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波长转换条件下波长路由光网络性能研究

秦浩  
【摘要】: 从1990年提出全光网概念,到密集波分复用技术全面商用,光通信技术的迅速发展已使全光传送网络技术成为下一代互联骨干网上唯一可选的网络技术。波长路由光网络作为目前比较成熟的光传送网技术受到了广泛的重视。 波长转换器是波长路由光网络中的重要器件,它在解决交叉连接中的波长竞争和提高波长利用率,增强网络灵活性和可扩展性以及解决不同供应商提供的网络设备互联时存在的波长集合不兼容的问题等方面有着不可或缺的作用。研究波长转换器对于波长路由光网络性能的影响有着重要的理论意义和实践意义。 本文研究了波长转换器,特别是限定范围波长转换器对于波长路由光网络的阻塞性能/服务率的影响,主要的工作和创新包括以下方面: ·作为更为经济的一种波长转换器配置方式,部分波长转换配置方式只在网络中的某些结点上配置少量的全范围波长转换器。我们基于链路独立性假设和RLA技术提出了部分波长转换配置方式下波长路由光网络的阻塞性能的通用近似分析方法(E-RLA),该方法扩展了RLA的适用范围,可以适用于任何网络拓扑、任何业务量分布模式条件下网络中任意链路上配置任意数目转换器情况的研究。由于RLA方法本质上存在着计算复杂度过高的缺陷。针对这一问题,在保持E-RLA算法精度的同时,结合前人工作,进一步提出了简化的分析方法(S-RLA),极大的降低了时间复杂度。 ·在现有Max-RWA模型的基础上提出了波长转换范围受限条件下的扩展的Max-RWA模型,在考虑了波长转换器对信号传输造成的损伤的基础上改进了优化目标,新的优化目标要求网络建立的连接数最大并使用尽可能少的波长转换器。从不同角度出发,给出了Max-RWA问题的两个整数线性规划模型,随后分别使用遗传算法和禁忌搜索算法求解了波长转换范围受限条件下的静态Max-RWA问题。 ·针对波长转换范围受限条件下的动态路由和波长分配问题,提出了固定备选路由条件下的一种波长分配算法—LCWA算法。算法引入了波长相关性的概念,用波长关联权值定量描述了各路由的前后链路上不同波长之间的相互依赖关系;在建立连接时首先使用那些依赖性强,对其他路由影响小的波长,从全局的角度出发选择最优的路由和波长分配方案。并分别给出了集中式和分布式控制网络环境下应用LCWA的方法。 ·研究了波长转换范围受限条件下的最优组播波长分配问题。考虑到波长转换器引入的信号失真和噪声,引进了失真约束,即要求从组播源结点到每 个组播成员的路径上使用的波长转换器数目均在指定的范围之内;对于给 定的组播需求,优化目标是在满足失真约束的基础上使整个组播树上使用 波长转换器的数目最少;并使用动态规划给出了SBP和DBP两种连接建立 策略下精确的最优波长分配算法。


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