波分復用光網絡中的波長路由分配策略

王志

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波分復用光網絡中的波長路由分配策略

王志

河北省通信建設有限公司，河北 石家莊 050021

WDM光傳輸網中的路由和波長分配是交叉連接節點中的一個重要問題。因此，提出了一種基于動態路由的最短路徑選擇方案，然后利用動態路由策略，將網絡的阻塞性能作為優化目標，通過路由和波分的分配達到充分利用網絡資源的目的。通過實驗表明，使用了RWA（路由和波長分配）策略后的WDM網絡比傳統的固定簡單的WDM網絡更能提升網絡的服務質量。

波分復用；光交叉連接；路由選擇；波長分配；重路由；資源分配策略

波分復用（WDM）技術大大提高了通信網絡的傳輸帶寬，同時，也大大降低了網絡系統的傳輸成本。通過介紹光分插復用器（OADM）和光交叉連接（OXC）的工作原理，克服了網絡中的所謂的“電子瓶頸”。使用RWA技術，可以增強網絡的靈活性，可以適應各種應用和各種應急服務，網絡的生存能力也大大提高。因此，路由和波長分配WDM全光通信網絡被認為是下一代高速廣域骨干網的最有競爭力的技術之一。

根據業務的具體特點，RWA問題可以分為靜態和動態RWA問題。靜態RWA問題是要對于一組預先確定的、需要建立光通道路由并分配波長。解決路由子問題可分為：固定路由（FR：固定路由）、固定方式（固定備用路由TE路由）和自適應路由（AR：自適應路由）。在這三種方法中，固定路由（FR）是最簡單的，自適應路由是最復雜的，但性能是最好的。在本文中，混合路由解決方案的基礎上固定路由和自適應路由[1]。

2 OXC節點結構

OXC的基本功能是建立本節點的輸入和輸出波長信道全光連接，當然也可以路過波長信道。本地的波長信號一般分解為一組單波長信號，然后通過交叉連接或與本地可調的業務信號進行交換，然后把單波長信號重新再正向傳輸復用。

為了簡化問題，圖1所示的光交叉連接器，包含6條光纖。每組兩個合波器和兩個分波器，每條光纖的波長數可以支持4。因此，對于相同的鏈接，包括多條光纖網絡，因為每條光纖的波長可以完全相同，所以通過交叉轉換控制節點來實現路由對應的波長的轉換。OXC節點的應用大大降低了核心設備重復建設的成本。

3 路由選擇

考慮路由問題應經由兩個步驟。

圖1　六光纖、四波長的OXC

3.1 Step1

首先定義：鏈路長度（或者鏈路時延）。

式中：ω0是鏈路重量，它可以是鏈路長度或鏈路延遲。

優化目標可以表示為

這是一個源節點在網絡中解決所有其他節點的最短路徑或擴展。以圖2網絡為例，探討各個環節的數字地圖標注旁邊的鏈路長度。對于每一個時間，找到一個節點的最短路徑的源節點，直到所有節點被發現。到目前為止，可以為每個節點繪制路由表。節點1的節點路由信息為表1，其中h表示源節點的跳數到目的節點。

表1 節點1的節點路由信息表

3.2 Step2

每隔一段時間，網絡的每個節點動態更新網絡中的路由表信息。如果鏈路失敗或過載，我們可以假定與最佳路由表連接，以計算每個節點。因此，雖然在網絡中出現一些路徑故障，網絡可以自動恢復運行的最小延遲，自適應或魯棒性可以適應流量和網絡拓撲結構的變化，提高網絡的生存能力。

4 波長分配策略

光網絡中的波長分配需要以下條件：

（1）在給定的鏈路上的兩個光信道不能被分配相同的波長；

（2）每個光信道在其所有鏈路上都必須具有相同的波長；信道連接矩陣表示為P，信道波長相關矩陣表示為B。

優化目標是使網絡的阻塞概率最小，即

ρi為光路I的阻塞概率，波長分配需要滿足的限制條件表示為

波長分配的原理是基于節點路由信息表的跳數。例如，從源節點到目的節點，跳轉（H=1）被賦給波長λ1，但由于波長連續性限制容易導致網絡資源的利用率低，如圖2所示。