下一代全光网络中的 寻路和波长选择 (RWA) 问题 孙卫强 2002 年 4 月 6 日

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 希望通过这个报告 … 了解全光网络的几个基本概念 了解 RWA 问题的背景 了解 RWA 问题的简单原理 算法不是重点！ 欢迎随时纠正和讨论

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 提纲  光网络基本概念 RWA 问题的简介 静态 RWA 问题 动态 RWA 问题 几种波长选择算法 关于 RWA 值得讨论的两个问题 我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光网络基本概念 光传送网基本概念 光交叉连接设备（ OXC ） 光网中的寻路 OSPF-TE,ISIS-TE 或者距离向量协议等 源路由 (Source Routing) 光网中的信令 根据寻路结果来建立光通路（ Light Path) CR-LDP,RSVP-TE 等

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光传送网 光网络基本概念光网络基本概念 入口节点 出口节点 光通路 光交叉连接 (OXC) Light Path = route + wavelength

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光网络基本概念 光传送网基本概念 光交叉连接设备（ OXC ） 光网中的寻路 OSPF-TE,ISIS-TE 或者距离向量协议等 源路由 (Source Routing) 光网中的信令 根据寻路结果来建立光通路（ Light Path) CR-LDP,RSVP-TE 等

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光传送网中的节点结构 结构之一：全波长转换 结构之二：无波长转换 光网络基本概念光网络基本概念 ＮＸＮ的光交叉连接设备，每个端口一根光纤，每根光纤复用ｗ个波长

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光网络基本概念 光传送网基本概念 光交叉连接设备（ OXC ） 光网中的寻路 OSPF-TE,ISIS-TE 或者距离向量协议等 源选路 (Source Routing) 光网中的信令 根据寻路结果来建立光通路（ Light Path) CR-LDP,RSVP-TE 等

13 June 2015Information Networks Lab, USTC We are here … 光网络基本概念  RWA 问题的简介 RWA 问题的由来 RWA 问题的地位 RWA 问题的分类 静态 RWA 问题 动态 RWA 问题 几种波长选择算法 RWA 值得讨论的两个问题 我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC RWA 问题的由来 传统网络中网络寻路和资源分配问题 IP 网络提供尽力服务，只有寻路，没有资源分配 ATM 、 Packet over SDH 等网络需要寻路，同时也有 资源的分配问题，但是资源的分配不具有全局重要 性 DWDM 网络中的波长一致性条件 要求从入口到出口使用同一个波长 波长分配具有全局重要性 合适地选择波长，使得：所需波长数目最小、网络 吞吐率最大或者连接请求阻塞概率最小

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 连接请求阻塞示例 × 请求２被组塞

13 June 2015Information Networks Lab, USTC RWA 问题的地位 1. 来自客户网络的连接请求到达边缘节点 2. 边缘节点进行 RWA 计算，选择路径和波长， 也就是选择光通路。 3. 由光传送网的信令负责光通路的建立

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 光通路的建立过程 （ 2 ）边缘节点 或者网管中心 进行 RWA 计算 （ 4 ）连接结束 通过信令拆除 光通路 （ 3 ）通过信令 建立光通路 （ 1 ）来自客户 网络的连接请求 到达边缘节点

13 June 2015Information Networks Lab, USTC RWA 问题的分类 静态问题 —SLE(Static Lightpath Establishment ) 所有业务量事先确定，连接建立后不拆除 RWA 的目标：所使用的波长 / 光纤数目最小 — — 网络建设成本最低 增量式 / 动态问题 —DLE(Dynamic..) 业务逐渐到达，或者建立恢复链路 RWA 的目标：连接请求被阻塞的概率最小 — — 网络运行性能最好

13 June 2015Information Networks Lab, USTC We are here … 光网络基本概念 RWA 问题简介  静态 RWA 问题 静态 RWA 问题的数学描述 静态 RWA 问题的解决 动态 RWA 问题 几种波长选择算法 RWA 值得讨论的两个问题 我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 静态 RWA 问题数学描述 Minimize ： F max Such that 静态 RWA 问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 静态 RWA 问题的解决 属于 NPC 类问题，求解困难 通常将寻路和波长选择分开 寻路问题的解决 固定寻路 固定可选寻路 波长选择问题的解决 近似的，启发式方法 静态 RWA 问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC We are here … 光网络基本概念 RWA 问题简介 静态 RWA 问题  动态 RWA 问题  几种波长选择算法 RWA 值得讨论的两个问题 我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC DLE 问题 比较复杂，目前尚没有比较完整的算法 从理论上来说，寻路和波长选择需要同时被考 虑，才能达到全局资源的最优化使用 现有的算法也将寻路和波长选择分开 动态寻路方式 代价最小路径 最不拥塞路径 采用适合于动态寻路算法的波长选择算法

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 几种波长选择算法 First-Fit(FF) 算法 Least Used(LU) 和 Most Used(MU) 算法 Min-Product(MP) 算法 选择一个波长，使得最小 其中 D lj 是链路 l 上面波长 j 已经被占用的光纤的数目， 是通道 p 上所有的链路的集合 Least-Loaded(LL) 算法 在路径 p 上最拥挤的链路上 选择残留能力最大的波长。

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 几种波长选择算法 MAX-SUM(M ∑ ) 算法

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 几种波长选择算法 RCL(Relative Capacity Loss) and Distributed RCL 算法

13 June 2015Information Networks Lab, USTC We are here … 光网络基本概念 RWA 问题简介 静态 RWA 问题 动态 RWA 问题 几种波长选择算法  RWA 值得讨论的两个问题 集中控制还是分布式控制 波长转换到底需不需要 我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 集中还是分布？ 集中式控制 网管中心集中控制资源分配（决策者） 光节点只负责利用信令建立 / 拆除光通路（实 施者） 分布式控制 光节点自主寻路，需要运行寻路协议 值得讨论的两个问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 集中还是分布？ 集中式控制 减少光节点复杂度 组塞率为 0 可扩展性差，容错性较差 分布式控制 容错性能较好 需要复杂的寻路协议 值得讨论的两个问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 波长转换需不需要？ 优点： 可以使寻路和波长分配算法得到简化 提高网络利用效率，但是效果不明显？ 缺点：  导致数据传输中的时延增大  连接建立的开销增加  网络建设和维护的成本升高 值得讨论的两个问题值得讨论的两个问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 波长转换需不需要？ 节点数目＝ 100 节点数目＝ 500 值得讨论的两个问题值得讨论的两个问题

13 June 2015Information Networks Lab, USTC About to finish… 光网络基本概念 RWA 问题简介 静态 RWA 问题 RWA 值得讨论的两个问题 动态 RWA 问题 几种波长选择算法  我们的研究内容和计划

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 我们的研究内容和计划 分析波长选择协议 SWAP 的性能 连接建立时间和 hop 数目的关系 在某种连接请求到达分布下，连接请求的阻塞概率 修正现有阻塞概率计算方法 计算时考虑信令的影响：需要锁定部分资源造成阻塞概 率上升 在 ns 上实现一个寻路和波长选择算法的研究平台 和 OBS 小组讨论建立统一仿真平台的必要性和可行性 在该平台上对各种波长选择算法进行仿真，改进和创新？ 研究波长转换器的数量和位置对光网性能的影响

13 June 2015Information Networks Lab, USTC 我们的研究内容和计划 (2) 继续深入研究 RWA 问题 计算集中式控制的复杂度 研究分布式情况下，路由协议必须做哪些改 动，新的寻路协议的开销有多大 动态 RWA 问题的分析 组播 RWA 问题？ OBS 中的寻路和波长选择问题 RWA 问题和光网络中的保护与恢复

13 June 2015Information Networks Lab, USTC Q&A time~~ PPT 文档下载：