基于孤立森林算法的弹性光网络异常流量自动识别方法

弹性光网络流量传输受到时间波动导致异常,为了提高网络传输稳定性,提出基于孤立森林算法的弹性光网络异常流量自动识别算法。根据流量的异常分布特征和正常数据的差异性进行波谱密度检测,构建弹性光网络流量的谱特征提取模型,通过低通滤波器卷积向量重组,实现对异常流量的谱特征筛选,采用孤立森林算法实现对网络流量异常检测的自适应寻优控制,结合多维空间结构重组方法实现对弹性光网络异常流量检测和识别。结果表明,漏检率及误检率较低,分别为3.16%,1.03%。检测用时较少,仅用16秒。在进行检测时,外部入侵率未超过1%,抗扰性较强。

弹性光网络中基于频谱窗滑动的时变业务共享保护方法

针对弹性光网络(EONs)中时变业务生存性传输时消耗频谱资源多和业务阻塞率高的问题,该文提出一种基于频谱窗滑动的时变业务共享保护(TTSP-SWS)算法。TTSP-SWS算法选择可用频谱块承载权重和保护频谱块共享度的共享保护路径代价函数值最小的保护路径;通过在保护路径上滑动频谱窗,将时变业务分配至频谱窗共享度最高的频隙位置;当时变业务带宽变化时,采用基于频谱窗滑动的生存性扩展或压缩频谱分配策略调整时变业务的带宽分配。仿真结果表明,该文所提TTSP-SWS算法能降低网络的业务阻塞率和保护资源冗余度。

基于频谱切片的弹性光网络中可调度请求资源分配算法

针对确定业务开始时间和结束时间特性的可调度请求加重了弹性光网络的资源碎片率和带宽阻塞率的问题,设计了一种配置频谱切片机的弹性光网络节点结构,并提出一种基于频谱切片的可调度请求路由频谱和时间分配(SS-RSTA)算法。在路由选择阶段,设计了一种综合考虑路径长度、路径碎片率和节点可用频谱切片机数量的路径权重值的路由选择策略,为可调度请求选择路径权重值最大的路由;在资源分配阶段,采用链路的资源碎片感知方法为可调度请求选择可用的频谱和时间资源窗口;当资源分配失败时,采用频谱切片准则将可调度请求切分为多个子带宽请求,以增加可调度请求频谱分配成功的概率,提高频谱-时间碎片的利用率。仿真结果表明,所提算法可改善网络的带宽阻塞率和提高网络的频谱利用率。

一种提高弹性光网络性能的PDT-TFDBT策略

为了提高弹性光网络的性能,提出一种时频域及阻塞门限联合触发的周期碎片整理(PDT-TFDBT)策略,该策略在触发条件方面采用改进碎片化指数的阻塞延迟触发机制,减少未阻塞时进行无效整理的负载量;在整理顺序方面综合考虑业务的时域和频域特征,合理分配业务的重构顺序,同时引入启发式深度学习辅助的路由及频谱分配(DKA-RSA)算法。仿真结果表明,PDT-TFDBT策略不仅可以减少重构业务数量和频谱碎片,而且进一步降低了业务阻塞率,提高了频谱利用率。

基于图着色模型的弹性光网络频谱分配算法

为了有效降低弹性光网络的频谱碎片程序和阻塞率,提出一种基于图着色模型的弹性光网络频谱分配算法。首先,对弹性光网络建立图着色模型,将频谱分配问题转化为带权值的图上色问题,然后提出了2种改进的上色算法(链式搜索法和改进的贪心算法)。仿真结果表明:与度最大着色算法相比,改进的2种上色算法能更好地优化频谱资源并降低平均链路阻塞率。

面向业务可靠承载的电力弹性光网络自主协同决策

针对电力通信骨干网面临频谱资源受限、调配灵活度差等挑战,提出一种面向业务可靠承载的电力弹性光网络自主协同决策方法。首先,建立长时业务可靠性约束,并通过虚拟队列漂移实现队列可靠性约束偏差感知;然后,将电力弹性光网络中业务与资源协同问题建模为业务请求、路径、频隙之间的三维匹配问题,并通过路径与频隙的聚合使其降维为一对一匹配问题;最后,引入升价匹配算法解决多业务请求对网络资源的竞争。仿真结果表明,相较于基于最小化队列漂移加惩罚的路由与频隙分配(MDPP-RSA)算法和基于首尾精确适配的路由与频隙分配(FLEF-RSA)算法,该文所提算法可有效提升电力业务可靠承载能力和网络资源利用率,平均业务队列积压降低了51.87%、80.18%,频谱利用率提升了33.52%、54.41%,并可满足不同优先级业务的高可靠传输需求。

空分复用弹性光网络多链路故障快速识别研究

随着空分复用弹性光网络规模的不断扩大,链路故障发生率持续增加,提出空分复用弹性光网络多链路故障快速识别方法。利用小波包分解方法将空分复用弹性光网络多链路信号分为高频和低频部分,使用Mallat算法快速重构链路信号,提取小波包能量谱特征和故障复合特征。根据特征提取结果采用改进贝叶斯算法对多链路故障进行定位,将定位结果输入到BP网络模式分类器中,完成多链路故障快速识别。实验结果表明,所提方法的故障定位时间最低仅为3.21 s,故障识别成功率在96%以上,故障误识率变化相对稳定,综合性能较为优越。

基于改进DQN强化学习算法的弹性光网络资源分配研究

针对光网络资源分配中频谱资源利用率不高的问题,提出了一种改进的深度Q网络(DQN)强化学习算法。该算法基于ε-greedy策略,根据动作价值函数和状态价值函数的差异来设定损失函数,并不断调整ε值,以改变代理的探索率。通过这种方式,实现了最优的动作值函数,并较好地解决了路由与频谱分配问题。此外,采用了不同的经验池取样方法,以提高迭代训练的收敛速度。仿真结果表明:改进DQN强化学习算法不仅能够使弹性光网络训练模型快速收敛,当业务量为300 Erlang时,比DQN算法频谱资源利用率提高了10.09%,阻塞率降低了12.41%,平均访问时延减少了1.27 ms。

弹性光网络的轻量化业务流识别机制

能源互联网新业务的快速增长对弹性光网络的业务流识别技术提出了更为复杂的要求。为了提高弹性光网络对多业务的匹配支撑能力,本文首先对弹性光网络的业务流识别需求进行了分析,提出了一种轻量化回声状态网络模型。该模型对传统的回声状态网络模型进行了裁剪,使储备池的神经元结构更为简单。针对弹性光网络业务流识别需求,提出了基于轻量化回声状态网络的业务流识别优化算法,并设计其在弹性光网络的实现方案。本文以能源互联网多业务混合接入作为典型场景,对弹性光网络的轻量化业务识别机制搭建仿真软件进行验证。验证结果分析表明本文所提出的算法能较好地适用于光网络系统,有效提高其对多业务接入的QoS保障。

基于频谱感知的业务分割-合并的弹性光网络资源分配策略

针对弹性光网络中业务分割的资源分配策略消耗更多保护带与设备端口,浪费频谱资源和增加网络能耗的问题,该文提出一种频谱感知的业务分割再合并的资源分配策略。为新业务分配频谱资源时,先计算路径上总链路剩余频谱连续度,选择使剩余频谱连续度最大频谱块传输业务;当路径上频隙数不满足业务传输需求空闲频谱块时,将该业务分割为多个子业务,尽可能选取使剩余频谱连续度最大的多个频谱块承载各子业务。当监视到子业务传输路径上有可用频隙数满足业务传输所需空闲频谱块时,计算剩余频谱连续度作为子业务合并触发的判决条件,将子业务再合并后继续传输。仿真结果表明该文提出的策略能有效降低网络的带宽阻塞率,并节约网络的能耗。

面向业务的弹性光网络光路损伤感知能效路由策略

针对弹性光网络中物理损伤导致业务频谱利用率低和传输能耗高问题,该文提出一种面向业务的链路损伤感知频谱分区(LI-ASP)能效路由策略。在LI-ASP策略中,为降低不同信道间非线性损伤,基于负载均衡设计一个综合考虑链路频谱状态和传输损伤的路径权重公式,根据调制方式的频谱效率和最大传输距离构造分层辅助图,从最高调制等级开始,为高质量业务选择K条边分离的最大权重传输路径;为低质量业务选择K条边分离的最短能效路径。然后,LI-ASP策略根据业务速率比值对频谱分区,采用首次命中(FF)和尾端命中(LF)联合频谱分配方式,减少不同传输速率业务间的交叉相位调制。仿真结果表明,该文所提LI-ASP策略在有效降低带宽阻塞率的同时,减少了业务传输能耗。

最小故障风险损失的弹性光网络多链路故障概率保护策略

针对弹性光网络中多链路故障100%保护的资源消耗冗余度较高的问题,该文提出一种最小故障风险损失的概率保护(MFRL-PP)策略,在多链路故障时为业务提供高效率的概率保护。在MFRL-PP策略中,该文设计了一个综合考虑链路负载和故障风险的代价函数,为业务选择故障风险小且频谱资源消耗少的概率保护光路。当最小故障风险路径无法传输时,为进一步降低概率保护光路的故障风险损失,该文还设计了一种非对称业务流分流的最小故障风险损失概率保护机制,以便选择故障风险损失最小的分流路径组作为传输光路。同时,在传输光路的频谱分配阶段,提出了基于最大频谱重合度的可用频谱块选择策略,以减少频谱碎片的产生。仿真结果表明所提策略不仅有效地提升了频谱利用率,还较好地实现了带宽阻塞率与故障风险的平衡。

基于多目标遗传算法优化弹性光网络的多路径保护机制

弹性光网络中多路径的保护方案相比单路径有效地降低网络带宽阻塞率,但会导致接收端多径时延差的问题,且业务的多路径分割传输策略使用了光网络较多的频谱资源。该文基于多目标遗传算法提出了遗传多路径保护算法(Genetic Multipath Protection Algorithm,GMPA),解决多路径时延差和节约频谱资源问题。在GMPA算法中,根据业务请求在光网络中建立K条边分离最短路径和带宽分配方案作为GMPA算法的初始种群,设计了一种联合考虑传输时延差和带宽资源分配的向量函数优化种群分类和拥挤距离排序。为提高算法的搜索能力和收敛速度,算法在交叉操作中设计个体自交叉方式,在变异过程中设置了带宽基因位变异范围及约束条件。仿真结果表明,相比多路径保护(Multiple Path Protection,MPP)算法和工作路径首次分配保护路径最后分配(Primary First-fit Modified Backup Last-fit,PF-MBL)算法,GMPA算法获得最低的带宽阻塞率,其频谱资源利用率接近最优的MPP算法,路径间距离差异性能优于MPP算法。

弹性光网络中负载均衡的优先共享通路保护

为在弹性光网络中实现最大化的备份频谱资源共享,提出了一种基于负载均衡的优先共享通路保护算法.在降低网络的阻塞率和保护开销时,综合考虑业务的传输距离、频谱资源利用率及链路状态等因素,建立整数线性规划模型确立优化目标,并提出启发式算法对路由和频谱分配联合优化选路,从而提供100%的单链路故障保护.仿真结果表明,与传统共享通路保护算法相比,所提算法在降低网络阻塞率的同时更有效地降低了保护开销,最大限度地实现备份频谱资源的共享.

弹性光网络中选路和频谱指派的建模和高效启发式算法(英文)

弹性光网络可大幅度提高频谱利用率并为用户提供灵活的带宽粒度.为改进已有弹性光网络的选路与频谱分配算法,建立了描述弹性光网络中选路与频谱分配问题的整数线性规划模型,提出两种分别基于最多频隙数优先和最长路径优先与业务疏导结合的启发式算法,以进一步提高频谱利用率,设计了所提算法的重排序准则和流程.对小型6结点、中型14结点和大型19结点等三种不同网络拓扑进行仿真实验,结果表明,所提算法可有效提高已有算法的频谱利用率.

频谱可用性和保护带宽共享度感知的弹性光网络生存性多路径策略

针对弹性光网络频谱利用率降低和带宽阻塞率高等问题,该文提出一种频谱可用性和保护带宽共享度感知的生存性多路径策略(M-SDSAA)。首先,该策略对业务采用单路径路由,通过区分业务的持续时间,分别采用首次命中和末端命中的工作路径频谱分配方式,并且为不同大小共享频谱块设定不同链路权重值。若单路径路由或频谱分配失败,引入多路径传输策略,自适应选择消耗频隙数少的策略,并且引入共享保护机制,提高保护带宽共享度。最后,当业务阻塞时,且存在单路径业务的保护路径预置在频隙消耗次优的路径,则启动重配置机制进一步降低阻塞率,将该业务重配置到保护频隙消耗最少的路径。仿真结果表明所提算法能有效地提高频谱利用率,降低网络的带宽阻塞率。

弹性光网络中面向可靠性的链路故障概率保护与保护资源重配置策略

为解决弹性光网络中多链路故障保护的高保护资源冗余度问题,该文提出一种面向可靠性的多链路故障概率保护与保护资源重配置(ROPP-BR)策略。在ROPP-BR策略中,该文综合考虑频谱资源消耗和链路故障概率,分别设计了工作与保护路径的链路代价函数,以较小代价分别选择业务可靠性高且频谱资源消耗少的备选工作与保护光路。为满足业务差异化的可靠性需求,ROPP-BR策略设计了一种面向可靠性的概率保护机制,建立了业务可靠性评估模型,在满足业务的可靠性需求的限制下灵活地配置概率保护路径。当业务将要被阻塞时,该文提出一种基于极大团的保护光路重配置方法,对网络中的业务保护资源进行重配置,提高保护频隙的共享度。仿真表明,所提策略兼顾了带宽阻塞率与可靠性性能,有效地降低了保护资源冗余度。

串扰感知的空分弹性光网络频谱转换器稀疏配置和资源分配方法

针对大容量多芯光纤空分复用弹性光网络(SDM-EON)中芯间串扰导致业务传输质量下降和阻塞率上升的问题,该文提出了节点稀疏配置频谱转换器降低芯间串扰的路由纤芯频谱分配方法。该方法根据网络中节点中介中心性稀疏配置频谱转换器。在业务路由阶段,设计综合考虑光路负载和节点频谱转换能力的光路选择的权重方法;为了降低串扰,在纤芯频谱分配阶段,设计纤芯分组和频谱分区分配方法;最后,针对串扰较大的业务,采用频谱转换以降低业务串扰和改善带宽阻塞率。仿真结果表明,所提算法能有效地提高频谱利用率,降低因芯间串扰导致的带宽阻塞率。

弹性光网络路由频谱配置算法研究

针对弹性光网络的特点及已提出的多种路由频谱配置算法,总结出了弹性光网络典型的RSA算法,并在此基础上首次提出了弹性光网络基于自适应子载波分配的路由频谱配置(Adaptive sub-carrier distribution routing and spectrum allocation,ASD-RSA)算法。该算法在弹性光网络中应用子载波分布式排列概念,在很大程度上降低了高负载网络的信号阻塞率,在典型RSA的基础上进一步提高了网络频谱资源的利用率,达到了节省频谱资源的目的。

频谱效率优先的任播路由冲突感知的弹性光网络资源重配置

针对混合供电的数据中心互联弹性光网络中,为了降低任播业务传输的阻塞率和能耗,论文提出一种基于频谱效率优先的冲突感知(CSEFR)任播路由资源分配策略。该策略首先计算任播阻塞率优化光路,按频谱效率优先准则对光路重配置排序,用首次命中(FF)方式分配频谱。如果任播的阻塞率优化的光路目的节点是不可再生能源供电数据中心,则预留此阻塞率优化光路,并为任播建立一条连接可再生能源供电数据中心频谱效率次优的能耗优化光路,使用末端命中(LF)频谱分配方式;若该阻塞率优化光路连接的目的节点是可再生能源数据中心,且与其他任播的能耗优化光路频谱分配冲突,将冲突的任播能耗优化光路重配置到其预留的阻塞率优化光路传输以解决光路的频谱冲突问题。仿真结果表明,论文提出的CSEFR策略能在大幅降低网络不可再生能耗的同时,实现阻塞率和能耗折中的路由策略,而且对不同数据中心配置的网络环境具有普适性。