IP over WDM光网络中基于博弈论的节能疏导算法设计与仿真实现

论文摘要

随着互联网的普及和网络技术的迅猛发展,IP业务呈爆炸似增长态势并且业务粒度也呈现出多样化的特点,从而迫切地需要光网络能动态地分配网络带宽以满足业务需求。由于业务请求带宽往往远低于一整波长容量,如果为每个业务分配一个波长将会造成网络资源极大的浪费,为此业务量疏导技术应运而生。同时,网络的持续性扩张使得其能耗日益增加,这不仅限制了网络的发展,也与当前节能减排、低碳生活的理念格格不入,因此近年来人们提出了建设绿色网络的概念。基于以上思路,本文研究IP over WDM光网络中可促进绿色节能的业务量疏导问题。本文首先构建了具有光旁路功能的节点结构与网络模型,提出了网络中的功耗统计模型。在此基础上,本文设计了两种节能疏导机制：单跳节能疏导机制和多跳节能疏导机制。考虑到用户和网络运营商之间存在着利益冲突,本文引入了微观经济学中的“博弈论”思想来解决用户和网络运营商双方之间非合作型的利益竞争关系,寻求双方能达到“双赢”的解决方案。在此基础上,本文提出了能综合评价路径上的功耗及用户和网络运营商双方效益的适应度函数,并设计了两种节能疏导算法：基于博弈论的单跳节能疏导算法（Single-hop Energy-saving Grooming algorithm based on Game theory, SEGG）和基于博弈论的多跳节能疏导算法（Multi-hop Energy-saving Grooming algorithm based on Game theory, MEGG）,来为每个业务请求选择综合评价值（适应度值）最优的路径。为验证算法性能,本文利用VC++6.0平台对所设计的算法进行了仿真。仿真结果表明,本文所设计的算法能明显地降低网络中的平均功耗和阻塞率,并能有效地平衡用户和网络运营商双方的利益,实现了“双赢”。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光网络概述
• 1.1.1 光纤通信与波分复用技术
• 1.1.2 IP over WDM光网络模型
• 1.1.3 GMPLS技术
• 1.2 绿色网络概述
• 1.2.1 绿色网络的提出
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作和内容安排
• 1.4 课题来源
• 第2章 节能疏导技术与博弈论概述
• 2.1 节能疏导技术
• 2.1.1 业务量疏导定义
• 2.1.2 节能疏导研究现状
• 2.2 博弈论
• 2.2.1 纳什均衡
• 2.2.2 帕累托最优
• 2.2.3 博弈定价
• 2.2.4 博弈研究现状
• 2.3 本章小结
• 第3章 IP over WDM光网络中节能疏导机制
• 3.1 研究背景
• 3.2 模型定义
• 3.2.1 节点结构
• 3.2.2 网络模型
• 3.2.3 IP over WDM网络结构
• 3.2.4 功耗模型
• 3.2.5 节能疏导技术的优势分析
• 3.2.6 辅助图模型
• 3.3 节能疏导机制
• 3.3.1 节能疏导策略与机制
• 3.3.2 节能疏导机制的举例说明
• 3.4 本章小结
• 第4章 博弈模型与算法设计
• 4.1 研究背景
• 4.2 用户请求与网络资源定价
• 4.2.1 用户请求
• 4.2.2 网络资源定价
• 4.3 博弈模型设计
• 4.3.1 链路评价机制
• 4.3.2 博弈分析
• 4.3.3 模型定义
• 4.4 算法设计
• 4.4.1 K路由算法描述
• 4.4.2 基于博弈论的单跳节能疏导算法（SEGG）
• 4.4.3 基于博弈论的多跳节能疏导算法（MEGG）
• 4.5 本章小结
• 第5章 算法仿真实现与性能分析
• 5.1 仿真平台模块与主要数据结构
• 5.1.1 主要数据结构
• 5.1.2 仿真平台模块
• 5.2 仿真拓扑
• 5.3 业务模型与参数设置
• 5.4 性能指标
• 5.5 性能评价
• 5.5.1 SEGG算法和MEGG算法阻塞率对比分析
• 5.5.2 SEGG算法和MEGG算法功耗对比分析
• 5.5.3 SEGG算法和MEGG算法用户和网络运营商双方效用分析
• 5.5.4 SEGG算法和MEGG算法的平均适应度值对比
• 5.6 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢