全光網(wǎng)中的拓?fù)湓O(shè)計(jì)與波長(zhǎng)分配問(wèn)題研究.pdf

1、信息社會(huì)的來(lái)臨，正在改變生活中的許多方面，對(duì)信息的需求和依賴是這個(gè)社會(huì)的一個(gè)標(biāo)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(duì)帶寬的需求越來(lái)越大，同時(shí)隨著光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，但是一個(gè)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(zhǎng)數(shù))而且取決于它的控制策略.一個(gè)差的資源管理策略將會(huì)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(zhǎng)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(lái)越不能適應(yīng)這種需求，迫切需要一種新的性價(jià)比更高的技術(shù)來(lái)滿足人們對(duì)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(gè)方案.WDM技術(shù)對(duì)光纖巨大帶寬的充分利用可以導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)的價(jià)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(yuǎn)的將來(lái)，它還會(huì)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(zhǎng)數(shù)量有限，

3、使得以波長(zhǎng)為信道標(biāo)識(shí)的網(wǎng)絡(luò)的通道數(shù)量較少.再者，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)及其成本的限制使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)一般沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力，導(dǎo)致了波長(zhǎng)連續(xù)性限制，這使得源目的結(jié)點(diǎn)間的通信必須始終被承載在同一波長(zhǎng)信道上.WDM網(wǎng)絡(luò)中，波長(zhǎng)變換技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，然而卻一直備受爭(zhēng)議.波長(zhǎng)變換技術(shù)具有可以改善網(wǎng)絡(luò)的性能，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的控制等一系列的特點(diǎn)，但是由于目前技術(shù)的限制，制造理想的全光波長(zhǎng)變換器還很困難，而且波長(zhǎng)變換器仍處于實(shí)驗(yàn)室制造階段，當(dāng)它商用化時(shí)，價(jià)格將較昂貴.鑒于

4、技術(shù)和價(jià)格的限制，有限范圍波長(zhǎng)變換的研究和稀疏節(jié)點(diǎn)波長(zhǎng)變換的研究應(yīng)運(yùn)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(jìn)行波長(zhǎng)路由和分配就成為了最優(yōu)設(shè)計(jì)問(wèn)題中的核心問(wèn)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(shí)傳輸幾種信號(hào)，每個(gè)信號(hào)使用不同的波長(zhǎng).因此一個(gè)典型的問(wèn)題(也就是已知的波長(zhǎng)選路問(wèn)題)就是在網(wǎng)絡(luò)中接受通信請(qǐng)求.也就是說(shuō)對(duì)每一對(duì)通信請(qǐng)求，在網(wǎng)絡(luò)中找到一條路并為它指定一個(gè)波長(zhǎng)使得共享一條鏈路的兩條路使用不同的波長(zhǎng).這個(gè)

5、問(wèn)題可以抽象成路染色問(wèn)題即給定一個(gè)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(biāo)就是最小化使用的顏色數(shù)目. 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以用圖來(lái)表示，稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D.可以通過(guò)研究圖的性質(zhì)來(lái)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(gè)重要內(nèi)容.一般來(lái)說(shuō)，圖的染色分為頂點(diǎn)染色和邊染色.邊染色又可以分為嚴(yán)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)研究的比較成熟，對(duì)于界限，平均值都容易獲得.規(guī)則拓?fù)渖系穆酚伤惴ㄍǔ６己芎?jiǎn)單，通信路由子問(wèn)題很容易解決.而且當(dāng)目標(biāo)函數(shù)是最小化最大擁塞界時(shí)規(guī)則拓?fù)渌逃械呢?fù)載均衡特征是很重要的.因此本文決定用某一規(guī)則拓?fù)渥鳛檫壿嬐負(fù)鋪?lái)考慮問(wèn)題. 本文主要研究了全光網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)湓O(shè)計(jì)問(wèn)題與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)分配以及波長(zhǎng)路由全光網(wǎng)中的拓?fù)湓O(shè)計(jì)與波長(zhǎng)分配問(wèn)題研究網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)渥顑?yōu)設(shè)計(jì)問(wèn)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