全光網(wǎng)中的拓撲設(shè)計與波長分配問題研究.pdf

1、信息社會的來臨，正在改變生活中的許多方面，對信息的需求和依賴是這個社會的一個標志.因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和新業(yè)務(wù)的不斷出現(xiàn)導(dǎo)致對帶寬的需求越來越大，同時隨著光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高，但是一個網(wǎng)絡(luò)的性能不僅取決于它的物理資源(光學(xué)交叉連接器，轉(zhuǎn)換器，光纖，每條光纖的波長數(shù))而且取決于它的控制策略.一個差的資源管理策略將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)利用率和吞吐量大大降低.然而基于光波長復(fù)用的直接聯(lián)網(wǎng)有它特有的局限性，現(xiàn)有的以SONET/sDH技

2、術(shù)為主的廣域骨干網(wǎng)絡(luò)越來越不能適應(yīng)這種需求，迫切需要一種新的性價比更高的技術(shù)來滿足人們對信息的需求.光的波分復(fù)用技術(shù)(Wavelength Division Multiplexing：WDM)為解決這種矛盾提供了一個方案.WDM技術(shù)對光纖巨大帶寬的充分利用可以導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)的價格大的降低，這使它已經(jīng)成為廣域骨干網(wǎng)絡(luò)中最具吸引力的技術(shù)，而且可以預(yù)言遠的將來，它還會在其他網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用. 首先，同一條光纖復(fù)用波長數(shù)量有限，

3、使得以波長為信道標識的網(wǎng)絡(luò)的通道數(shù)量較少.再者，波長轉(zhuǎn)換技術(shù)及其成本的限制使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)點一般沒有波長轉(zhuǎn)換能力，導(dǎo)致了波長連續(xù)性限制，這使得源目的結(jié)點間的通信必須始終被承載在同一波長信道上.WDM網(wǎng)絡(luò)中，波長變換技術(shù)是一項關(guān)鍵技術(shù)，然而卻一直備受爭議.波長變換技術(shù)具有可以改善網(wǎng)絡(luò)的性能，簡化網(wǎng)絡(luò)的控制等一系列的特點，但是由于目前技術(shù)的限制，制造理想的全光波長變換器還很困難，而且波長變換器仍處于實驗室制造階段，當它商用化時，價格將較昂貴.鑒于

4、技術(shù)和價格的限制，有限范圍波長變換的研究和稀疏節(jié)點波長變換的研究應(yīng)運而生.為了充分有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，在全光網(wǎng)絡(luò)中進行波長路由和分配就成為了最優(yōu)設(shè)計問題中的核心問題. 在全光網(wǎng)中利用波分多路復(fù)用技術(shù)，一條光纖可以同時傳輸幾種信號，每個信號使用不同的波長.因此一個典型的問題(也就是已知的波長選路問題)就是在網(wǎng)絡(luò)中接受通信請求.也就是說對每一對通信請求，在網(wǎng)絡(luò)中找到一條路并為它指定一個波長使得共享一條鏈路的兩條路使用不同的波長.這個

5、問題可以抽象成路染色問題即給定一個路的集合，給這些路指定顏色，使得共享同一邊的路顏色不同.本文的目標就是最小化使用的顏色數(shù)目. 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可以用圖來表示，稱為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖.可以通過研究圖的性質(zhì)來研究網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu).研究圖的性質(zhì)的理論就是圖論，圖的染色是圖論的一個重要內(nèi)容.一般來說，圖的染色分為頂點染色和邊染色.邊染色又可以分為嚴格的邊染色和，f-染色.圖的染色具有廣泛的應(yīng)用，本文所考慮的就是圖的染色在全光網(wǎng)絡(luò)理論中的應(yīng)用.由于規(guī)則

6、的拓撲結(jié)構(gòu)已經(jīng)研究的比較成熟，對于界限，平均值都容易獲得.規(guī)則拓撲上的路由算法通常都很簡單，通信路由子問題很容易解決.而且當目標函數(shù)是最小化最大擁塞界時規(guī)則拓撲所固有的負載均衡特征是很重要的.因此本文決定用某一規(guī)則拓撲作為邏輯拓撲來考慮問題. 本文主要研究了全光網(wǎng)絡(luò)中的拓撲設(shè)計問題與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的波長分配以及波長路由全光網(wǎng)中的拓撲設(shè)計與波長分配問題研究網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲最優(yōu)設(shè)計問題，并得到了一些結(jié)果.共分為五章.在本論文的第一章緒論中