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国际期刊的创新在计算机和通信工程的研究

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模拟和分析的阻塞概率使用算法——光网络

穆罕默德Shadab Piruthiviraj。P, Preeta Sharan博士
  1. 学生、电子与通信工程系、工程的牛津大学,印度班加罗尔
  2. 电子与通信工程系助理教授,牛津大学的工程、印度班加罗尔
  3. 电子与通信工程系教授,牛津大学的工程,班加罗尔,印度
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国际期刊的创新在计算机和通信工程的研究

文摘

路由和波长分配(风险权重)是光网络的关键任务之一,由于其信息透明度和波长重用的特点。本文提出的启发式算法,可用于路由和波长分配下的全光学WDM网络动态产生的电话。我们已经考虑了全光网(AON)没有波长转换和动态风险权重方案基于分布式Dijkstra算法的波长路由算法,首先满足预定的64个波长在500年随机拓扑和电话呼叫阻塞率(CBR)是0.55和仿真时间是5 sec.For到达不同的调用阻塞概率方面的性能分析以及仿真时间的启发式算法,并通过仿真研究了。

关键字
风险权重;阻塞概率;全光网;

介绍
所有光纤网络(1 - 5)已经成为一种有效的意思是实现带宽的巨大需求由于飞涨增加的互联网用户。在这方面,动态路由和波长分配(风险权重)起着重要的作用对高可变光网络的交通模式。
动态风险权重的目的是选择最佳组合每个连接的路由和波长,这样屏蔽连接的数量最小化。
在wavelength-routed WDM网络中,由lightpath连接实现。为了一双源目的地之间建立连接,波长连续节点对之间的路线需要发现。一个算法用于选择路由和波长建立lightpath称为路由和波长分配(风险权重)算法。许多问题在wavelength-routed WDM网络风险权重作为子问题。因此,必须使用一个好的路由和波长分配算法建立lightpaths在一个有效的方式。wavelength-routednetworks波长分配是一个独特的特性,区别于传统网络[6]。在缺乏波长转换器,lightpath必须占据相同的波长通过它遍历所有纤维链接;这个属性被称为波长连续性限制。
两个lightpaths不能被分配相同的波长在任何纤维。然而,有两个lightpaths可以使用相同的波长,如果它们使用不同的链接。这就是所谓的波长重用。
取决于lightpath请求最初知道随着时间的推移和固定与否,路由和波长分配方案可以分为两类:静态和动态。
在静态风险权重,lightpath请求结束节点对之间最初是已知的。是这种情况对于大型交通网络的规划网络是基于总需求模式和其预测未来值。因此,单个请求期间满足供应航线网络规划。如果单个连接请求的带宽需求远低于单个lightpath的带宽,可以使用lightpaths携带电子多路复用流的流量从许多不同的用户。在这些网络,lightpaths结束节点对之间的数量会随时间保持不变,只有罕见的变化lightpath分配遵循缓慢变化意味着交通需求时间。
在动态风险权重,lightpath请求结束节点之间假定随机到达时间和随机持有倍。即lightpath请求建立在需求。这样对数据通信网络的连接需要大带宽或lightpaths用于多路复用包流量。在这样的网络中,结束节点可能对应于个人工作站或IP路由器。因此,lightpath需求可能随时间变化频繁。出于这个原因,是单独为每个lightpath请求路由到有效地使用网络资源。

二世。文献综述
AshwinSridharan Kumar和n Sivarajan[6]提出了两种分析技术的低复杂性、独立模型和关联模型,研究具有任意拓扑结构的波长路由网络和交通模式。两种模型只涉及简单的计算,可用于快速计算的阻塞概率。通过计算我们发现独立模型给好估计当网络连接和关联模型是准确甚至稀疏网络下固定路由。可以利用简单的模型计算在合理的大型网络阻塞概率时大量的波长ARPA-2如本文所示,12-node 64波长环网络。相关模型,然而,不是不敏感的方向我们继续沿着路线计算阻塞和高度倾斜交通模式下可能会导致不正确的结果。他们还延长了独立模型研究固定负载最低备用路由和路由和发现它给好的结果在该地区的利益,即。、低阻塞概率。
阿米特沃森R.S.甘蓝[7]开发了一种低复杂度的数学仿真模型,该模型不需要任何数据。它有低实现复杂度和计算使用是相当有效的。这个模型也表明一个最佳路径解决路由问题。模型也表明适当数量的波-长度应该是免费的网络中至少有阻塞概率。这个模型可以实现在不同的网络拓扑。模型还可以用于评估NSFNet拓扑的阻塞性能,因此用于改善其性能。我们可以妥协之间的路径长度和数量的免费波长阻塞概率方面的最好的结果。模型的计算效率非常高,因为它完成与计算机仿真在1 s与英特尔奔腾IV和512 mb的RAM。

三世。路由和波长分配

3.1。算法
正式,风险权重的问题可以表示如下:给定一组lightpaths需要建立内部网络,并给予一个约束的波长数(纤维产能约束),这些lightpaths应该确定航线设置并确定波长应该分配给这些lightpaths建立lightpaths[7]的最大数量。虽然最短路径路由(根据距离、可用资源、或其他标准)可能往往是更可取的,这个选择可能有时不得不牺牲为了让更多lightpaths设置。一般来说,良好的风险权重算法允许几个替代路线的每个lightpath需要建立。Lightpath会话无法设置由于约束路由和波长被阻塞。这就是为什么它是非常重要的实现会找到最短路径路由的路由算法根据若干标准,而且几个替代路线,资源已经预留的最短路径。风险权重的lightpaths光纤网络通常是在两个步骤完成。第一步尝试找到一对节点之间的路由,第二个链接分配波长的路线。文献表明,不同的解决方案,单独或同时处理这些步骤。一种方法是先路线的所有连接,然后将波长分配给他们作为一个单独的步骤。这个策略,有可能没有发现路线可用波长。 Another approach is to combine the steps so that routing is tied to a particular wavelength. This latter approach is typically accomplished by starting with a particular wavelength and reducing the network topology to only those links on which this wavelength is available. The routing algorithm is then run on this pruned topology. If a suitable route cannot be found, another wavelength is chosen and the process is run through again for the matching topology. In this paper we have used former method to implement the algorithm to reduce the simulation time.

3.2路由算法
固定的路由是最简单的,而自适应路由得到最好的性能。备用路由提供了复杂度和性能之间的权衡。我们简要讨论固定路由方法在这项工作。

3.1.1。固定的路由
路由连接的最简单的方法是总是选择相同的固定路线对于一个给定的源目的地。这种方法的一个例子是固定的最短路径路由。每个源目的地的最短路径路由对脱机使用标准计算最短路径算法,如迪杰斯特拉算法或bellman算法,以及任何指定的两个节点之间的连接建立使用预先确定的路线。

3.2。波长分配算法
在WDM全光网,有三个主要的约束与波长有关的任务。在“,应该使用相同的波长沿着选定的路线上所有的链接。在DWAC,两个光路径不能被分配相同的波长在任何纤维和权钱;可以使用不同的波长在沿着选定的路线,但节点链接应该波长转换能力。
图像
图1:显示了一个架构图的波长分配算法。一般来说,如果有多个可行的源节点和目的节点之间的波长,然后一个波长分配算法需要选择一个给定lightpath波长。波长选择可在执行路线已经确定,或在与找到一个路线。因为相同的波长必须使用在所有链接lightpath,重要的是,波长选择的方式,试图减少对后续阻塞连接。回顾波长分配方法可以在[15]。
一个简单的例子,但是有效,波长分配启发式是首先满足。在首先满足,波长是索引,lightpath将尝试选择最低的波长指数之前试图选择一个波长指数更高。以这种方式通过选择波长,现有连接将装进更小的波长数,留下了一个更大的可用的波长数量lightpaths更长。选择不同的波长的另一种方法是简单地随机选择一个波长。一般来说,首先满足时会比随机波长分配的全部知识网络状态[7]。然而,如果波长选择是在一个分布式的方式完成的,只有有限的或过时的信息,然后随机波长分配可能超越首先满足任务。这种行为的原因是,在首先满足的方法,如果多个连接同时正试图建立一个lightpath,那么它更有可能,他们会选择相同的波长,导致一个或多个连接被屏蔽。

3.2.1之上。首先满足波长分配
在首先满足,波长是索引,lightpath将尝试选择最低的波长指数之前试图选择一个波长指数更高。以这种方式通过选择波长,现有连接将装进更小的波长数,留下了一个更大的可用的波长数量lightpaths更长。选择不同的波长的另一种方法是简单地随机选择一个波长。一般来说,首先满足时会比随机波长分配的全部知识网络状态[7]。首先满足不需要全球知识网络。不需要存储保持网络状态和不需要的通信开销。计算开销小和低复杂性。此外,阻塞概率和公平的性能而言是最好的之一。因此,首先满足优先在实践中[1],[2],[5],[6],[8]和[10]。这个计划执行的阻塞概率和公平,并优先在实践中由于其计算开销小和低复杂性。类似于随机,首先满足不引入任何通信开销,因为不需要全球知识。

四、问题公式化
波分复用(WDM)技术的成熟和对带宽的需求增加,动态配置在WDM层lightpaths成为一个重要的和具有挑战性的问题。任何分布式路由算法动态交通应该是简单,有效,也可伸缩。我们的算法也措施绩效评估考虑调用阻塞比和CPU时间。
下一代基于WDM网络基本上侧重于路由和波长分配问题(风险权重)在wavelength-routed光学波分复用网络。大多数致力于这种网络的操作下波长连续性约束,光路径的设置节点对之间的连接请求,和一个光路必须占据相同的波长,它跨越了所有的链接。在建立光路,必须选择一个路由和波长必须分配到光路。如果没有这个波长光路选择的路线,然后连接请求被阻塞。在计划的工作波长取决于动态带宽分配的因素。
我们检查风险权重问题,审核各种路由和波长分配方法方法提出了在文献中。最后,我们提出了一种新的风险权重算法,动态流量减少的数量的情况下工作很出色调用阻塞,并通过模拟wedemonstrated其性能。在本文中,我们开发了一种新的路由和wavelengthassignment算法WDM-all光网络在随机拓扑。也是一个堵塞问题的研究已经取得了行为没有波长转换器动态的调用,然后比较不同数量的产生。

V。问题陈述
图像

VI。仿真结果
图2、3和4显示了CBR 50, 500年和1000年分别调用。
图像
图像
图5、6和7显示了仿真时间50,500年和1000年分别调用。
图像
在图8和9显示了建议和模拟随机网络。由14个随机连接的节点数。
图像
表1显示了不同参数之间的比较像CBR和仿真时间在秒不同数量的电话。

七世。结论
比较呼叫阻塞比和仿真时间的基础上的呼叫到达时,我们发现了数量:50个电话CBR为零的波长是64和仿真所花费的时间是500年0.7 sec.Similarly调用CBR 0.55和仿真所花费的时间是5秒,0.65 1000调用CBR和仿真时间是15秒。
的分析表明,1000个电话CBR略增加了0.10即使调用数量翻了一倍,表明提高CBR大量的电话到来。

引用
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