WDM光网络中路由与波长分配算法的研究

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随着全球信息化的发展和因特网的不断膨胀,人们对信息的需求和依赖性越来越强,迫切需要扩大广域骨干通信网的容量。波分复用(WDM)技术可以在一根光纤中同时传输多路不同波长的光信号,具有传输容量大、技术适应性强、实现起来简单且易于扩展、能够充分利用光纤容量等许多优点,使用WDM技术的光网络将是广域骨干网的有力候选者。同时,基于WDM技术和波长路由技术的波长路由光网络(WRON)将是实现全光网络最富有前景的一种方案。由于同一条光纤中能够复用的波长数目是有限的,在无波长转换的网络中源节点到目的节点间的网络连接必须承载在同一个波长通道上,即波长连续性限制条件。路由与波长分配(RWA)问题是WDM光网络中的核心问题,它解决的是当网络中某对源节点到目的节点间有光路连接请求时,如何寻找从源节点到目的节点的路由,并且为该路由分配波长,使有限的网络资源得到充分的发挥,来提供尽可能大的通信容量。因此,在网络资源受限的情况下路由与波长分配算法是一种优越的优化算法,对合理的进行光网络优化设计,有效的利用网络资源都具有很重要的意义。本文对WDM光网络中的RWA算法进行了深入的研究,主要工作包括:首先,介绍了光纤通信的发展历程、光网络的概念以及WDM技术。着重介绍了WDM光网络的关键技术、重要的元器件以及网络的分层机构。其次,阐述了RWA算法的概念及其研究意义。对WDM光网络中的RWA问题进行了深入的研究,给出了RWA问题的数学模型。根据连接请求业务类型的不同,将RWA问题分为静态RWA(SRWA)问题和动态RWA(DRWA)问题分别进行了研究,对典型算法进行了比较和分析,提出了一种基于图着色法改进的静态RWA算法,实验结果表明该算法能很好的提高网络中波长的使用率,从而改善整个网络的性能。最后,考虑到网络中的信息一般不是单一尽力的传送那么简单,不同的连接请求可能有不同的业务等级,不同的业务等级也会有不同的阻塞率要求,故一般将网络中的服务对象划分成不同的优先等级,即将不同的连接请求分成不同的优先级来处理。在无波长转换并考虑连接请求优先级的情况下,本文对文献中已有的阻塞性能较好的相对最小影响算法做了改进,并把改进后的算法与相对最小影响算法进行了比较,仿真结果表明文中提出的算法性能较优,降低了网路的阻塞率。另外,针对网络公平性问题提出了一种在考虑优先级的同时又兼顾到网络公平性的波长分配算法。通过对两种不同网络拓扑的仿真,最后结果表明该算法在适当的增加短距离光路连接请求阻塞率的基础上有效的降低了长距离光路连接请求的阻塞率,从而改善了整个网络公平性。
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