下一代ROADM節(jié)點結構及其光網(wǎng)絡性能的優(yōu)化設計研究.pdf

1、近年來，電信業(yè)有著最顯著的發(fā)展趨勢，以云計算、網(wǎng)絡電視(IPTV)、O2O(OnlineTo Offline)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新型業(yè)務日益興起。數(shù)據(jù)業(yè)務爆發(fā)式增長以及下一代網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使電信運營商紛紛建設基于IP/MPLS over WDM的大容量、多業(yè)務承載網(wǎng)。下一代新型的電信業(yè)務與傳統(tǒng)電信業(yè)務相比，具有更高的動態(tài)特性和不可預測性，因此需要作為物理層的光網(wǎng)絡提供更高的靈活性和智能化功能，以便在網(wǎng)絡拓撲及業(yè)務分布發(fā)生變化時能夠快速

2、響應，實現(xiàn)業(yè)務的靈活調度。
　　在骨干承載網(wǎng)中，交換節(jié)點ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers可重構光分插復用器，屬于波分復用網(wǎng)絡的器件設備)具有遠程配置功能，即可動態(tài)改變波長信道的上下路狀態(tài)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源的動態(tài)、靈活分配，大大簡化了網(wǎng)絡部署規(guī)劃，提高了網(wǎng)絡資源利用率。ROADM使得WDM光網(wǎng)絡具有可重構能力，使光網(wǎng)絡向智能化進一步發(fā)展。下一代的ROADM要求具備無色

3、無向無競爭(CDC，Colorless，Directionless，Contentionless)的特性，其中無競爭性的實現(xiàn)需要在ROADM結構中增加“競爭消除”結構以避免節(jié)點內(nèi)部的波長競爭。這必然額外地增加了ROADM節(jié)點的硬件成本和功耗。因此本文在意識到節(jié)點內(nèi)部競爭的ROADM光網(wǎng)絡中，研究不同的收發(fā)機資源配置對光網(wǎng)絡性能的影響，去除節(jié)點內(nèi)冗余的“競爭消除”硬件。這樣，在實際應用中，優(yōu)化設計的ROADM節(jié)點不僅表現(xiàn)出無競爭特性，又使

4、得光網(wǎng)絡獲得最佳的網(wǎng)絡性能。
　　本文設計了一種具有業(yè)務疏導功能的ROADM交換節(jié)點結構，建立網(wǎng)絡資源調度算法的整數(shù)線性規(guī)劃(ILP，Integer Linear Programming)模型，設計相應的意識到節(jié)點內(nèi)部競爭的啟發(fā)性算法(INCF-RWA，Intra-node Contention-free RWA)。分析不同收發(fā)機資源配置與網(wǎng)絡性能之間的關系，在滿足最佳網(wǎng)絡性能的前提下，優(yōu)化ROADM結構，降低節(jié)點成本，減少節(jié)點功

5、耗，最后分析了業(yè)務阻塞的原因。實驗仿真中，分別采用了主/備收發(fā)機模塊結構和共享式收發(fā)機模塊結構進行了研究。仿真結果顯示，每個模塊中的收發(fā)機數(shù)目與光纖鏈路中的波長數(shù)相等時，僅配置兩個收發(fā)機模塊的ROADM節(jié)點結構即可實現(xiàn)“無競爭”特性。同時，對于主/備收發(fā)機模塊結構，備用模塊中的收發(fā)機數(shù)目可以減少為主模塊收發(fā)機數(shù)目的37.5％;對于共享式收發(fā)機模塊結構，每個模塊中的收發(fā)機數(shù)目可以減少為波長數(shù)目的68.7％。通過優(yōu)化設計的ROADM結構，不