WDM光网络规划系统设计中路由与波长分配问题的研究

论文摘要

波分复用传输系统是当前干线光通信系统扩容的主要手段和城域核心网的多业务传送平台,被认为是下一代高速广域骨干网发展的主要方向之一。使用波分复用技术的波长路由网络在空闲信道的所有链路上都要分配相同频率的波长,这种限制称为波长连续性限制。这种限制使得波长连续网络比传统的电路交换网络有更高的阻塞率,而波长转换技术的发展使得网络中的节点能够把数据从一个波长信道转换到另一个波长信道上传输,这种方式削弱了连续性的限制,能够降低网络的阻塞率。在WDM网络中为业务请求建立一条端到端的光通路,并分配合适的波长这样的问题称为路由与波长分配（RWA）问题。在光网络规划与优化过程中,结合生存性设计的RWA算法是光网络规划与优化的核心。本文主要研究了在光网络规划系统设计中的路由与波长分配问题。结合作者参与的“NetNumen-TOP”光网络规划与优化软件系统项目,文章对软件的架构设计、系统工作流程以及系统实现过程中采用的主要关键技术做出了阐述,重点研究了软件系统中业务分配与保护模块的设计与实现方案。设计方案考虑了网络中节点的波长转换能力,不同的业务保护策略以及保护通路的资源共享问题。最后按照工程化的要求实现了规划系统中的业务分配与保护的功能。文章接着对动态情况下WDM光网络路由与波长分配问题进行了深入研究,归纳总结了前人在RWA问题上的相关研究,提出了具有创新性的部分波长转换条件下的SP-LG算法和SPMF算法。SP-LG算法以分层图模型为基础,在网络规模较小的情况下并行解决了部分波长转换网络的路由与波长分配问题。仿真结果验证了该算法在不增加网络阻塞率的情况下对算法效率的改善。SPMF算法将上述问题分解成为选路子问题和波长分配子问题两个问题分别加以研究。选路子问题中确定了多条备用路由,并按照一定的顺序进行排序。SPMF算法的波长分配方案通过矩阵运算得到了所有可用波长集合,并选择了其中转换次数最少的波长集作为分配结果,最后通过仿真测试验证了算法的性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 主要数学符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 WDM 光网络的发展
• 1.2 课题研究背景及意义
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.4 主要工作及创新点
• 1.5 论文结构及内容安排
• 第二章 WDM 光网络背景知识介绍
• 2.1 WDM 波长路由网络
• 2.2 WDM 光网络生存性
• 2.2.1 WDM 光层保护和恢复技术
• 2.2.2 链路的光层保护倒换
• 2.2.3 环形光网络的保护方案
• 2.2.3.1 光通路专用保护环（OCh-DPRing）
• 2.2.3.2 光通路共享保护环（OCh-SPRing）
• 2.2.3.3 光复用段专用保护环（OMS-DPRing）
• 2.2.3.4 光复用段共享保护环（OMS-SPRing）
• 2.2.4 网状光网络的保护方案
• 2.2.4.1 通路保护与链路保护
• 2.2.4.2 网状光网络的保护设计准则
• 2.2.5 本章小结
• 第三章 面向工程的光网络规划与优化设计
• 3.1 光网络规划与优化软件需求与设计目标
• 3.2 面向工程的光网络规划和优化软件总体设计
• 3.2.1 架构设计
• 3.2.2 分层模型与处理流程
• 3.2.3 关键技术
• 3.3 规划与优化系统中业务分配与保护模块的设计与实现
• 3.3.1 设计要求
• 3.3.2 模块描述
• 3.3.3 模块设计思路
• 3.3.3.1 环状WDM 网络的业务分配问题
• 3.3.3.2 MESH 状WDM 网络的业务分配问题
• 3.4 重要数据描述
• 3.5 本章小结
• 第四章 WDM 光网络路由与波长分配算法
• 4.1 路由与波长分配问题
• 4.2 无波长转换条件下路由与波长分配算法
• 4.2.1 路由与波长分配并行算法
• 4.2.2 路由与波长分配分解算法
• 4.2.2.1 路由子问题
• 4.2.2.2 波长分配子问题
• 4.3 部分波长转换条件下路由与波长分配算法
• 4.3.1 SP-LG 算法
• 4.3.1.1 算法思想
• 4.3.1.2 算法描述
• 4.3.1.3 算法复杂度
• 4.3.1.4 仿真原理与测试
• 4.3.2 SPMF 算法
• 4.3.2.1 网络模型
• 4.3.2.2 算法描述
• 4.3.2.3 仿真测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 NetNumen-TOP 系统中业务分配与保护模块仿真
• 5.1 模块界面演示
• 5.2 模块输入数据
• 5.3 模块输出数据及结果分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果