波分复用光网络中的波长路由分配策略

王志



波分复用光网络中的波长路由分配策略

王志

河北省通信建设有限公司，河北 石家庄 050021

WDM光传输网中的路由和波长分配是交叉连接节点中的一个重要问题。因此，提出了一种基于动态路由的最短路径选择方案，然后利用动态路由策略，将网络的阻塞性能作为优化目标，通过路由和波分的分配达到充分利用网络资源的目的。通过实验表明，使用了RWA（路由和波长分配）策略后的WDM网络比传统的固定简单的WDM网络更能提升网络的服务质量。

波分复用；光交叉连接；路由选择；波长分配；重路由；资源分配策略

波分复用（WDM）技术大大提高了通信网络的传输带宽，同时，也大大降低了网络系统的传输成本。通过介绍光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）的工作原理，克服了网络中的所谓的“电子瓶颈”。使用RWA技术，可以增强网络的灵活性，可以适应各种应用和各种应急服务，网络的生存能力也大大提高。因此，路由和波长分配WDM全光通信网络被认为是下一代高速广域骨干网的最有竞争力的技术之一。

根据业务的具体特点，RWA问题可以分为静态和动态RWA问题。静态RWA问题是要对于一组预先确定的、需要建立光通道路由并分配波长。解决路由子问题可分为：固定路由（FR：固定路由）、固定方式（固定备用路由TE路由）和自适应路由（AR：自适应路由）。在这三种方法中，固定路由（FR）是最简单的，自适应路由是最复杂的，但性能是最好的。在本文中，混合路由解决方案的基础上固定路由和自适应路由[1]。

2 OXC节点结构

OXC的基本功能是建立本节点的输入和输出波长信道全光连接，当然也可以路过波长信道。本地的波长信号一般分解为一组单波长信号，然后通过交叉连接或与本地可调的业务信号进行交换，然后把单波长信号重新再正向传输复用。

为了简化问题，图1所示的光交叉连接器，包含6条光纤。每组两个合波器和两个分波器，每条光纤的波长数可以支持4。因此，对于相同的链接，包括多条光纤网络，因为每条光纤的波长可以完全相同，所以通过交叉转换控制节点来实现路由对应的波长的转换。OXC节点的应用大大降低了核心设备重复建设的成本。

3 路由选择

考虑路由问题应经由两个步骤。

图1　六光纤、四波长的OXC

3.1 Step1

首先定义：链路长度（或者链路时延）。

式中：ω0是链路重量，它可以是链路长度或链路延迟。

优化目标可以表示为

这是一个源节点在网络中解决所有其他节点的最短路径或扩展。以图2网络为例，探讨各个环节的数字地图标注旁边的链路长度。对于每一个时间，找到一个节点的最短路径的源节点，直到所有节点被发现。到目前为止，可以为每个节点绘制路由表。节点1的节点路由信息为表1，其中h表示源节点的跳数到目的节点。

表1 节点1的节点路由信息表

3.2 Step2

每隔一段时间，网络的每个节点动态更新网络中的路由表信息。如果链路失败或过载，我们可以假定与最佳路由表连接，以计算每个节点。因此，虽然在网络中出现一些路径故障，网络可以自动恢复运行的最小延迟，自适应或鲁棒性可以适应流量和网络拓扑结构的变化，提高网络的生存能力。

4 波长分配策略

光网络中的波长分配需要以下条件：

（1）在给定的链路上的两个光信道不能被分配相同的波长；

（2）每个光信道在其所有链路上都必须具有相同的波长；信道连接矩阵表示为P，信道波长相关矩阵表示为B。

优化目标是使网络的阻塞概率最小，即

ρi为光路I的阻塞概率，波长分配需要满足的限制条件表示为

波长分配的原理是基于节点路由信息表的跳数。例如，从源节点到目的节点，跳转（H=1）被赋给波长λ1，但由于波长连续性限制容易导致网络资源的利用率低，如图2所示。