1、Valiant負載平衡技術來源于多處理器領域，其實質為每個結點將分布式系統賦予的任務均勻分配給其他所有結點處理，使得整個系統的負載趨于平衡，從而提高了整個系統的效率。近年來，隨著Internet數據業(yè)務量的爆炸式增長以及服務質量(QoS，Quality of Service)要求的不斷提高，十分有必要對寬帶通信網的整體架構、選路算法以及核心節(jié)點的實現方式等方面進行改進創(chuàng)新，以滿足網絡業(yè)務的高速增長和動態(tài)變化。相應地Valiant負載平衡

2、技術應用于寬帶通信網中，為寬帶通信網的相關研究產生了新的思想和新的方法。本文研究了Valiant負載平衡技術在寬帶通信網中的應用問題，主要圍繞以下兩個方面展開：(1)Valiant負載平衡的兩級交換機；(2)WDM光網絡中Valiant負載平衡的魯棒選路算法。 Valiant負載平衡交換機分為兩級交換結構，第一級交換結構連接輸入和中間輸入，起分散負載的作用，第二級交換結構連接中間輸入和輸出，將負載最終送到輸出端口。Valiant

3、負載平衡交換機具有良好的擴展性；同時可以提供100％吞吐量保證。但是，Valiant負載平衡交換機的基本結構會出現分組亂序的情況，這將導致網絡交換性能的下降。 在第二章中提出了一種在兩級Valiant負載平衡交換機中保證分組順序到達的BPS(Blank Packet Stuff)算法。BPS算法通過向輸入隊列中填充分組從而形成滿幀，使得分組順序通過交換機。BPS算法具有良好的交換特性(平均時延及吞吐量)，同時也是一種分布式算法，

4、各個端口可以獨立地進行操作。 在WDM網狀網中，靜態(tài)/動態(tài)條件下傳統的選路和波長分配(RWA)算法適用于光路業(yè)務量/速率矩陣確知的情況，然而在實際應用中往往難于估計。 第三章研究了WDM網狀網在單粒度光路連接請求(即連接請求的帶寬等于一個波長的帶寬)的Hose不確定業(yè)務模型下Valiant負載平衡的魯棒選路問題。本章的研究共分以下三個方面。(1)針對靜態(tài)Hose不確定業(yè)務模型下全網總代價最小的優(yōu)化設計問題，作者在整數線性

5、規(guī)劃(ILP,Integer Linear Programming)的基礎上，提出了MRUF(Maximizing Resource Utilizaiton First)的啟發(fā)式算法。MRUF算法從最大化資源利用率的角度出發(fā)計算負載分配向量，從而有效地在WDM網狀網中建立了全連接的虛拓撲，使得該虛拓撲能為靜態(tài)Hose不確定業(yè)務模型下所有的業(yè)務量矩陣都能提供100％的網絡吞吐量。(2)針對Valiant負載平衡的魯棒選路算法下的WDM網狀

6、網的抗毀設計問題，作者基于專用通道保護(Dedicated Path Protection)的方式，提出了TMRUF(Two-StepMRUF)的啟發(fā)式算法。計算機仿真表明 TMRUF算法在提供魯棒性保護的同時具有較小的全網總代價。(3)針對邏輯全連接的光交換網絡在動態(tài)Hose不確定模型下的魯棒選路問題，基于Valiant負載平衡機制，作者提出了LBADF(Load Balancing with Adjustable Distribut

7、ion Fraction)算法。LBADF算法根據網絡中當前各條鏈路上空閑光路的數目對Valiant負載平衡機制中的分配系數進行即時動態(tài)地調整，從而達到了優(yōu)化網絡性能的目的。在WDM網狀網中，傳統的業(yè)務量疏導(Traffic Grooming)算法適用于不同粒度連接請求的業(yè)務量矩陣確知的情況，然而在實際應用中往往很難估計業(yè)務量矩陣。 第四章研究了WDM網狀網在多粒度帶寬連接請求(即連接請求的帶寬不盡相同，都小于一個波長的帶寬)的

8、Hose不確定業(yè)務模型下Valiant負載平衡的魯棒選路問題。本章的研究共分以下兩個方面。(1)針對多粒度連接請求條件下的全網總代價最小的優(yōu)化設計問題，考慮到網絡中存在多種不同粒度的連接請求并且連接請求不可再分的情況，作者提出了Hose模型分解(Hose Model Separation)的方法，將Hose不確定業(yè)務模型分為不同粒度的Hose子模型，并且分別為它們計算負載分配向量。作者提出了IMRUF(Improved MRUF)的啟發(fā)

9、式算法，并通過計算機仿真驗證了算法的有效性。(2)針對OC-1連接請求條件下的Hose模型吞吐量最大的優(yōu)化設計問題，作者提出了SBR&MRUF(Shortest Balanced Routing & MRUF)的啟發(fā)式算法。SBR&MRUF算法對于短距離路徑的節(jié)點對采用最短路徑的方法，對于長距離路徑的節(jié)點對采用平衡選路的方法，因此SBR&MRUF算法具有較優(yōu)的網絡性能。 第五章研究了基于IP的光網絡在Hose不確定模型下的網絡規(guī)

10、劃問題，其目標為在保證Hose不確定模型魯棒選路的前提下建立最小代價網絡。作者考察了幾種適用于Hose不確定模型魯棒選路的基本網絡結構，包括傳統的以電路交換為基礎的單跳選路的網絡結構，以點到點電路連接為基礎的多跳選路的網絡結構，和最新的Valiant負載平衡的兩跳選路的網絡結構；并針對Valiant負載平衡的兩跳選路的網絡結構提出了新的NSRLB(Non-Uniform Selective Randomized LoadBalancin