，该算法在阻塞率、恢复率以及资源占用率上都明显优于相比较的其他算法，且时间性能可以较好满足ASON中恢复时间的要求。2.期刊论文赵继军.雷蕾.纪越峰.徐大雄一种基于ASON的新型动态恢复路径建链协议-通信学报2003,24(5)讨论了动态波长路由光网络的恢复路径提供问题,在联合可变权重路由选择(JVWR)算法的基础上重点对恢复路径建立时延进行了分析,通过对恢复路径建立过程中的非物理资源相关因素的考虑,基于ASON控制平面的分布式信令协议提出了前向并行建链协议(FPLSP).理论分析和仿真实验表明,该建链协议对于减少恢复路径链路建立时延具有明显的效果.3.学位论文李晓辉智能光网在中国铁通的研究与应用2005传输网络面临的挑战，不是如何创造更大的带宽容量，而是如何将网络中的资源转化为可用的、经济的、能进行带宽管理的新业务。因此，光传送网络仅仅提供巨大的带宽容量是不够的，还需要服务提供商通过有效的网络管理，能够提供其他各种不同的服务，来满足不断发展的市场需求。随着IP业务的增长，现有传输网已力不从心，主要体现在以下几个方面：网络缺少实时的业务供给能力，业务配置时间过长，交叉的数字等级过低，带宽利用率过低等等。一方面原因是现有的传输网结构是针对话音业务优化的，不能适应数据业务突发的特点，另外一方面，传输网缺少智能功能；网络中备用容量过大，缺少先进的保护、恢复和路由选择功能，为了有效地解决上述问题，自动交换光网络(ASON)应运而生。国外已陆续出现了多个运营商部署ASON的实例，美国AT&T采用CIENACoreDirector设备在全国部署了150多个节点的ASON网络，目前已全部采用了动态恢复业务；日本NTT骨干网采用Sycamore设备部署了40多个节点的ASON网络，承载话音和数据业务；Vodafone采用SycamoreSN16000设备部署了79个物理节点的ASON网络，主要承载2G话音和数据，3G业务和信令，Vodafone去年初全部应用了动态恢复业务，保护倒换时间最大在170ms-1s；Telemar是拉美第一大电信运营商，为解决网络安全性问题而引入ASON，采用华为OSN9500覆盖巴西最重要的7个大城市，组成灵活的MESH网，主要提供数据专线业务和少量话音业务。国内各大运营商也在积极跟进，中国电信、网通部署了城域或省内的ASON网络，中国铁通也在吉林省构建了ASON网络。本文结合铁通吉林省智能光传送网，分析了新一代智能网络的特点、关键技术、组网方案、设备组成等。该网络覆盖吉林省的所有地市，共10个节点，采用了美国CIENA公司的设备，目前已投入试运行。智能光交换机的单子架分别是640G/s及160G/s无阻塞双向交换能力，支持多种光端口种类，自动交换的带宽颗粒为VC12和VC4-64c。本文重点研究了智能光网网络拓扑自动发现、端到端业务配置、分布式智能、灵活级联能力、服务等级、自动恢复能力等功能。文中介绍了ASON的相关技术，分析了智能光网在电信运营商的网络中所起的作用。该项目是中国铁通新技术重点试验项目，该系统建成后，大大增强了吉林铁通传送网的可靠性，提高了公司的竞争力，为铁通吉林分公司在争夺大客户的市场中提供了强有力的网络基础，为ASON的进一步应用积累了经验，为中国铁通传输技术的发展策略提供重要的依据，对铁通的传送网的发展具有重要的指导意义。4.学位论文徐俊基于自适应逃逸粒子群算法的ASON多业务保护容量研究2007ASON(AutomaticallvSwitchedOpticalNetwork自动交换光网络)赋予了传统光网络前所未有的灵活性和可扩展性，代表了下一代光网络的发展方向。对多种恢复机制的支持是ASON的一个重要特点，也是目前ASON研究的一个重点。在网络容量日益增长的今天，智能化动态恢复算法的研究对提高ASON的生存性具有重要意义，一个良好的恢复算法能够合理高效地提高网络空闲资源的利用率和受损业务的恢复率，从而有效减少因网络故障而造成的社会影响和经济损失。ASON比较公认的优势包括：快速提供业务，提供多种保护恢复机制，提供新的业务类型等等，其中提供多种保护恢复机制是目前运营商规划建设ASON网络时重点关注的问题。相对传统光传送网设计的一系列恢复机制，ASON对生存性的要求主要体现为全面考虑网络空闲资源的合理分配、能满足业务恢复的多样化、算法可扩展性等一系列问题。自适应逃逸粒子群算法(AEPSO，Self-AdaptiveEscalpeParticleSwarmOptimization)'[1]是一种引入自适应调节参数和变异算子的改进的粒子群算(PSO，ParticleSwarmOptimization)'[2]，受到生物界中物种发现生存密度过大时会自动分家迁移的习性启发，该算法引入逃逸行为的这种简化的确定的变异操作，来增强全局和局部搜索能力，减弱了随机变异操作带来的不稳定性，避免了目前大多数随机迭代算法的“早熟收敛”和“收敛较慢”两大问题，提高算法解决组合优化问题的效率和性能。而ASON网络的保护容量问题本质上也是组合优化问题，因此作为尝试性的研究，本文基于自适应粒子群算法基本原理设计了一种适合于ASON的动态多业务保护容量算法。目标是在确保单点故障发生后对多受损业务的100％快速恢复下，如何确定每条光纤链路的波长信道保护容量，使得网络保护的造价达到或接近最低，更合理地利用网络空闲资源。论文分析了ASON中保护容量问题的相关技术体系，包括ASoN的路由体系、动态路由和波长分配技术以及自适应逃逸粒子群算法的基本思想。提出并构建了基于自适应逃逸粒子群算法的动态多业务保护容量问题的算法模型，并设计了基于上述相关技术的仿真平台，基于仿真平台对算法进行了仿真测试和改进。主要成果如下：(1)分析和归纳了ASON网络的路由体系和相关动态路由和波长分配技术。包括路由模式、分布式波长分配、路由分发拓扑、不同实现方式(集中式或分布式)等与保护问题有关的功能模块，以及ASON中实现保护问题的相关影响因素及关键技术。(2)将ASON动态多业务保护容量问题以及约束条件抽象成数学模型，为将自适应逃逸粒子群算法运用到ASON动态多业务保护容量问题奠定了数学基础，该数学模型可以有效描述ASON动态多业务保护容量问题．同时基于该数学模型上对该问题进行相应数学分析。(3)研究了自适应逃逸粒子群算法的基本思想，创新性地将自适应逃逸粒子群算法应用到ASON动态多业务保护容量问题中。该算法在运行中能综合考虑网络资源状态和不同业务保护的优先等级，较之已有的基于线性规划和遗传算法的求解ASON网络保护容量问题，该算法能取得更好时间效率，适合于实时动态保护，具有较强的实用性。(4)编程实现了基于自适应逃逸粒子群算法的ASON多业务保护容量分配问题的算法，并模拟网络环境，与文献中提出的算法做了仿真测试比较。(5)仿真测试了自适应逃逸粒子群算法的实际运行性能，并根据测试结果确定算法参数组合，使算法在同等资源开销下取得了较好的效果。5.学位论文赵荣霞ASON中OXC的智能性功能设计与仿真2007自动交换光网络(ASON)作为智能光网络的典型代表，通过引入控制平面并结合通用多协议标签交换(GMPLS)协议实现自动完成光网络交换连接的能力。它对传输平面的路由选择、保护恢复提出了较高的要求，传输平面必须是较为复杂的网状网，其中动态交换、基础光网的智能化等这些功能的实现都需要光交叉连接(OXC)设备的支持，OXC构成了ASON的交换平台。所以OXC的智能性实现是实现ASON智能的关键。论文对OXC的智能性进行了研究，首先介绍了ASON网络的基本架构以及基于GMPLS的控制面技术，然后对智能OXC光节点的系统组成进行了分析，从硬件技术和控制面技术两个方面展开详细讨论，在基于ASON的体系结构下，提出了智能OXC的一种可能的控制面组成，并重点对其中的路由算法模块进行设计，在已有的基于共享风险链路组(ShareRiskLinkGroup，SRLG)约束的约束最短路径优先(CSPF)路由算法基础上，对算法进行优化，设计并实现了一种基于SRLG和流量约束的CSPF算法。该算法可提供基本的QoS保证，如带宽、延迟，还可以均衡网络流量，在一定程度上平衡网络负载，降低业务阻塞率，提高网络资源的利用率，在链路故障时实现快速动态恢复。然后，在GLASS仿真平台上创建OXC硬件节点，并生成一个由OXC组成的光传送平面的拓扑结构，每个OXC光节点上运行设计的CSPF路由模块，通过仿真来验证算法的正确性，并且对