波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的波長路由分配策略

王志

?

波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的波長路由分配策略

王志

河北省通信建設(shè)有限公司，河北 石家莊 050021

WDM光傳輸網(wǎng)中的路由和波長分配是交叉連接節(jié)點中的一個重要問題。因此，提出了一種基于動態(tài)路由的最短路徑選擇方案，然后利用動態(tài)路由策略，將網(wǎng)絡(luò)的阻塞性能作為優(yōu)化目標(biāo)，通過路由和波分的分配達(dá)到充分利用網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)比傳統(tǒng)的固定簡單的WDM網(wǎng)絡(luò)更能提升網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

波分復(fù)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(fù)用（WDM）技術(shù)大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬，同時，也大大降低了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸成本。通過介紹光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接（OXC）的工作原理，克服了網(wǎng)絡(luò)中的所謂的“電子瓶頸”。使用RWA技術(shù)，可以增強網(wǎng)絡(luò)的靈活性，可以適應(yīng)各種應(yīng)用和各種應(yīng)急服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是下一代高速廣域骨干網(wǎng)的最有競爭力的技術(shù)之一。

根據(jù)業(yè)務(wù)的具體特點，RWA問題可以分為靜態(tài)和動態(tài)RWA問題。靜態(tài)RWA問題是要對于一組預(yù)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(yīng)路由（AR：自適應(yīng)路由）。在這三種方法中，固定路由（FR）是最簡單的，自適應(yīng)路由是最復(fù)雜的，但性能是最好的。在本文中，混合路由解決方案的基礎(chǔ)上固定路由和自適應(yīng)路由[1]。

2 OXC節(jié)點結(jié)構(gòu)

OXC的基本功能是建立本節(jié)點的輸入和輸出波長信道全光連接，當(dāng)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(diào)的業(yè)務(wù)信號進行交換，然后把單波長信號重新再正向傳輸復(fù)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(shù)可以支持4。因此，對于相同的鏈接，包括多條光纖網(wǎng)絡(luò)，因為每條光纖的波長可以完全相同，所以通過交叉轉(zhuǎn)換控制節(jié)點來實現(xiàn)路由對應(yīng)的波長的轉(zhuǎn)換。OXC節(jié)點的應(yīng)用大大降低了核心設(shè)備重復(fù)建設(shè)的成本。

3 路由選擇

考慮路由問題應(yīng)經(jīng)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(yōu)化目標(biāo)可以表示為

這是一個源節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中解決所有其他節(jié)點的最短路徑或擴展。以圖2網(wǎng)絡(luò)為例，探討各個環(huán)節(jié)的數(shù)字地圖標(biāo)注旁邊的鏈路長度。對于每一個時間，找到一個節(jié)點的最短路徑的源節(jié)點，直到所有節(jié)點被發(fā)現(xiàn)。到目前為止，可以為每個節(jié)點繪制路由表。節(jié)點1的節(jié)點路由信息為表1，其中h表示源節(jié)點的跳數(shù)到目的節(jié)點。

表1 節(jié)點1的節(jié)點路由信息表

3.2 Step2

每隔一段時間，網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點動態(tài)更新網(wǎng)絡(luò)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(jié)點。因此，雖然在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)一些路徑故障，網(wǎng)絡(luò)可以自動恢復(fù)運行的最小延遲，自適應(yīng)或魯棒性可以適應(yīng)流量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，提高網(wǎng)絡(luò)的生存能力。

4 波長分配策略

光網(wǎng)絡(luò)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(guān)矩陣表示為B。

優(yōu)化目標(biāo)是使網(wǎng)絡(luò)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(jié)點路由信息表的跳數(shù)。例如，從源節(jié)點到目的節(jié)點，跳轉(zhuǎn)（H=1）被賦給波長λ1，但由于波長連續(xù)性限制容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的利用率低，如圖2所示。