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引用本文:

梁薇,黎军,张怡,等:光电混合网络中基于QoS分层图模型的路由算法[J]. 光通信技术,2019,43(3):54-58.

光电混合网络中基于QoS分层图模型的路由算法

梁 薇,黎 军,张 怡,李静玲,崔 涛
(中国空间技术研究院五院西安分院 空间微波技术国家级重点实验室,西安 710100)

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摘要:针对在光电混合网络架构下服务质量(QoS)需求迥异的异质业务路由的问题,提出一种基于QoS分层图模型的路由算法。该算法将网络中的异构链路与异质业务建立QoS等级映射关系,并根据QoS等级建立一种QoS分层图模型,完成网络虚实资源的融合。仿真结果表明:该算法有效实现了光电异构资源的联合优化,降低了阻塞率,可为不同QoS需求的业务提供差异化服务,优先保证高QoS等级业务的阻塞率性能。
关键词:光电混合网络;QoS分层图;路由;阻塞率
中图分类号:TN915 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2019)03-0054-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.03.015

0 引言
     光电混合网络是一种联合电网络接入灵活、高链路利用率、光网络高带宽和高质量为一体的网络。由于兼容了光电网络的优点,弥补了光、电网络各自的不足,可满足多种异质业务的传输、汇聚和分发需求,因而在空间信息网、数据中心网等应用场合受到广泛关注[1-6]。在光电混合网络中,由于网络节点和链路均呈现异构特征,通过业务聚合/疏导等控制技术在节点内可实现光电交换技术的融合[7,8],因此造成异构链路尤其是光电链路之间的互连互通操作复杂,使类型多样且服务质量(Quality of Service,QoS)需求迥异的数据业务的跨层跨域路由面临困难[9]。传统层叠式或分离式的路由算法在混合网络中存在以下缺陷:在资源多样的条件下对不同的链路资源采用不同的路由算法,造成算法零散、技术实现复杂等问题;层间资源缺乏必要的协调,难以适应光电混合网络业务类型、资源状态动态变化的特性。
     目前,针对异质业务请求的处理方法中性能较好的为基于QoS的业务区分处理方法[10,11],其基本思想是通过一定策略对到达网络的异质业务请求划分服务等级。如何对不同业务进行优先级确定以保证QoS需求的问题,文献[12]提出了一种基于层次分析法的改进TOPSIS算法,满足不同业务的QoS需求。文献[13]提出了一种考虑多个优先级LSP及其QoS的区分综合路由算法,通过划分标记交换路径的优先级来保证单个路径的QoS。对于混合网络的路由问题,跨层跨域的联合路由机制或算法是能够解决异构链路资源互通的有效方法。文献[14]提出了将IP层和波分复用(WDM)层资源以代价函数形式给出,并将因网络拓扑结构和网络负载分布不均衡等产生的瓶颈链路和带宽碎片问题也统一纳入考虑,实现了IP和WDM 2层资源的联合优化。文献[15]提出了IP/MPLS over SDH over WDM 3层动态网络的联合优化选路算法,建立上层阻塞业务利用下层空闲资源、综合网络选路2种模式,充分利用了3层网络资源。文献[16]将混合链路分为光路、WDM层内链路和IP/WDM层间链路,利用业务流持续时间已知信息,完成了低速业务流到光路的复用。但是,以上路由算法侧重于多种链路、多种资源的联合利用,对于QoS需求迥异的异质业务,并没有与异构链路建立直接的映射关系,且未综合考虑光电转换、波长转换和跨层疏导业务量对网络阻塞率的影响,难以直接应用于具备多颗粒度交换能力的光电混合网络。
     因此,本文提出一种基于QoS分层图模型的光电混合网络路由算法,可实现光电虚实资源的深度融合,完成多种类型、多种粒度和多种QoS需求业务的快速路由,使异构的网络路径资源信息按照不同的QoS等级实现共享。

3 结束语
     本文针对光电混合网络中异质业务面对异构链路资源的选路问题,提出了一种基于QoS分层图模型的光电混合网络路由算法。该算法通过将网络中的异构链路与异质业务建立QoS等级映射关系,并建立了QoS分层图模型,解决了异构链路资源表征方式差异巨大的问题。同时,将光电转换及波长变换等虚链路资源纳入路径代价函数,完成网络虚实资源的融合及多种QoS需求业务的路径选择。在寻找路径失败时,允许动态调整业务的QoS等级,以进一步降低业务请求的阻塞率。仿真结果表明:在阻塞率性能方面,本文提出的算法比传统的分离式路由算法性能改进显著,并且高QoS等级业务在网络中具有更低的阻塞率。