WDM网络在应用领域中的策略分析

李曼

【摘要】 现代光纤网络需要考虑一些重要的问题，如优化利用光纤网络的资源，用同一条光导纤维可同时携带多个光信号实现光路共享等。与铜线网络和无线网络相比，光纤网络由于具有非常高的传输带宽，经常被广泛地用作主干网络或广域网（WAN）。在一个广域网内，光信号通过光纤的距离是半透明光纤网络被用于长距离数据通信时的一个瓶颈。

【关键词】 光纤网络 分频复用 带宽 再生器

一、引言

光纤网络使用由光纤输送用于计算机之间的通信进行编码的光信号。它已被广泛部署在现代网络并且该技术在过去二十年有显著提高。

光纤网络已经被广泛使用，因为在当前的技术条件下，光纤网络的带宽可以达到50Tbps。但是，大多数的通信请求并不需要那么多的带宽。为了解决这个问题，并发多用户传输被引入光纤网络体系结构和协议。

在透明光纤网络中，再生器通过适当的逻辑间隔被放置在网络中，以进行3R再生（再放大，重定型和重定时）。半透明的分频复用（WDM）网络在长距离主干网的部署中开始受到受到关注。

二、RPP问题与RRP问题

基于半透明网络的特性，近些年研究者们高度关注两个问题：再生器安置问题（RPP）和再生器路由问题（RRP）。

RPP是找到再生的最小数目和它们的位置，以使通信路径可以在每对源- 目的地节点之间的网络中能够建立。这个问题是在网络设计阶段确定的。在问题定义之前，在节省成本的原则下，为了放置再生器，光的传输距离r已知。许多因素影响在光传输距离：波普放大的类型，信号的源的功率，信号的调制格式等。显然，光传输距离越长，所需的再生节点越少。

然而，更长的光传输距离也需要更昂贵的发射器以确保能发送很强的信号，这意味着需要昂贵的放大器。因此，平衡发射机，放大器的成本和再生器的数量是很多研究人员在该领域的一个重要课题。此外，网络路由成本也是确定的光传输距离的一个重要考虑因素。

在RRP中，再生器的位置是已知的，目标是计算使用尽可能少的再生器实现源 - 目的地节点对之间的路径。由于RPP问题解决了再生器的最小数量和他们的网络中的一个给定的光到达R中的位置，RRP问题必须确定如何最少次数的使用再生器。

这将释放有限的资源，使得网络有能力处理尽可能多的业务需求。正如我们所讨论的，光 - 电 - 光（OEO）转换相比透光性网络的信号传输需要更高成本组成和代价，因而减少了在透光光路中再生器的数量也可以帮助减少的光纤网络成本。

三、分频复用（WDM）网络中的路径保护

光网络巨大的带宽提供携带每秒10或40千兆位的数据上的光路，尤其是半透明网络中数据通过多个节点实现长途网络连接。连接建立后，节点或链路的任何故障都可能导致巨大量的数据丢失，以至于故障的影响非常高。因此，WDM网络的生存性是设计这种网络时的一个重要因素。

根据故障的位置，两种类型的故障定义：节点故障和链路故障。用于长途网络中，节点故障是相当容易的定位和修复。

因为在网络中的每个链路代表一个长距离光纤通常是数百公里，然而在链路故障是不容易的定位和修复的。因此，大多数无故障WDM网络的研究主要集中在路径保护处理边缘故障。

3.1 保护方案与恢复方案

在一个保护方案，主光路路径与备用光路路径组成的光路对是可操作的，或者在WDM网络中当主光路路径失败时，备用光路被快速建立。在保护方案中，备份路径的搜索和信道分配在每个主路径确定时就已经完成。因此，当发生故障时，将有一个备用光路来承担最初使用主光路传送数据，从而快速而有效的恢复该通信。

在恢复方案中，当故障发生时，主路径变为无效，这时对备用路径的搜索和信道分配工作才开始进行。相对于保护方案，恢复方案具有实时性，因为备份路径不被占用，在初期部署时可以解放更多资源来部署更多的通讯请求。但是在恢复方案中，由于恢复算法在故障发生时才开始寻找备份路径，耗时长；一旦故障发生，不保证能找到备份路径，从而导致传输失败。

3.2 独立的备份路径与共享的备份路径

独立备份路径是指在方案中，备份路径独享光纤中一个信道。这样的方案的问题是很多资源在没有故障发生时是被浪费掉的，独享的信道在没有故障发生时就没有数据通信。

在大多数现实情况下，一个WDM中多个网络部件同时发生故障的几率很小，很不常见， 我们将忽略多故障的考虑。因此，多个备份路径共享一个信道的共享保护被广泛应用于容错技术中。

在这个策略下，如果链路中（物理光纤）发生故障，所有在此光纤上的不同信道中传输着的主通讯数据需要重新定位到备份链路中继续传输，由此在共享保护方案中的链路故障保护对于本文来说是最有效的容错方案。

四、结束语

在半透明的WDM光纤网络中，RPP问题涉及将再生器的数量最小化，实现用最低的成本完成物理拓扑的网络功能。而RRP问题需要解决受保护的通讯路径在部署过程中实现通讯请求的所需再生器的最小数量。RRP问题为了提供有限再生资源中的半透明的WDM光纤网络中并最小化每个透明WDM网络段的数量。这将允许网络来处理用于更多通信请求，并加快通讯需求的处理，因为再生器是相对昂贵的，并增加在光纤行进的信号的延迟，最小化再生器数量将有很重要的意义。

参 考 文 献

[1] Subir Bandyopadhyay， Dissemination of Information in Optical Networks： From Technology to Algorithms， Springer， Heidelberg， 2007

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