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随着互联网的高速发展,人们对通信系统的容量和性能提出了新的要求。波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术可以提供巨大的传输容量,满足互联网业务对带宽的需求。但是,一旦发生网络故障,将导致大量业务中断。与此同时,为了降低网络运营成本,提高带宽资源利用率,传输网络逐渐由传统的IP over ATM over SDH/SONET over WDM多层重叠结构向IP over WDM两层结构发展,将IP业务直接承载在WDM光网络上。在此背景下,本文提出了IP over WDM网络中多层保护路由机制。本文中设计的机制考虑单播和多播两种情形,区分保护资源专用与共享两种情况。本文设计了多层辅助图,用以处理网络中稀疏部分波长变换能力、光收发器数和稀疏部分分光能力等多约束问题。为了降低故障发生时受影响的业务数,机制中引入负载均衡的概念。在单播多层保护路由机制中,首先对请求进行业务量疏导,建立工作路,然后在IP层为其建立保护路,对工作路中重负载的光路进行WDM层保护。针对单播情形,本文还设计了基于效用的层间协调机制,综合考虑IP层与WDM层的保护资源利用率和保护切换时间等因素,根据效用决定故障在哪层恢复。在多播多层保护路由机制中,首先对请求进行业务量疏导,建立工作多播森林,然后在IP层为其建立保护多播森林,对工作多播森林中重负载光树进行WDM层保护。为此,本文设计了基于子树的多播业务量疏导算法、多约束多播路由算法和多播共享段保护算法,分别用于多播业务量疏导、WDM层多播路由和光树保护。为了评估本文设计的机制的性能,设计开发了仿真平台,并在平台上进行了仿真实验。仿真结果表明,本文设计的多层保护路由机制可以有效地解决IP over WDM网路中的多层保护问题,具有良好的性能。