欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種基于分層圖的靜態(tài)選路與波長分配方法

文檔序號:6598171閱讀:303來源:國知局
專利名稱:一種基于分層圖的靜態(tài)選路與波長分配方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的選路與波長分配(RWA)技術(shù)。
背景技術(shù)
波分復(fù)用技術(shù)(WDM)以其傳輸容量大,對高層協(xié)議和技術(shù)適應(yīng)性強,以及易于擴 展等優(yōu)點而備受青睞。利用WDM傳輸技術(shù)的光傳送網(wǎng)被認(rèn)為是下一代高速廣域骨干網(wǎng)的最 具競爭力的選擇。為客戶層到達(dá)的業(yè)務(wù)選擇路由和分配波長的問題被稱為路由和波長分配 (Routing and WavelengthAssignment)問題,簡稱RWA問題。如何在有限資源網(wǎng)絡(luò)中為業(yè) 務(wù)選擇合適的路由和分配優(yōu)化的波長將直接影響到網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。作為WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵 技術(shù),RWA以及資源優(yōu)化問題已被大批學(xué)者研究。在特定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎?,如何為到達(dá)的連接 請求分配路由及如何為路由所經(jīng)的各鏈路分配波長,從而使得指定的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。 在WDM網(wǎng)絡(luò)中,解決RWA問題通常要受到兩種限制當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中不存在波長變換器時,相同光 路的所有鏈路上必須使用相同的波長,即光路的波長連續(xù)性限制;另外,在同一條鏈路上, 經(jīng)過該鏈路的不同光路必須分配不同的波長,即不同信道分配限制。路由和波長分配根據(jù)不同的業(yè)務(wù)可以分為兩類1.對于靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜鸵唤M連接建立請求,需要為這 些請求在拓?fù)渖蠈ふ衣酚刹⒃谄渎酚缮戏峙洳ㄩL,以建立永久光路來傳送業(yè)務(wù)。靜態(tài)業(yè)務(wù) 的優(yōu)化目標(biāo)為建立光路所消耗的資源最少(所需波長數(shù)或光纖數(shù)最少等),或同等資源下 使全網(wǎng)吞吐量最大;2.對于動態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配光路請求隨機達(dá)到和離開網(wǎng)絡(luò),相應(yīng)的主要性 能指標(biāo)通常是全網(wǎng)阻塞率。動態(tài)RWA問題與靜態(tài)RWA問題的不同在于動態(tài)RWA問題中的業(yè)務(wù)是隨機到達(dá)的, 服從泊松分布,并且業(yè)務(wù)傳送完畢后建立的路由需要拆除,路由的保持時間服從負(fù)指數(shù)分 布;而靜態(tài)RWA問題中的業(yè)務(wù)是已知的,并且所建立的路由在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳话l(fā)生變化的情況
下一般不需要更新?,F(xiàn)有技術(shù)對靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配的解決方案主要有1、整數(shù)線性規(guī)劃將靜 態(tài)RWA問題歸結(jié)為一類線性規(guī)劃問題,建立以最小化波長或光纖數(shù)為目標(biāo)的LP模型,求解 LP方程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)。該模型屬于一個NP-C問題,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小時,該方法可 直接得到最優(yōu)解。該方法對于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)則不太適合,因為算法的復(fù)雜度會隨著網(wǎng)絡(luò) 規(guī)模的擴大成指數(shù)遞增。另外,其優(yōu)化目標(biāo)比較固定,且靈活性較差。2、拆分算法由于靜 態(tài)RWA問題的復(fù)雜性,可以將其分解成路由子問題和波長分配子問題來考慮。然后按照各 種路由算法和波長分配算法來分別加以解決。這種算法需要將問題進行拆分,而將每個子 問題的局部最優(yōu)解組合起來并非全局最優(yōu)。解決靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配方法的性能評估是研究RWA問題的重要環(huán)節(jié),目前 多采用計算機建模進行仿真分析,本發(fā)明針對靜態(tài)RWA問題的建模與仿真分析,提出一種基于分層圖的靜態(tài)選路與波長分配方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有靜態(tài)RWA算法的復(fù)雜度較高,且需要將 靜態(tài)RWA問題拆分,不能比較各種算法的優(yōu)越性等缺陷,本發(fā)明針對靜態(tài)RWA問題進行數(shù)學(xué) 建模,并提出了一種采用分層圖來解決靜態(tài)RWA問題的方法。該方法通過實施分層圖算法 得到靜態(tài)RWA問題的解決方案。同時,本方法所采用的分層圖模型可以避免靜態(tài)RWA問題 的強行拆分,復(fù)雜度也有所降低。另外,利用該方法,可以實現(xiàn)對各種靜態(tài)RWA相關(guān)算法進 行性能評估,并通過各性能參數(shù)來選取最佳的算法和最優(yōu)的解決方案。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1.根據(jù)特定網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浜筒?長數(shù)目,生成該網(wǎng)絡(luò)的分層圖模型;2.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)要求,生成靜態(tài)業(yè)務(wù)矩陣;3.按特定 算法從靜態(tài)業(yè)務(wù)矩陣中選取單個業(yè)務(wù);4.按照所選業(yè)務(wù)的源和目的節(jié)點對業(yè)務(wù)在分層圖 上進行選路,并記錄所選路徑以及占用的波長;5.處理完所有業(yè)務(wù)后,對所建立的路由和 占用的波長總數(shù)進行統(tǒng)計。該技術(shù)方案具體為,分層圖生成模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰(V,E,W,F(xiàn)) 生成分層圖模型矩陣LG (壙,E*);靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊為網(wǎng)絡(luò)隨機生成業(yè)務(wù)請求集合矩陣D, 要求矩陣D中的每個業(yè)務(wù)都包括源節(jié)點Si和目的節(jié)點屯,并且業(yè)務(wù)從源節(jié)點Si到其它節(jié)點 的概率均等,目的節(jié)點Cli的選取服從均勻分布;業(yè)務(wù)選擇模塊從生成的業(yè)務(wù)請求集合矩陣 中選取業(yè)務(wù);選路與波長分配模塊在生成的分層圖模型上對選取的業(yè)務(wù)Di = (Si, (Ii)進行 選路和波長分配運算,確定光通路矩陣P和波長使用數(shù)F。結(jié)合分層圖,路由方法如采用最短路徑算法,對于每個業(yè)務(wù),首先找到該業(yè)務(wù)在物 理拓?fù)渖系淖疃搪窂?,然后按最短路徑在波長分層圖上對其進行選路,具體包括步驟,按最 短路徑在波長分層圖上進行選路的方法具體包括,靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊為業(yè)務(wù)請求集合矩陣 D中的每個業(yè)務(wù)進行編號即D = {D1; D2, . . .,D|d|}對于D中的每個業(yè)務(wù)Di,在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖?為其尋找最短路徑設(shè)選定的路徑為Pi ;將第一個業(yè)務(wù)D1以最短路徑Ii1分配到波長分層 圖的λ i層;更新LG(V*,E*)和D,使E* = E*-Pl,D = D-D1 ;對于業(yè)務(wù)Di,在波長分層圖上按 照從X1層到λ|Β|層的順序,檢查其最短路徑hi是否可用,若hi在前Xnrl層均不可用,但 第λ m層可用,則更新波長分層圖LG (壙,E*)和D,該請求被分配的波長為λω,直到D為空, 艮P D = Φ。結(jié)合分層圖,路由方法如采用隨機選取算法,對于業(yè)務(wù)請求集合矩陣D,從中隨機 選取業(yè)務(wù),然后為所選取的業(yè)務(wù)在波長分層圖上對其進行選路,具體步驟包括,每次都隨機 從矩陣D中選取一個業(yè)務(wù)請求Di ;根據(jù)當(dāng)前波長分層圖的連接狀況,按照從X1層到λ |D|層 的順序進行搜索,首先在X1層檢查是否存在業(yè)務(wù)Di的可用路徑,若存在,則選擇最短路徑 為、,若IhiI > 1,則隨機選取一條;若Di在前λ μ層均不存在可用路徑,但第λω層可以 找到可用路徑Pi,則將業(yè)務(wù)Di以路徑Pi分配在λ m層上,更新LG (V*, E*)和D,使E* = E*-Pi, D = D-Di ;直到 D = Φ。結(jié)合分層圖,路由方法如采用最長路徑優(yōu)先算法,對于每個業(yè)務(wù),首先找到該業(yè)務(wù) 在物理拓?fù)渖系淖疃搪窂剑缓髮中的各業(yè)務(wù)按最短路徑長度的大小降次排序,最短長 度最長的業(yè)務(wù)排在業(yè)務(wù)矩陣的前面,具體包括如下步驟,靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊對于D中的每 個業(yè)務(wù)Di,在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠈ふ易疃搪窂絟 ;按照各業(yè)務(wù)最短路徑的長度,將業(yè)務(wù)矩陣D進行降序排列;將D中的每一個業(yè)務(wù)進行編號D = (DijD2,.. . ,D|d|};選路與波長分配模塊將D1 以最短路徑Ii1分配到波長分層圖的λ i層,更新LG(V*,E)和D,使E* = E*-Pl,D = D-D1 ;選 路與波長分配模塊根據(jù)當(dāng)前波長分層圖的連接狀況,按照從X1層到λ|Β|層的順序進行搜 索,首先在λ ,層檢查是否存在業(yè)務(wù)Di的可用路徑,若存在,則選擇最短路徑為Iii ;若Di在 前λ μ層均不存在可用路徑,但第λ m層可以找到可用路徑Pi,則將業(yè)務(wù)Di以路徑Pi分配 在 λ m 層上,更新 LG (V*,E*)和 D,使 E* = E*-Pi,D = D-Di ;直到 D = Φ。本發(fā)明所建立的分層圖模型可以避免靜態(tài)RWA問題的強行拆分,并且計算復(fù)雜度 也有所降低。采用本方法對WDM網(wǎng)絡(luò)中的靜態(tài)RWA問題進行有效的仿真分析,可以實現(xiàn)對各 種基于分層圖的靜態(tài)RWA算法的仿真,得到各算法用以解決靜態(tài)RWA問題的最終效果,如所 建立的路由、路由的長度、路由所占用的波長以及所需波長總數(shù)等各種性能。根據(jù)這些性能 參數(shù),不僅可以評估每個算法的優(yōu)越性,還可以對比各種算法,得出最優(yōu)的解決方案。通過 該方法選取的最優(yōu)方案,可以實現(xiàn)靜態(tài)RWA的優(yōu)化目標(biāo),使建立路由所消耗的資源最少(所 需波長數(shù)或光纖數(shù)最少等)。


圖1波長分層圖模型示意2基于分層圖的靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配模塊結(jié)構(gòu)示意3利用本發(fā)明建立仿真分析,LGRAND, LGSP和LGLPF三種算法性能對比分析示 意圖
具體實施例方式為了避免現(xiàn)有靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配方法中計算復(fù)雜度較高,或需要將靜態(tài) RWA方法拆分等缺陷,本發(fā)明采用分層圖方法解決靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配問題。設(shè)網(wǎng)絡(luò)拓 撲為G (V,Ε,W,F(xiàn)),其中,V表示節(jié)點集合,E表示兩條光纖形成的雙向鏈路集合,W為每條光 纖所包含的的波長數(shù),F(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)所使用的波長總數(shù)。
“fl if λ. Φ Λ,.’ i Φ /根據(jù)公式F = |;&確定使用波長總數(shù)F,其中,根據(jù)公式&Jo—s "’
判斷是否使用了新的波長。根據(jù)公式ΣΣ^^spl·1限定一次路由請求所經(jīng)過的鏈路數(shù)最
υ
多為h= IL卜1,并設(shè)L為網(wǎng)絡(luò)中的鏈路數(shù)。根據(jù)公式限定出口節(jié)點處理波長
sd
數(shù)最多為Iwi ;根據(jù)公式ΣΣΜ5M限定在一條光纖中最多可用Iwi個波長;根據(jù)公式
η sd
-1j = s
限定了入口節(jié)點處理波長數(shù)最多為Iwi ;公ΣΟ 1j=d
1 k0others
限定各節(jié)點波長的使用情況。如h= ι ν卜ι表示網(wǎng)絡(luò)中一條路徑的最大跳數(shù),通路Pi的長 度為hi則要求通路Pi的長度滿足hi < h,其中,|V|表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的個數(shù);通路Pi使用 ij鏈路中的光纖則艮為1,否則為0。如果業(yè)務(wù)Di的路徑Pi在波長分層圖的λω層,則 λω= 1,否則為0。如業(yè)務(wù)請求集合D所對應(yīng)的路徑集合為P,在波長分層圖上所占的總層數(shù)為F,則1≤F≤W。生成分層圖模型的方法具體包括,將網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋸?fù)制W份,形成分層圖中的W 層,所對應(yīng)的分層圖模型為LG(V*,E*),V*表示節(jié)點集合,E*表示鏈路(單向)集合。將網(wǎng) 絡(luò)物理拓?fù)渲械墓?jié)點Vi對應(yīng)各個分層圖模型中的Ivi1, Vi2, . . . ViffI,Ivi1, Vi2, . . . ViffI分別 表示同一個節(jié)點Vi在W個波長分層圖中各層對應(yīng)的節(jié)點;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械逆溌積i對應(yīng)到分層 圖中的各層為{e/,e/, . . . eiw},分別表示同一條鏈路在W個波長分層圖的各層中對應(yīng)的鏈 路,分層圖模型LG (V*,E*)的每一層為一個波長層,波長層編號為A1, A2,...入 。如圖1所示為波長分層圖模型,圖1 (a)為網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)洌瑘D1 (b)為層數(shù)W = 3時 網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D1(a)對應(yīng)的分層圖。在波長分層圖模型中,光路從源節(jié)點到目的節(jié)點必須 要在同一個波長分層內(nèi),即滿足波長連續(xù)性限制。對于一個連接請求,在波長分層圖上進 行選路,它所經(jīng)過的路徑,就是該光連接在網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)渖辖?jīng)過的路徑,路徑所在的波長分 層,就是它所占用的波長。如圖1(b)中,光連接(v5,v4)的路徑是V53 — V23 — V53 — v43,即 該請求在網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)渲械膶嶋H路徑為V5 — V2 — V5 — V4,且該路徑被分配的波長為λ 3。 上面的例子表明分層圖模型可以同時解決選路和波長分配兩個問題。在實施過程中,設(shè)定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的各條鏈路包含單根光纖、且波長數(shù)相等;網(wǎng) 絡(luò)中的光纖長度相等,則路徑距離可簡化為跳數(shù);網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點所到達(dá)的業(yè)務(wù)量相同, 并且業(yè)務(wù)之間無差別;光路節(jié)點處(輸入輸出)能力不受限制,光路建立請求的阻塞不會 由節(jié)點引起;允許一對節(jié)點之間同時存在多條光路,一旦連接建立請求被拒絕,則立即被丟 棄,無等待隊列;網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點處不設(shè)置波長變換器。如圖2所示為基于分層圖的靜態(tài)業(yè)務(wù)路由和波長分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)由下 列模塊組成分層圖生成模塊;靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊;業(yè)務(wù)選擇模塊;選路與波長分配模塊; 波長與光通路統(tǒng)計模塊。分層圖生成模塊為網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銰生成分層圖模型矩陣LG ;靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊為 網(wǎng)絡(luò)隨機生成業(yè)務(wù)請求集合矩陣D,要求矩陣D中的每個業(yè)務(wù)都包括源節(jié)點Si和目的節(jié)點 φ,并且業(yè)務(wù)從源節(jié)點Si到其它節(jié)點的概率均等,目的節(jié)點Cli的選取服從均勻分布;業(yè)務(wù)選 擇模塊從生成的業(yè)務(wù)請求集合矩陣中選取單個業(yè)務(wù),選取時判斷D是否為空,若D不為空, 從D中選取業(yè)務(wù)。若D為空,結(jié)束業(yè)務(wù)選擇;選路與波長分配模塊在生成的分層圖模型上對 選取的業(yè)務(wù)Di = (Sydi)進行選路和波長分配運算。選路之前,首先檢查網(wǎng)絡(luò)的連接狀況, 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的連接狀態(tài),對業(yè)務(wù)進行選路。最后,對各個業(yè)務(wù)所選取的路徑和占用的波長 進行統(tǒng)計,得到建立的光通路集合和網(wǎng)絡(luò)中總的波長消耗數(shù)目。網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)請求集合為D,單個節(jié)點上的業(yè)務(wù)量為|A|,則全網(wǎng)業(yè)務(wù)總量為|D =|Α|*|ν|。設(shè)集合中的某業(yè)務(wù)請求為Di = {Si,dj,0 < i ( IDlJJDi e D。其中,Si 表示該業(yè)務(wù)的源節(jié)點,Cli表示該業(yè)務(wù)的目的節(jié)點。如為業(yè)務(wù)DiK選定的路徑為Pi, Pi = {&,...、,...屯},、為路徑PiI的中間節(jié)點。業(yè)務(wù)請求集合D所對應(yīng)的路徑集合為P。如 通路Pi使用ij鏈路中光纖,則Rs為1,否則Rs為0。設(shè)h= m-1,通路Pi的長度為比 則要求通路Pi的長度滿足Iii <h,其中,|V|表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的個數(shù)。如果業(yè)務(wù)Di的路徑 1在波長分層圖的λω層,則λω=丨,否則為0。如路徑集合P在波長分層圖上所占的總層 數(shù)為F,則1 < F < W。以下針對采用的不同算法對本發(fā)明的具體實施作具體描述。1)基于本發(fā)明分層圖模型的最短路徑算法LGSP (Layered-graph Basedshortestpath algorithm)的靜態(tài)選路與波長分配方法。對于每個業(yè)務(wù),首先找到該業(yè)務(wù)在物理拓?fù)?上的最短路徑,然后均按最短路徑在波長分層圖上對其進行選路。具體步驟如下步驟1 對于給定的網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銰(V,Ε, W,F(xiàn)),分層圖生成模塊為其構(gòu)建波長分 層圖模型LG(V*,E*),V*表示節(jié)點集合,Ε*表示鏈路(單向)集合。
步驟2 靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊建立網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)矩陣,設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)請求集合矩陣為 D,為D中的每一個業(yè)務(wù)進行編號1,2,. . . ID I,得D = {D1; D2, . . .,D|d|}。步驟3 初始化網(wǎng)絡(luò)中使用波長數(shù)F,設(shè)置F = 0。步驟4 對于D中的每個業(yè)務(wù)Di,在網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)渖峡捎玫辖芩固乩?Dijkstra)算 法為其尋找最短路徑對最短路徑hi作進一步判斷,若有多條最短路徑(即IhiI ^ 1), 則隨機選取一條最短路徑作為可用路徑,設(shè)選定的最短可用路徑為Pi。步驟5 按編號順序從業(yè)務(wù)矩陣D中選取業(yè)務(wù),首先為D1進行RWA運算,將D1以最 短路徑Ii1分配到波長分層圖的X1層。更新LG(V*,E*)和Ddi^ = ESvD = D-D115全網(wǎng) 中業(yè)務(wù)所占用的波長總數(shù)為F= 1。業(yè)務(wù)選擇模塊進一步判斷D是否為空。步驟6 若D不為空,從D中選取業(yè)務(wù)。選路與波長分配模塊在生成的分層圖模型 上對選取的業(yè)務(wù)Di = (Sydi)進行選路和波長分配運算,每分配一個波長,按F = F+1更新 波長占用總數(shù)F。對于業(yè)務(wù)Di,在分層圖上按照從X1層到λ |D|層的順序,首先在X1層檢 查其最短路徑Iii是否可用,即h上的鏈路是否空閑。若、在前λ μ層均不可用,但第λω 層可用,則更新波長分層圖LG (V*,Ε)和D,該請求被分配的波長為λω。更新LG (V*,Ε)和 D,使Ε* = E*-Pi, D = D-Dio若F彡m,則F = m,否貝丨J,F(xiàn)保持不變。步驟6 :if D = Φ,則選路過程完畢,返回業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中占用的波長總數(shù)F。2)基于本發(fā)明分層圖模型的隨機選取算法LGRANDO^yered-graphBased rand algorithm)的靜態(tài)選路與波長分配方法。對于業(yè)務(wù)請求集合矩陣D,從中隨機選取業(yè)務(wù),然 后為所選取的業(yè)務(wù)在波長分層圖上對其進行選路。以下是步驟步驟1 對于給定的網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銰(V,Ε, W,F(xiàn)),分層圖生成模塊為其構(gòu)建波長分 層圖模型LG(V*,E*),V*表示節(jié)點集合,Ε*表示鏈路(單向)集合。步驟2 靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊建立網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求矩陣,假設(shè)業(yè)務(wù)請求矩陣為D,每次 都隨機從矩陣D中選取一個業(yè)務(wù)請求Di。步驟3 初始化網(wǎng)絡(luò)中使用波長數(shù)F,設(shè)置F = 0。步驟4 選路與波長分配模塊對Di在波長分層圖上進行RWA運算,每分配一個波 長,按F = F+1更新波長占用總數(shù)F。根據(jù)當(dāng)前波長分層圖的連接狀況,按照從X1層到λ |D| 層的順序進行搜索。首先在X1層檢查是否存在業(yè)務(wù)DiW可用路徑,若存在,則選擇最短路 徑為Iii,若IhiI > 1,則隨機選取一條最短路徑作為最短可用路徑。步驟5 若D不為空,從D中選取業(yè)務(wù)。SDi在前λ㈣層均不存在可用路徑,但第 λ m層可以找到最短可用路徑Pi,則將業(yè)務(wù)Di以路徑Pi分配在λω層上。更新LG(V*,E*)和 D,使纊=纊-Pi,D = D-Ditl對F作進一步判斷,若F彡m,則F = m,否則,F(xiàn)保持不變。進 一步判斷D是否為空。步驟6 :if D乒Φ,則返回步驟5。步驟7:if D= Φ,則選路過程完畢,返回業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中占用的波長數(shù)F。3)基于本發(fā)明分層圖模型的最長路徑優(yōu)先算法LGLPF (Layered-graphBasedLongest Path First algorithm)的靜態(tài)選路與波長分配方法。對于每個業(yè)務(wù),首先找到該 業(yè)務(wù)在物理拓?fù)渖系淖疃搪窂?,然后將D中的各業(yè)務(wù)按最短路徑長度的大小降次排序,最 短長度最長的業(yè)務(wù)(D中所有業(yè)務(wù)對應(yīng)的最短路徑中最長的為“最短長度最長”,其業(yè)務(wù)為 “最短長度最長的業(yè)務(wù)”)排在業(yè)務(wù)矩陣的前面。步驟1 對于給定的網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銰(V,Ε, W,F(xiàn)),分層圖生成模塊為其構(gòu)建波長分 層圖模型LG(V*,E*),V*表示節(jié)點集合,Ε*表示鏈路(單向)集合。步驟2 靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊建立網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求矩陣D,對于D中的每個業(yè)務(wù)Di,在網(wǎng) 絡(luò)物理拓?fù)渖嫌肈ijkstra算法為其尋找最短路徑hi,若IhiI彡1,則隨機選取一條最短路 徑作為最短可用路徑Pi。步驟3 初始化網(wǎng)絡(luò)中使用波長數(shù)F,設(shè)置F = 0。步驟4 按照各業(yè)務(wù)最短路徑的長度,將業(yè)務(wù)矩陣D進行降序排列。排列后的業(yè)務(wù) 請求矩陣為D,將D中的每一個業(yè)務(wù)進行編號1,2,. . . |D|,則D = (D1, D2, . . .,D|d|}。步驟5 按編號順序從業(yè)務(wù)矩陣D中選取業(yè)務(wù),選路與波長分配模塊首先為D1進 行RWA運算。將0工以最短路徑Ii1分配到波長分層圖的入工層,更新LG(V*,E)和D,使E* = E*-Pl, D = D-D10全網(wǎng)中業(yè)務(wù)所占用的波長總數(shù)為F = 1。步驟6 對于業(yè)務(wù)Di,選路與波長分配模塊對Di在波長分層圖上進行RWA運算,每 分配一個波長,按F = F+1更新波長占用總數(shù)F。根據(jù)當(dāng)前波長分層圖的連接狀況,按照從 A1層到λ |D|層的順序進行搜索。首先在X1層檢查是否存在業(yè)務(wù)Di的可用路徑。若存 在,則選擇最短路徑為Iii,若IhiI > 1,則隨機選取一條最短路徑作為最短可用路徑Pi。若 Di在前λ μ層均不存在可用路徑,但第λω層可以找到可用路徑Pi,則將業(yè)務(wù)01以路徑Pi 分配在λω層上。更新LG(V*,E*)和Ddi^ = EtpiiD = D-Dit5若F彡m,則F = m,否則, F保持不變。進一步判斷矩陣D是否為空。步驟7 :if D ^ Φ,則返回St印5。步驟8 if D = Φ,則選路過程完畢,返回F。上述三個算法中,LGSP算法的主要特點是業(yè)務(wù)在分層圖上分配波長時都采用最短 路徑,這樣的好處是減少傳輸時延,以及減少業(yè)務(wù)信號在傳輸過程中所受的物理損傷,但該 算法所消耗的波長數(shù)較大。LGRAND主要是從業(yè)務(wù)集合D中隨機選取業(yè)務(wù),然后為所選取的 業(yè)務(wù)均在波長分層圖上對其進行選路。LGLPF算法的最大特點是對業(yè)務(wù)矩陣D的排序處理, 將最短路徑最長的業(yè)務(wù)排在前面處理,可以減小算法的難度,使算法更加靈活。圖3是針對一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,利用本方法對基于分層圖的最短路徑算法(LGSP)、基 于分層圖的隨機選取算法(LGRAND)和基于分層圖的最長路徑優(yōu)先算法(LGLPF)進行的性 能比較。可以看出,網(wǎng)絡(luò)中所使用的波長數(shù)隨著業(yè)務(wù)量的增加而上升,并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊?guī) 模越大,所使用的波長數(shù)越多。在不同負(fù)載與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎翷GRAND和LGLPF兩種算法所消 耗的波長數(shù)都要比LGSP算法更少,并且業(yè)務(wù)負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)模越大,LGRAND和LGLPF算 法比LGSP算法節(jié)省的波長數(shù)越多。圖中,橫坐標(biāo)“Demands on every node”表示每個節(jié) 點的業(yè)務(wù)請求數(shù);縱坐標(biāo)“Wavelength”表示不同方法波長使用總數(shù);LGSP-mean表示利用 LGSP方法所使用的平均波長數(shù);LGRAND-mean表示利用LGRAND方法所使用的平均波長數(shù); LGLPF-mean表示利用LGLPF方法所使用的平均波長數(shù)。通過在該仿真系統(tǒng)上的性能對比可知,LGRAND和LGLPF算法在節(jié)省波長方面比LGSP算法具有更好的性能。因此,我們可以采用LGRAND和LGLPF算法來解決靜態(tài)RWA問題。由此可見,采用本發(fā)明的基于分層圖的靜態(tài)RWA仿真分析方法能夠較好地解決靜態(tài)RWA 問題,并且通過對各種分層圖算法進行性能對比分析,找到最優(yōu)的解決方案,從而較大地減 少了網(wǎng)絡(luò)波長使用數(shù)目,提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
權(quán)利要求
一種基于分層圖的靜態(tài)選路與波長分配方法,其特征在于,分層圖生成模塊為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰(V,E,W,F(xiàn))生成分層圖模型矩陣LG(V*,E*);靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊為網(wǎng)絡(luò)隨機生成業(yè)務(wù)請求集合矩陣D,要求矩陣D中的每個業(yè)務(wù)都包括源節(jié)點si和目的節(jié)點di,并且業(yè)務(wù)從源節(jié)點si到其它節(jié)點的概率均等,目的節(jié)點di的選取服從均勻分布;業(yè)務(wù)選擇模塊從生成的業(yè)務(wù)請求集合矩陣中選取單個業(yè)務(wù);選路與波長分配模塊在生成的分層圖模型上對選取業(yè)務(wù)Di=(si,di)進行選路和波長分配運算,確定光通路矩陣和波長使用數(shù)F。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)選路與波長分配方法,其特征在于,生成分層圖模型 矩陣具體包括將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)制W份,形成分層圖中的W層,所對應(yīng)的分層圖模型矩陣 為LG(V*,E*),將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲泄?jié)點集合V中的任一節(jié)點Vi對應(yīng)分層圖中各層的節(jié)點Ivi1, Vi2, ...Viw},網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲须p向鏈路集合E中的鏈路&對應(yīng)分層圖中各層的鏈路Iei1, βΛ . . . e;};分層圖模型的每一層為一個波長層,編號為λ2,... λ ,其中,W為每條光 纖所包含的的波長數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)選路與波長分配方法,其特征在于,選路方法如采用最 短路徑算法,對于每個業(yè)務(wù),首先找到該業(yè)務(wù)在物理拓?fù)渖系淖疃搪窂剑缓蟀醋疃搪窂皆?波長分層圖上對其進行選路,具體包括步驟,靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊為D中的每一個業(yè)務(wù)進行 編號S卩D = (D1, D2,..., D|d|}按編號順序從業(yè)務(wù)矩陣D中選取業(yè)務(wù),對于D中的每個業(yè)務(wù) Di,在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠟槠鋵ふ易疃搪窂絟i;并從中選定可用路徑Pi ;選路與波長分配模塊在生 成的分層圖上對選取的業(yè)務(wù)Di = (Sydi)進行選路和波長分配運算,每分配一個波長,按F = F+1更新波長占用總數(shù)F;對于業(yè)務(wù)Di,在分層圖上按照從X1層到λ|Β|層的順序,首先 在λ工層檢查其最短路徑hi是否可用,若Iii在前λ 層均不可用,但第λ m層可用,則更新 波長分層圖LG (V*,E*)和Ddi^ = ESvD = D-Di.該請求被分配的波長為λω;若F彡m, 則F = m,否貝丨J,F(xiàn)保持不變,直到D = Φ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)選路與波長分配方法,其特征在于,選路方法如采用隨 機選取算法,對于業(yè)務(wù)集合D,從中隨機選取業(yè)務(wù),然后為所選取的業(yè)務(wù)在波長分層圖上對 其進行選路,具體步驟包括,選路與波長分配模塊對Di在波長分層圖上進行RWA運算,每分 配一個波長,按F = F+1更新波長占用總數(shù)F;按照從X1層到λ |D|層的順序進行搜索,檢 查是否存在業(yè)務(wù)Di的可用路徑,SDi在前λ μ層均不存在可用路徑,但第λω層可以找到 可用路徑Pi,則將業(yè)務(wù)Di以路徑Pi分配在λ m層上,更新LG (V*, E*)和D,使E* = E*-Pi,D = D-Di ;若F彡m,則F = m,否貝丨J,F(xiàn)保持不變,直到D = Φ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)選路與波長分配方法,其特征在于,選路方法如采用最 長路徑優(yōu)先算法,對于每個業(yè)務(wù),首先找到該業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖系淖疃搪窂?,然后將D中的 各業(yè)務(wù)按最短路徑長度的大小降次排序,最短長度最長的業(yè)務(wù)排在業(yè)務(wù)矩陣的前面,具體 包括如下步驟,靜態(tài)業(yè)務(wù)生成模塊對于D中的每個業(yè)務(wù)Di,在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠈ふ易疃搪窂奖龋?按照各業(yè)務(wù)最短路徑的長度,將業(yè)務(wù)矩陣D進行降序排列,將D中的每一個業(yè)務(wù)進行編號 D= (DijD2j--^D1d1I ;選路與波長分配模塊對Di在波長分層圖上進行RWA運算,每分配一 個波長,按F = F+1更新波長占用總數(shù)F;按照從X1層到λ |D|層的順序進行搜索,若Di在 前λ μ層均不存在可用路徑,但第λω層找到可用路,則將業(yè)務(wù)Di以路徑Pi分配在λω 層上,更新LG (V*, E*)和D,使Ε* = E*-Pi,D = D-Di ;若F彡m,則F = m,否則,F(xiàn)保持不變, 直到D = Φ。
全文摘要
本發(fā)明請求保護基于分層圖的靜態(tài)選路與波長分配方法,涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域。針對現(xiàn)有靜態(tài)RWA算法的復(fù)雜度較高,且需要將靜態(tài)RWA問題拆分等特點,本發(fā)明為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖煞謱訄D模型矩陣;為網(wǎng)絡(luò)隨機生成業(yè)務(wù)請求集合矩陣D,從生成的業(yè)務(wù)請求集合矩陣中選取單個業(yè)務(wù);在生成的分層圖模型上對業(yè)務(wù)請求集合矩陣D中選取業(yè)務(wù)選取的業(yè)務(wù)進行選路和波長分配運算,確定光通路矩陣和波長使用數(shù)。本發(fā)明避免將靜態(tài)RWA問題進行拆分,并有效的節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。另外,還可以實現(xiàn)對各種相關(guān)算法進行性能評估,得到算法的多個性能參數(shù),通過性能對比并找出最優(yōu)的解決方案,從而實現(xiàn)既定的優(yōu)化目標(biāo)節(jié)省波長、光纖等網(wǎng)絡(luò)資源。
文檔編號G06F17/50GK101808254SQ201010109610
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者吳大鵬, 張普釗, 王汝言, 隆克平, 黃勝 申請人:重慶郵電大學(xué)
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
晋州市| 都昌县| 澳门| 延津县| 永定县| 辉南县| 常宁市| 大庆市| 闵行区| 永春县| 泸州市| 红原县| 临洮县| 浏阳市| 绥中县| 大化| 鹤庆县| 游戏| 平阳县| 大同县| 鹤壁市| 玉林市| 潮州市| 云南省| 平昌县| 新密市| 信丰县| 湟源县| 重庆市| 赤峰市| 漯河市| 磴口县| 武宣县| 方城县| 永春县| 东台市| 桐柏县| 都昌县| 瑞安市| 辉县市| 红安县|