基于机器学习的大规模光网络性能监测和资源分配技术研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:yangminfeng_1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
云计算、边缘计算、物联网、虚拟现实、人工智能和5G等新技术的出现导致网络数据爆发式增长。作为网络数据传输最重要的基础设施之一,光网络也一直面临着高带宽和低时延的发展需求。近年来,随着机器学习技术的快速发展,将机器学习技术引入光网络中,实现网络的智能化,成为新的发展趋势。本文围绕“利用先进的机器学习技术进行网络性能监测和资源分配,提高光网络资源利用率”这一主旨开展了相关研究工作。具体研究内容及创新如下:第一,研究了光传送网络中光路传输质量(QoT)预测问题。针对邻近信道的非线性效应的影响,提出了一种基于链路—邻近信道的特征向量表示方法,并与人工神经网络(ANN)算法相结合来预测光路的QoT。仿真表明,这种表示方法与传统的基于网络特征参数的表示方法相比可提高预测精度0.7 dB。为进一步减小训练过程消耗的时间,提出并验证了一种具有低计算复杂度的机器学习(ML)方法—极限学习机(ELM)算法,它与ANN具有相同的精度,但其训练所消耗的时间只有ANN的十分之一。仿真表明,上述基于ML的QoT预测方法还可以用于链路级的软故障检测和定位。第二,研究了光传送网络中的资源分配问题。考虑到物理层损伤对光路路由与波长分配(RWA)所产生的约束,提出将基于ML的QoT预测技术与改进型遗传算法(GA)相融合的RWA方案,仿真表明了该方案在降低光网络阻塞概率方面具有重要作用。本文还针对软故障情况下的资源分配问题进行研究,提出一种软故障感知—遗传算法(SFA-GA)。仿真表明,在不同程度衰减情形下,SFA-GA算法均能取得最好的性能;典型地,当阻塞率为1%时,SFA-GA算法支持的负载为280 Erlangs,是传统RWA算法的1.5倍。第三,研究了低时延的动态带宽分配(DBA)算法。为了降低光接入网络中上行数据传输的等待时延,提出了一种基于长短记忆神经网络(LSTM)预测的动态带宽分配算法。根据当前时刻以及历史时刻的流量来预测未来时刻的流量,通过提前分配带宽,消除了传统DBA中的请求—应答过程,从而降低网络的时延。仿真表明,基于LSTM预测的DBA算法具有更低网络时延、更小网络抖动和更低丢包率。为了进一步缩短训练时间长,提出了一种基于非迭代的在线学习的ML算法,即在线极限学习机DBA算法,仿真结果证明该算法的训练时间不到LSTM算法的千分之一,实时处理能力大大提高。
其他文献
青州土地治理国际会议是由汉斯·赛德尔基金会(HSS)组织,于2019年在山东青州举办的国际交流盛会。在本次会议中,来自各国的130多名学者、研究人员就气候变化挑战及其对可持续
随着社会经济的不断发展,我国全面进入汽车社会,人民群众在享受便捷、舒适汽车生活的同时,对公安交通管理工作提出了新要求、寄予了新期望。机动车查验工作既是机动车登记中
<正> 患者宋××,女,54岁,小学教师。因反复腹泻十五年来诊。自述十五年来反复腹泻,大便日2~3次,或完谷不化,或稀水样,从未成形,无脓血,每于寒冷或饮食不当时加剧,冬季尤甚,余
由于荧光寿命不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,荧光寿命显微成像技术(fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM)在监测微环境变化、反映分子间相互
环境污染和传统化石能源枯竭的日益加重使得对新能源的开发越来越紧迫,而设计和控制合成新型纳米储能材料是推动新能源发展的重要驱动力。近年来,基于硅氧化物和碳的纳米储能
<正>一、教学目标1.通过课堂教学,提升学生的政治责任感,树立中国特色社会主义的道路自信、制度自信和理论自信,培育学生的政治认同核心素养;通过带领学生走访身边的全国人大
为研究划痕对滚子润滑性能的影响,采用数值分析的方法研究了不同形状的表面划痕对圆柱滚子润滑性能的影响,分析了划痕宽度和深度对油膜压力、厚度的影响规律。结果表明,不同
在国际法渊源体系中,国际条约是最重要的渊源之一。在国际条约与英国国内法关系的问题上英国表现为"二元论"。英国作为普通法国家,更注重实践、判例而非单纯理论问题。文章以
随着我国城镇化进程的不断加快,人们逐渐对城市街道所承载的交通性提出较高的要求,弱化了对街道生活空间的保护。在街道的建设中也愈发缺少对城市居民的慢行出行与交往等需求