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3秒自动关闭窗口IP over WDM网络中多层保护路由机制的研究与仿真实现--《东北大学》2010年硕士论文
IP over WDM网络中多层保护路由机制的研究与仿真实现
【摘要】：随着互联网的高速发展,人们对通信系统的容量和性能提出了新的要求。波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术可以提供巨大的传输容量,满足互联网业务对带宽的需求。但是,一旦发生网络故障,将导致大量业务中断。与此同时,为了降低网络运营成本,提高带宽资源利用率,传输网络逐渐由传统的IP over ATM over SDH/SONET over WDM多层重叠结构向IP over WDM两层结构发展,将IP业务直接承载在WDM光网络上。在此背景下,本文提出了IP over WDM网络中多层保护路由机制。
本文中设计的机制考虑单播和多播两种情形,区分保护资源专用与共享两种情况。本文设计了多层辅助图,用以处理网络中稀疏部分波长变换能力、光收发器数和稀疏部分分光能力等多约束问题。为了降低故障发生时受影响的业务数,机制中引入负载均衡的概念。在单播多层保护路由机制中,首先对请求进行业务量疏导,建立工作路,然后在IP层为其建立保护路,对工作路中重负载的光路进行WDM层保护。针对单播情形,本文还设计了基于效用的层间协调机制,综合考虑IP层与WDM层的保护资源利用率和保护切换时间等因素,根据效用决定故障在哪层恢复。在多播多层保护路由机制中,首先对请求进行业务量疏导,建立工作多播森林,然后在IP层为其建立保护多播森林,对工作多播森林中重负载光树进行WDM层保护。为此,本文设计了基于子树的多播业务量疏导算法、多约束多播路由算法和多播共享段保护算法,分别用于多播业务量疏导、WDM层多播路由和光树保护。
为了评估本文设计的机制的性能,设计开发了仿真平台,并在平台上进行了仿真实验。仿真结果表明,本文设计的多层保护路由机制可以有效地解决IP over WDM网路中的多层保护问题,具有良好的性能。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TN929.1【目录】：
摘要5-6Abstract6-10第1章 绪论10-24 1.1 IP over WDM网络概述10-14
1.1.1 WDM技术10-11
1.1.2 网络模型11-14 1.2 IP over WDM网络关键技术14-21
1.2.1 概述14
1.2.2 GMPLS技术14-16
1.2.3 路由与波长分配16-18
1.2.4 业务量疏导18-19
1.2.5 网络生存性19-21 1.3 IP over WDM网络中多层生存性机制21-24
1.3.1 概述21-23
1.3.2 课题来源23-24第2章 网络模型24-30 2.1 网络模型24-26
2.1.1 网络节点24-26
2.1.2 网络链路26 2.2 多层辅助图26-30
2.2.1 基本结构27-28
2.2.2 光收发器数约束28
2.2.3 波长转换能力约束28-30第3章 IP over WDM网络中单播多层保护路由机制30-42 3.1 问题分析30 3.2 基于负载均衡的单播专用多层保护算法30-35
3.2.1 链路代价30-32
3.2.2 算法描述32-35 3.3 基于负载均衡的单播共享多层保护算法35-39
3.3.1 保护资源共享策略35-37
3.3.2 链路代价37-38
3.3.3 算法描述38-39 3.4 基于效用的层间协调机制39-42
3.4.1 问题分析39-40
3.4.2 保护资源使用率40
3.4.3 故障恢复时间40-41
3.4.4 协调策略41-42第4章 IP over WDM网络中多播多层保护路由机制42-58 4.1 问题分析42 4.2 多约束多播路由算法42-45
4.2.1 问题分析42-44
4.2.2 算法描述44-45 4.3 基于子树的多播业务量疏导算法45-49
4.3.1 问题分析45-46
4.3.2 疏导可用率46-47
4.3.3 子树47-48
4.3.4 算法描述48-49 4.4 多播共享段保护算法49-52
4.4.1 问题分析49-51
4.4.2 算法描述51-52 4.5 基于子树的多播专用多层保护算法52-54
4.5.1 问题分析52
4.5.2 算法描述52-54 4.6 基于子树的多播共享多层保护算法54-58
4.6.1 保护资源共享策略54-55
4.6.2 代价55-56
4.6.3 算法描述56-58第5章 仿真实现与性能分析58-80 5.1 仿真环境58 5.2 仿真实现58-62
5.2.1 仿真模型的框架与实现58-60
5.2.2 单播多层保护的实现60-61
5.2.3 多播多层保护的实现61-62 5.3 性能分析62-80
5.3.1 拓扑用例62-63
5.3.2 单播多层保护算法性能分析63-71
5.3.3 基于子树的多播业务量疏导算法性能分析71-74
5.3.4 多播共享段保护算法性能分析74-76
5.3.5 多播多层保护算法性能分析76-80第6章 结束语80-82参考文献82-86致谢86
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【参考文献】
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探讨SDH与WDM在光纤通信中的运用
来源：位置：时间： 08:30
　　摘要主要讲述了同步和复用技术在当代的通信工程中的应用。
　　关键词：光纤，同步(SDH)，复用(WDM)
　　SDH和WDM在技术原理上的异同SDH(同步数字系列)是取代PDH(准同步数字系列)的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET(同步光网络)标准基础上形成的。它把信
　　号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH在电路层上对信号进行复用和上下。WDM(波分复用)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要工作原理是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM是基于光层上的复用,和SDH在电层上的复用有着很大的区别。它通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换。拥有EDFA(掺饵光纤放大器)的WDM可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
　　1SDH和WDM在长途干线网和本地骨干网中的应用
　　1.1长途干线传输网
　　SDH从一出现就以其同步复用能力、灵活的电路上下和强大的网管受到关注。在有了标准的光接口后,各厂家设备能够互通,SDH传输网成了运营商们的宠儿。可是,SDH长途传输网中每个MSC(主交换中心)之间的距离太长,光缆一旦以直埋的方式敷设,今后遇到扩容,想将光缆取出增加芯数不仅十分困难,而且投资上也不允许。如果使用SDH和WDM结合的系统,不必增加光缆,也不用对设备升级,只需新开几个波长的信号即可满足要求,形成N&2.5Gbit/s的光信道,传输容量一下子扩大了几倍甚至几十倍。
　　1.2本地骨干传输网
　　与长途干线传输网相比,本地骨干传输网相对容量小,在该层面上采用WDM的经济价值最高,甚至无需EDFA就可做到一个环网的连接。数量中等的波长也使设备本身在升级、维护、备份、管理等方面都有潜力可挖,同时,其价格一般也比大容量的干线WDM系统更易于让人接受。
　　2SDH和WDM在宽带城域网和接入网的应用
　　2.1宽带城域网
　　由于在本地骨干传输网中的成功,SDH在宽带城域网中的应用也已经很普遍,它通过ADM进行各种业务的上下,在某些业务量特别巨大的POP(入网点)点用DXC将信号交叉连接。城域网各基站距离较本地传输网还要短,仅限于经济较发达的大城市。这些城市的用户节点多,对信号质量要求高,接入网中信号格式多样,因此WDM更显得游刃有余。它能够直接把各种信号匹配到波长上,避免了因信号复用到固定帧格式而造成的延时和误码。
　　2.2接入网
　　Modem(调制解调器)、ADSL(不对称数字用户线)和HFC(光纤同轴电缆混合网)仍是当前个人用户接入Internet和有线电视的主要选择,企业大用户则偏向LAN(局域网)接入。这些接入一般以SDH进入传输网。许多ADM可以提供灵活的155,140,2Mbit/s和64kbit/s的接口,满足不同带宽需求的用户(将不同格式的信号固定在SDH帧中)。以某市由联通建设的传输接入网一期工程为例,见图1。
　　该市城域汇接层主要由光纤传输系统和业务汇接点(POP)组成,能提供电路、ATM/FR、IP、和话音业务汇接传输功能,以市区现有的交换机房、传输枢纽楼机房和几个位置较重要、条件较好的基站作为POP点,POP点之间尽量用直达的管道光缆连接。汇接层由于是用于业务接入的,因此,其网络结构要相对稳定和安全,建议采用环型拓扑结构。用户接入层即用户通过有线和无线方式完成到POP点接入,用户可直接从POP点接入,也可通过光缆箱接入到POP点,或与相邻用户和基站组成环型号接入到POP点。对于POP点上的数据进入传输环网的问题,则可以这样解决:以一个ONU(光网络单元)与一个ADM相对应,ONU的用户接口负责把各种各样的用户数据接入ONU,而它的传输接口通过一个内置在ONU设备中的传输单元把这些信号统一为标准SDH信号传送至ADM。
　　3SDH和WDM的新技术
　　3.1POP(IPOVERSDH)和IPOVERWDMPOS用PPP(点对点协议)对IP数据包封装,然后映像到SDH的帧内,再通过SDH复用设备将这些SDH信号送到光纤上传输。与IPOVERATM相比,POS在传输效率和通透量上都要优于前者。但IP数据包有不定长的特点,固定封装会造成延时,同时在网络流量控制上也比较差。POS比较适合于传输纯IP业务。IPOVERWDM是不需要任何格式的高效率IP传输方式。它将IP直接在光波上传输,避开ATM交换机和SDH复用设备,采用有一定交换互连功能的线速路由器,这样不仅减少了各级网络之间的冗余部分,简化网管,还便于设备维护和升级。
　　3.2无纤WDM光传输
　　Lucent的贝尔实验室在1999年推出的WaveStarOpticAir无纤DWDM系统向人们提供了一个光传输全新的发展方向。
　　4在工程应用中的最新发展方向
　　4.1SDH向高速化迈进,WDM则向多波化发展虽然在工程式应用中SDH的传输速率己经达到10Gbit/s,但最近Lucent和Nortel己经向全世界展示了在实验室中达到的新一代SDH速率40Gbit/s。
　　4.2适用于WDM的G.655光纤开始大量使用在中国光纤市场上,G.652光纤曾经一度是运营商和设计者们的主要选择。但G.652光纤在1510nm波长上存在大色散,造成在高速传输下中继距离过短,因此,在WDM系统出现以后,人们把目光转移到了G.655上。G.655克服了G.652的色散受限和G.653无法进行波分复用的缺点,是大容量WDM系统的最佳选择。
　　4.3传输设备从单一化向多元化、综合化演变EGI通信公司的XDM(X代表DXG,D代表
　　ADM,M代表WDM)设备能在一个小小的设备子架中完成DXG、ADM、IP与ATM交换和光DEDM上的OADM功能,而这些功能组件全部集中在一个1m左右的机柜中。可以说,这种XDM设备是未来光传输网络设备发展的典型代表。
　　以往在传输网络中普遍采用的是准同步数字体系(PDH),随着信息社会的到来,它已不能满足现代信息网络的传输要求,因此同步数字体系(SDH)应运而生。而随着光缆在现代通信的大量应用以及大容量通信的要求波分复用(WDM)也逐步被采用。
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IPoverWDM的生存性策略
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