基本信息
- 项目名称：
- IP/WDM光网络中生存性路由的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品针对当前光网络生存性技术中的多种生存性策略共存技术、区域分段生存性技术、以及多域光网络生存性技术做了深入研究，提出了恢复增强型保护（Enhanced Shared-Path Protection，ESPP）算法、增强型区分服务保护（Enhanced Differentiated Services Protection，EDSP）算法、虚拓扑保护（Virtual Topology Protection，VTP）算法和区分域保护（Differentiated Domain Protection，DDP）算法。与传统算法相比，本作品所提出的算法提高了光网络的保护能力、资源利用率、以及管理性能。本作品在研究的过程中共申请了国家发明专利3项，发表了学术论文8篇，其中4篇已经被EI和ISTP收录。本作品既能够提高我国在光网络领域前沿的国际研究地位，也能为国内外光网络的学术研究同行提供非常有意义的参考，在光网络应用领域，具有实际的应用价值，在适当的时间会产生一定的经济效益。
- 详细介绍：
- 在波分复用光网络中，每个波长承载的传输容量达吉比特每秒，光纤链路的故障可能导致巨大的影响和损失。因而波分复用光网络的一个关键问题是如何保证它具有强壮的生存性。针对当前光网络生存性存在的问题，我们发现了三个目前没有解决而又需要尽快解决的生存性问题，即在多链路失效的情况下区分服务等级的问题，多域光网络保护的问题，以及由于恢复时间约束而导致保护失败的子通路虚拓扑问题。 本作品针对这些问题做了深入研究，分别提出了恢复增强型保护（Enhanced Shared-Path Protection，ESPP）算法、增强型区分服务保护（Enhanced Differentiated Services Protection，EDSP）算法、虚拓扑保护（Virtual Topology Protection，VTP）算法和区分域保护（Differentiated Domain Protection，DDP）算法。简要介绍如下： 1.恢复增强型保护算法(ESPP)有效地增强了光网络的保护能力,降低了网络的阻塞率,提高了网络的恢复率以及资源利用率。 2.结合ESPP提出的区分服务等级保护的算法（EDSP）,有效地解决了光网络中针对多链路失效时不同服务等级服务的生存性,在多链路失效的情况下能够有效地提供较高的恢复率。 3. 虚拓扑保护算法（VTP）是一种基于约束时间限制的的算法，有效地解决了光网络中路由时间过长且恢复时间导致路由不成功的问题,并且有效的降低了路由算法的时间复杂度,把由于约束时间限制造成的路由不成功减小到零。 4.区分域保护算法（DDP）,该算法根据网络的划分区域情况,采用子虚拓扑的方法,通过三层抽象,形成路由虚拓扑,有效的解决了光网络区分区域管理时的保护问题。 总的来说，本作品提出的算法与传统算法相比，提高了光网络的保护能力、资源利用率、以及管理性能。 本作品在研究的过程中以申请了三项国家发明专利（均为项目组成员为第一发明人）；发表了8篇学术论文（项目组成员为第一作者），其中已有四篇英文论文被EI和ISTP收录，可以检索到EI和ISTP检索号。具体列表见附加材料。 本作品具有一定的实际应用价值和现实意义： 1.本作品提出的算法能够综合考虑网络中的各种因素，并能够有效提高光网络的生存性能。根据该作品提出的生存性算法，我们根据实际的应用需要，提出了相应的具体实现方法，并根据提出的算法用VC++编写程序仿真，结果显示和理论值能够很好的符合。申请了三项国家发明专利，在光网络应用领域，具有实际的应用价值，在适当的时间会产生一定的经济效益。 2.该作品在研究过程中发表的8篇学术论文中，目前已有四篇英文论文被EI和ISTP收录，这既能够提高我国在光网络领域前沿的国际研究地位，也能为国内外光网络的学术研究同行提供有意义的参考。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在波分复用光网络中，每个波长承载的传输容量达吉比特每秒，光纤链路的故障可能导致巨大的影响和损失。因而波分复用光网络的一个关键问题是如何保证它具有强壮的生存性。针对光网络生存性现状，我们发现了三个没有解决又需尽快解决的生存性问题：多链路失效的情况下区分服务等级，多域光网络保护以及由于恢复时间约束而导致保护失败的子通路虚拓扑。针对这些问题，本作品进行研究并提出了相应的启发式算法，有效地解决了这些问题。
科学性、先进性及独特之处
- 1恢复增强型算法增强光网络的保护能力,降低网络的阻塞率,提高网络的恢复率以及资源利用率. 2区分服务等级保护的算法解决了多链路失效时不同服务等级服务的生存性,能提供较高的恢复率. 3基于约束时间限制的虚拓扑算法解决了路由时间过长且恢复时间导致路由失败的问题,降低路由算法的时间复杂度,消除约束时间限制的路由失败. 4区分域算法根据网络区域情况,进行三层拓扑抽象,解决了区分域管理的保护问题.
应用价值和现实意义
- 作品提出的算法综合考虑网络中的各种因素，提高光网络的生存性能。根据作品提出的生存性算法和实际需要，提出了具体实现方法，并进行仿真，结果显示和理论符合。申请了三项国家发明专利，具有实际应用价值，在适当的时间会产生一定的经济效益。研究过程中发表的8篇学术论文，已有四篇英文论文被EI和ISTP收录，这能提高我国在光网络领域国际研究地位，也能为国内外的学术研究同行提供有意义的参考。
学术论文摘要
- 本文针对当前光网络生存性技术中的多种生存性策略共存技术、区域分段生存性技术、以及多域光网络生存性技术做了深入研究，提出了恢复增强型保护（Enhanced Shared-Path Protection，ESPP）算法、增强型区分服务保护（Enhanced Differentiated Services Protection，EDSP）算法、虚拓扑保护（Virtual Topology Protection，VTP）算法和区分域保护（Differentiated Domain Protection，DDP）算法。与传统算法相比，本文所提出的算法提高了光网络的保护能力、资源利用率、以及管理性能。
获奖情况
- 国际会议：1.EI检索号：083811577634，在作品中的位置(作品第2节)，2.EI检索号：20084311659181, ISTP检索号：BIJ96，在作品中的位置(作品第3节)，3.EI检索号：20091712051849，在作品中的位置(作品第5节)，4.EI检索号：20090111824243，ISTP检索号：BIR65，在作品中的位置(作品第4节) 国际期刊：《International Journal of Intelligent Information Technology Application 》的论文网站在作品中的位置(作品第3节) (详见附加材料)
鉴定结果
- 无。
参考文献
- [1] 王烨, 李乐民, 王晟. 考虑链路负载均衡和容量限制的WDM光传送网保护设计. 电子学报, 2001, 29(10): 1319-1323. [2] E. Mannie. “Generalized multi-protocol label switching (GMPLS) architecture,” in: IETF RFC 3945, 2004. [3] 何荣希, 王晟, 李乐民. 光网络中支持多粒度的子通路保护算法. 电子科技大学学报, 2003, 32(3): 245-250
同类课题研究水平概述
- 生存性技术主要包括保护、恢复、重配置、再路由、等措施，其中最常用的是保护和恢复措施。保护措施具有较快的故障恢复时间，但资源利用率不高；而恢复措施具有较高的资源利用率，但故障恢复时间慢。随着通用多协议标签交换(Generalized Multi-Protocol Label Switching，GMPLS)技术的出现，实现了IP网和WDM光网的融合，而GMPLS技术也为光网络的生存性提供了有力的支持。下面，对国内外光网络生存性技术的研究现状做详细介绍： 1、多种生存性共存技术：这种技术是指IP/WDM网中可能同时存在这些机制：无保护、1：1/1＋1专用保护、共享保护、基于优先级保护、保护和恢复共存等。求解这一问题的最优解，可通过整数线性规划，也可采用某些技巧的启发式算法来接近最优解。 2、区域分段生存性技术：这种技术是介于端到端的通路和基于链路的保护/恢复技术之间，能很好地达到资源利用率和恢复时间的折中。目前的大多数文献的研究重点都集中在如何对工作路进行区域分段和如何计算保护子通路，有些文献考虑了动态环境下的子通路计算问题。有些文献分别考虑了在静态环境下和采用分布式的方法来计算保护子通路。有些文献根据网络的拓扑结构来进行子通路。还有些文献考虑SRLG和部分波长转换能力的子通路计算。 3、多域生存性技术：由于多域网络拓扑是一个虚拓扑结构，该类生存性技术是基于多域虚拓扑为业务计算工作路由和保护路由。目前的多域生存性方法主要有基于跨域通路的保护算法和基于域内子通路的保护算法。 目前，IP/WDM光网络生存性存在如下不足： 1) 支持不同服务等级的多种生存性共存技术方面：没有提出更好的支持不同服务等级的生存性方案，没有解决多故障和双故障的保护问题。 2) 区域分段生存性技术方面：目前的算法大多是采用基于物理拓扑的等分段方法，没有考虑基于辅助图的保护切换时间约束的方法。 3) 多域网生存性技术方面：只考虑了域内故障的保护，没有解决域间故障的保护问题。
