由于有效地融合了光接入网的大容量、长距离与无线接入网的高灵活、低成本等优势,光纤无线融合接入网(Fiber-Wireless Access Network,FiWi Access Network)被认为是下一代宽带接入网的主要解决方案之一。可见,FiWi能够为大量用户提供较强的接入及传输能力,然而,受到自然灾害或人为因素的影响,FiWi接入网一旦发生故障,将导致其所承载的大量业务发生中断,严重影响业务的可用性,降低用户的体验质量。因此,FiWi接入网中的故障容忍机制研究具有重要的理论意义。本文针对FiWi接入网故障容忍机制展开研究。面向FiWi接入网的故障类型多样、拓扑结构复杂、网络环境多变、传输媒介异构等特点,以提高网络生存性及保障业务可用性为目标,围绕动态路径倒换、快速数据恢复、高效资源配置等方面展开了深入研究,着力增强FiWi接入网对分段内故障和分段级故障的容忍能力,构建具有强故障容忍能力的下一代宽带接入网。(1)动态路径倒换针对业务恢复过程中由网络拥塞导致的业务传输质量恶化问题,分析了业务恢复时传输质量恶化的内在因素,提出带有负载均衡的动态业务恢复机制(Dynamic Traffic Recovery Mechanism with Load Balancing,DTRM-LB),建立了大量业务并发恢复下的业务流量疏导模型。从全局视角充分考虑当前网络资源使用状态,提出带有节点分割的二分图模型,实现合理的网关资源配置。同时,针对大量业务并发进行业务恢复时容易出现路径聚集现象的问题,提出带有拥塞避免的路径分配方案为受损业务动态分配传输质量较高的恢复路径。数值结果表明,该机制较好地提升了网络的负载均衡程度,缓解了由于网络拥塞导致的时延和丢包率性能恶化问题,保障了业务的传输质量。(2)快速数据恢复针对业务恢复过程中的大量数据丢失问题,研究跨域协同可靠传输机理,提出联合网络编码的并行路径传输机制(A Lossless Fault-Tolerance Mechanism Combining with Parallel Routing and Network Coding,LFTM-PR-NC)。结合网络编码的信息融合性和并行路径的高可靠性,建立了跨域协同并行传输模型,突破业务恢复的常规思路,将业务恢复与路由编码相融合,容忍由于网络故障导致的单路径失效,实现快速的数据恢复。数值结果表明,LFTM-PR-NC机制大幅度降低了业务的恢复时间,改善了业务传输时延。(3)高效资源配置针对备用资源部署成本高和恢复时延长的问题,提出一种基于流量互补特性的备用光纤部署机制(Backup Fiber Deployment Algorithm Based on Traffic Complementarity,BFDA-TC),建立了时空尺度下的备用资源部署模型。设计一种带有备用保护切换功能的远端节点,通过在远端节点间部署备用资源,消除业务恢复过程中的瓶颈链路,提升业务恢复速度。围绕人类社会生活规律所带来的分段流量互补性特点,利用时间尺度下空闲资源的动态变化规律和空间尺度下配置成本与恢复速度的动态博弈规律,结合流网络中的最小代价最大流理论在具有显著流量互补特征的分段间部署备用资源,更细粒度地共享网络空闲资源,降低了备用资源的部署成本和提升了业务恢复速度。数值结果表明,BFDA-TC机制在大部分场景下均显著降低了备用资源的部署成本,在任何场景下均有效降低了业务的恢复时延。