物理论文投稿网络选路与波长分配研究

时间:2015-08-31 分类:教育学

这篇物理论文投稿发表了网络选路与波长分配的研究,波长是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。选路与波长分配是根据光路需求为其选取物理路由并分配相应之波长。

关键词:物理论文投稿,网络选路,波长分配

摘要:文章在叙述了光网络中选路与波长分配(RWA)要解决之基本问题后,对有关方面之近年研究作了综述,主要包括:虚拓扑重构、业务量疏导之RWA、多播RWA、抗毁网络之RWA。

采用波分复用(WDM)传输系统、光分插复用器(OADM)与光交叉连接器(OXC)可构成光传送网(OTN),提供可调度之光路。为了进一步智能化,OTN演进为自动交换光网络/自动交换传送网(ASON/ASTN)。选路与波长分配(RWA)是ASON控制面之重要功能之一。RWA算法可由具体网络设计公司自行掌握,这样,各公司提供之ASON虽然在标准上不易显出自己之特色,但在RWA软件性能等方面却可以显出特色与技术高低。

1 光层之选路与波长分配

在ASON/ASTN中,对于光层,需根据要求提供光路。所谓光路,是指一条采用某个波长之光通道。例如,一个波长上之信号,从甲地出发,经过WDM传输系统到了一个有OXC之节点,经OXC交叉连接,可转发到连向目之地之输出端口,中间还可以经过其他之OXC,最后到达乙地。这样,甲、乙两地之间就沟通一条光路。若采用无波长变换之OXC,则这条光路上只采用一个不变之波长,称为波长连续性限制。若有波长变换,这条光路上之不同段可以采用不同之波长。根据所提出之光路需求,为其选取物理路由并分配相应之波长,称为选路与波长分配(RWA)。

光路需求之提出,有静态与动态两种。静态RWA问题是预先给出多条光路连接需求,计算路由与分配波长,计算可以是离线之,即不需要实时计算;对于动态情况,光路需求逐条地提出,但一条光路持续一段时间后又被拆除,要为每一条光路做实时RWA计算。有些WA算法优化方法之复杂性随网络规模之增大而急剧增加。因此,工程上常将RWA问题拆成选路子问题与波长分配子问题,分两步求解。拿动态RWA算法来说,首先进行选路,分为3类:固定路由、备用路由、自适应路由。固定路由通常采用最短路径算法。备用路由可采用多条最短路径,在首条路径上波长资源不够时,换一条再试,与固定路由相比减小了阻塞率。采用简单之最短路径之缺点是有时会使网络中某些部分过于拥挤,使阻塞率加大。改进之方法是采用自适应路由,在每次选路时,根据网络之状态使各条光纤上之光路数(使用波长数)尽量平衡,这样做可显著减小阻塞率。

2 虚拓扑重构

实际应用中,经常遇到给定物理拓扑与各节点中电设备间之业务量矩阵,要设计网络,使网络之性能与经济性尽量好。这种情况下,光网络提供光路供路由器使用。与上节不同之是没有给出具体光路需求,而要在优化中确定。路由器面对之是光路,光路之集合称为虚拓扑,也称逻辑拓扑。

实际中,业务量矩阵常随时间缓慢变化,因此,需要使虚拓扑随着业务量变化而重构。虚拓扑重构要考虑3个问题:确定在什么情况下需要重构之策略;确定新之虚拓扑,既考虑满足新之业务量需求,同时又使原来之虚拓扑改变尽量少;如何切换到新之虚拓扑结构而又不使正在运行之分组数据有任何损伤。

一种在动态业务量下WDM网状网之虚拓扑自适应调整方案,采用定期之在线测量来观察当前每条光路上业务量之变化。在测量周期之末,根据情况增加或拆除一条光路。具体地,当一条或多条光路上之业务量大于一个较大门限值时,说明将发生拥塞,就增加一条新之光路;当一条光路上之业务量小于一个较小门限值时,就拆除这条光路,当然,要将这条光路上之业务量转移到另外之光路上后才拆除,以达到无损伤重构。

3 业务量疏导之RWA

由WDM光纤链路与OXC(或OADM)构成之WDM网络可提供光路。一个波长上传输之通信速率常较高。这样,WDM光网络之光层提供之速率或带宽是粗粒度,即以波长数为单位。实际应用中,每个业务之通信速率与一个波长上之可通信速率相比常是较低之,若为每个业务提供一个专用波长显然不经济。

业务量疏导可分为静态与动态。静态业务量疏导是预先给出所有低速业务连接需求,计算光路由并分配波长以及低速业务流之选路。与第一节中所述之光层RWA不同之处是增加了低速流之选路,可称为静态GRWA。根据第二节所述,静态业务量疏导也是一个特殊之虚拓扑设计问题,即为已知之低速业务流建立合理之光路集。

在动态业务量疏导中,低速业务连接请求随机到达网络,要求进行实时GRWA计算,一个连接维持一段有限时间后又被拆除。动态业务量疏导目标一般都是有效地选择疏导路由与合理分配网络资源,使业务连接之阻塞率最低。

4 多播RWA

光路是从一个源节点到一个目之节点间构成一条光之通道,中间可经过多个OXC,属于单播。在光层实现多播,也就是一个源节点送出之光要同时送到多个目之节点,需建立一个光树。在光树之分叉点若要全光实现,可采用分光器。为了补偿分光引起之损耗,需增设光放大器。具有分光与传送(SaD)模块之OXC称为支持多播之OXC(MC-OXC)。#p#分页标题#e#

在具有MC-OXC之光网络中,根据光树之需求,要为光树选路与分配波长,称为多播RWA(MC-RWA)。有关算法比单播RWA更为复杂。 实际应用中,为了节省成本,不宜为每个光节点都配置MC-OXC,也就是有分光器稀疏配置之约束。此外,还有波长变换器配置约束、传输损伤约束等。

上面讲之是光层之MC-RWA,如果再考虑电设备之运用以提供细粒度带宽,则成为多播业务量疏导问题,需进一步研究。

5 抗毁网络之RWA

光网络之抗毁可以有两种考虑。一种是考虑其上层有IP运用,而IP层也有抗毁能力。这种依靠IP层抗毁之优点是节省光网络资源,但恢复时间较长。另一种考虑是使光网络本身有抗毁能力。两种考虑都涉及选路与波长分配问题。光网络之抗毁已有较多研究,较新之研究有:抗毁虚拓扑设计、区分可靠性与网状网之快速恢复等等。

5.1 抗毁选路--抗毁虚拓扑设计

路由器通过虚拓扑互相连接,从路由器考虑,为了增加生存性,希望有一条逻辑链路受损时,能够通过其他之逻辑链路迂回多跳连接。虚拓扑如果设计不好,可能会发生一根光纤断裂时可通之链路同时断开。因此,虚拓扑设计时要额外考虑约束条件,称为保护设计或抗毁选路。用分层图法同时处理选路与分配波长,考虑了网络之负载均衡与波长数之限制,适于无波长变换之场合,较其他算法有更好之性能,同时还提出了一种有效放置波长变换器之算法。

实际应用中,各种业务对抗毁性能要求不同,付之费用也不同,设计时可对不同业务采用不同之抗毁措施,能更好地利用网络资源。

5.2 网状网之快速恢复

抗毁环状自愈网较易实现快速恢复。抗毁网状网虽较节省资源,但在快速恢复方面还需要进一步进行研究。方法之一是在网状网中构造虚拟自愈环。采用预配置环之思路,有利于网状网之快速恢复。

6 结束语

上面综述了光网络中选路与波长分配之有关研究。在ASON中,RWA是控制面之一个部分,要与其他部分配合工作。

参考文献:

1] 张杰。 自动交换光网络ASON [M]. 人民邮电出版社, 2004.

[2] 李乐民。 WDM光传送网之选路与波长分配算法 [J]. 中兴通讯技术,2001

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