基于波分复用光网络的ROADM节点升级策略研究

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可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer,ROADM)是波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)光网络的重要组成部分。目前,WDM光网络中常见的ROADM节点为支持无色(Colorless,C)特性的C ROADM。但是,CROADM节点的方向性限制了 WDM光网络的性能。得益于光器件的不断发展,ROADM技术不断演进,出现了性能更好的无色、无向(Colorless and Directionless,CD)和无色、无向、无竞争(Colorless,Directionless,and Contentionless,CDC)ROADM架构。另一方面,为应对网络流量的快速增长,运营商正升级其网络节点,部署更加灵活的CD ROADM和CDC ROADM节点以提升其网络性能。本文分别针对静态和动态业务,开展对网络节点升级问题的研究。在静态业务下,本文首先定义了静态业务下节点升级问题。然后,以最大化网络成功建立的光通道业务数为目标,构建了整型线性规划(Integer Linear Programming,ILP)模型。同时,考虑ILP优化模型的高计算复杂度,也提出了三种节点升级策略,包括随机节点升级策略、基于业务分布的节点升级策略和基于路由密度的节点升级策略。仿真结果表明,所提出的基于路由密度升级策略可以实现与ILP优化模型非常相近的性能,并且远优于其它两种策略,从而证明了该节点升级策略的高效性。此外,我们也分别评估了链路上最大可用波长数和节点上最大可用端口数对网络节点升级性能的影响,发现随着波长数的增加,网络中增加CDC ROADM节点的比例对成功建立的光通道业务数的影响逐渐减弱;随着端口数的增加,网络中增加CDCROADM节点的比例对成功建立的光通道业务数的影响逐渐增强。在动态业务下,本文首先定义了动态业务下节点升级问题。然后,提出了三种节点升级策略,包括随机节点升级策略、基于路由密度的节点升级策略和基于阻塞原因的节点升级策略。仿真结果表明,基于阻塞原因的节点升级策略性能最优,与路由密度策略相比,最大可降低网络业务阻塞率达39.5%。最后,我们也分别评估了动态业务下链路上最大可用波长数和节点上最大可用端口数对网络升级节点性能的影响,得出了与静态业务下类似的两个结论:随着波长数的增加,网络中增加CDCROADM节点的比例对网络业务阻塞率的影响逐渐减弱;随着端口数的增加,网络中增加CDC ROADM节点的比例对网络业务阻塞率的影响逐渐增强。
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