WDM網絡在應用領域中的策略分析

李曼

【摘要】 現代光纖網絡需要考慮一些重要的問題，如優化利用光纖網絡的資源，用同一條光導纖維可同時攜帶多個光信號實現光路共享等。與銅線網絡和無線網絡相比，光纖網絡由于具有非常高的傳輸帶寬，經常被廣泛地用作主干網絡或廣域網（WAN）。在一個廣域網內，光信號通過光纖的距離是半透明光纖網絡被用于長距離數據通信時的一個瓶頸。

【關鍵詞】 光纖網絡 分頻復用 帶寬 再生器

一、引言

光纖網絡使用由光纖輸送用于計算機之間的通信進行編碼的光信號。它已被廣泛部署在現代網絡并且該技術在過去二十年有顯著提高。

光纖網絡已經被廣泛使用，因為在當前的技術條件下，光纖網絡的帶寬可以達到50Tbps。但是，大多數的通信請求并不需要那么多的帶寬。為了解決這個問題，并發多用戶傳輸被引入光纖網絡體系結構和協議。

在透明光纖網絡中，再生器通過適當的邏輯間隔被放置在網絡中，以進行3R再生（再放大，重定型和重定時）。半透明的分頻復用（WDM）網絡在長距離主干網的部署中開始受到受到關注。

二、RPP問題與RRP問題

基于半透明網絡的特性，近些年研究者們高度關注兩個問題：再生器安置問題（RPP）和再生器路由問題（RRP）。

RPP是找到再生的最小數目和它們的位置，以使通信路徑可以在每對源- 目的地節點之間的網絡中能夠建立。這個問題是在網絡設計階段確定的。在問題定義之前，在節省成本的原則下，為了放置再生器，光的傳輸距離r已知。許多因素影響在光傳輸距離：波普放大的類型，信號的源的功率，信號的調制格式等。顯然，光傳輸距離越長，所需的再生節點越少。

然而，更長的光傳輸距離也需要更昂貴的發射器以確保能發送很強的信號，這意味著需要昂貴的放大器。因此，平衡發射機，放大器的成本和再生器的數量是很多研究人員在該領域的一個重要課題。此外，網絡路由成本也是確定的光傳輸距離的一個重要考慮因素。

在RRP中，再生器的位置是已知的，目標是計算使用盡可能少的再生器實現源 - 目的地節點對之間的路徑。由于RPP問題解決了再生器的最小數量和他們的網絡中的一個給定的光到達R中的位置，RRP問題必須確定如何最少次數的使用再生器。

這將釋放有限的資源，使得網絡有能力處理盡可能多的業務需求。正如我們所討論的，光 - 電 - 光（OEO）轉換相比透光性網絡的信號傳輸需要更高成本組成和代價，因而減少了在透光光路中再生器的數量也可以幫助減少的光纖網絡成本。

三、分頻復用（WDM）網絡中的路徑保護

光網絡巨大的帶寬提供攜帶每秒10或40千兆位的數據上的光路，尤其是半透明網絡中數據通過多個節點實現長途網絡連接。連接建立后，節點或鏈路的任何故障都可能導致巨大量的數據丟失，以至于故障的影響非常高。因此，WDM網絡的生存性是設計這種網絡時的一個重要因素。

根據故障的位置，兩種類型的故障定義：節點故障和鏈路故障。用于長途網絡中，節點故障是相當容易的定位和修復。

因為在網絡中的每個鏈路代表一個長距離光纖通常是數百公里，然而在鏈路故障是不容易的定位和修復的。因此，大多數無故障WDM網絡的研究主要集中在路徑保護處理邊緣故障。

3.1 保護方案與恢復方案

在一個保護方案，主光路路徑與備用光路路徑組成的光路對是可操作的，或者在WDM網絡中當主光路路徑失敗時，備用光路被快速建立。在保護方案中，備份路徑的搜索和信道分配在每個主路徑確定時就已經完成。因此，當發生故障時，將有一個備用光路來承擔最初使用主光路傳送數據，從而快速而有效的恢復該通信。

在恢復方案中，當故障發生時，主路徑變為無效，這時對備用路徑的搜索和信道分配工作才開始進行。相對于保護方案，恢復方案具有實時性，因為備份路徑不被占用，在初期部署時可以解放更多資源來部署更多的通訊請求。但是在恢復方案中，由于恢復算法在故障發生時才開始尋找備份路徑，耗時長；一旦故障發生，不保證能找到備份路徑，從而導致傳輸失敗。

3.2 獨立的備份路徑與共享的備份路徑

獨立備份路徑是指在方案中，備份路徑獨享光纖中一個信道。這樣的方案的問題是很多資源在沒有故障發生時是被浪費掉的，獨享的信道在沒有故障發生時就沒有數據通信。

在大多數現實情況下，一個WDM中多個網絡部件同時發生故障的幾率很小，很不常見， 我們將忽略多故障的考慮。因此，多個備份路徑共享一個信道的共享保護被廣泛應用于容錯技術中。

在這個策略下，如果鏈路中（物理光纖）發生故障，所有在此光纖上的不同信道中傳輸著的主通訊數據需要重新定位到備份鏈路中繼續傳輸，由此在共享保護方案中的鏈路故障保護對于本文來說是最有效的容錯方案。

四、結束語

在半透明的WDM光纖網絡中，RPP問題涉及將再生器的數量最小化，實現用最低的成本完成物理拓撲的網絡功能。而RRP問題需要解決受保護的通訊路徑在部署過程中實現通訊請求的所需再生器的最小數量。RRP問題為了提供有限再生資源中的半透明的WDM光纖網絡中并最小化每個透明WDM網絡段的數量。這將允許網絡來處理用于更多通信請求，并加快通訊需求的處理，因為再生器是相對昂貴的，并增加在光纖行進的信號的延遲，最小化再生器數量將有很重要的意義。

參 考 文 獻

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