軟件定義靈活光網(wǎng)絡中物理層損傷感知的路由和頻譜分配算法研究.pdf

1、隨著光網(wǎng)絡中寬帶業(yè)務的急劇增長，如高清視頻、數(shù)據(jù)中心、互動游戲、云計算等業(yè)務，導致對光網(wǎng)絡的帶寬需求不斷增加。這種不斷增長的帶寬需求對光網(wǎng)絡的發(fā)展和擴容帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，并且僅僅通過對光網(wǎng)絡傳輸容量的增加已不能實現(xiàn)光網(wǎng)絡中的頻譜高效率利用。已有的波分復用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)光傳送網(wǎng)絡的頻譜被劃分成固定帶寬寬度，如50GHz或100GHz，每個帶寬寬度代表一條光通路，并且每一個帶寬寬度

2、的中心和頻譜大小固定，這種固定的光通路劃分方式容易導致頻譜帶寬的浪費。并且因此，光網(wǎng)絡需要向著支持多速率業(yè)務共存且支持高效的頻譜靈活分配方向發(fā)展。隨著正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的發(fā)展，光網(wǎng)絡可以對頻譜資源進行更細粒度的劃分（如12.5GHz、6.25GHz或更小），可以按照業(yè)務請求的頻譜大小為其分配頻譜資源。同時，隨著軟件定義的概念引入到光網(wǎng)絡中，光

3、網(wǎng)絡正向著靈活、可編程、智能的方向發(fā)展。因此，下一代光網(wǎng)絡逐漸向著軟件定義靈活光網(wǎng)絡方向發(fā)展。隨著光網(wǎng)絡中混合速率業(yè)務的出現(xiàn)，不同速率的信號可以同時在同一根光纖中傳輸，不同調制格式下的相鄰信道之間會產(chǎn)生嚴重的物理損傷，尤其是交叉相位調制(Cross-Phase Modulation，XPM)。光網(wǎng)絡中的光信號受到物理層損傷的影響傳輸質量(Transmission of Quality，QoT)無法得到保證。物理層損傷的影響程度與不同信號

4、的傳輸速率以及不同速率信號之間的頻譜間隔密切相關，這使得軟件定義靈活光網(wǎng)絡中多速率共存的效率受到了嚴重的限制。同時，隨著頻譜更細粒度的劃分，頻譜連續(xù)性約束和頻譜一致性約束在頻譜分配過程中變的更為嚴格。
　　本研究主要內容包括：⑴基于靈活光網(wǎng)絡背景，提出了一種頻譜分區(qū)-拓撲分層的IRSA算法。該算法考慮在多速率共存的靈活光網(wǎng)絡下較為嚴重的XPM損傷，提出了頻譜分區(qū)的策略。通過加大不同速率光信道間的物理距離，從而降低XPM影響。在此基

5、礎上，通過將網(wǎng)絡拓撲抽象成多個子拓撲，很好的解決了頻譜一致性約束和頻譜連續(xù)性約束對頻譜分配的限制。所提算法既能解決頻譜一致性和頻譜連續(xù)性限制，也滿足了業(yè)務的QoT的需求，降低了業(yè)務阻塞率。⑵針對軟件定義靈活光網(wǎng)絡中交叉相位調制損傷感知的路由和頻譜分配問題，提出了基于OpenFlow的低信道間影響的路由和頻譜分配算法。通過在軟件定義靈活光網(wǎng)絡OpenFlow控制器中添加頻譜分區(qū)模塊及擴展OpenFlow協(xié)議，將光網(wǎng)絡中不同速率的業(yè)務分配到