下一代ROADM節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其光網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來，電信業(yè)有著最顯著的發(fā)展趨勢(shì)，以云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)、O2O(OnlineTo Offline)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新型業(yè)務(wù)日益興起。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)式增長(zhǎng)以及下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使電信運(yùn)營(yíng)商紛紛建設(shè)基于IP/MPLS over WDM的大容量、多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)。下一代新型的電信業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)相比，具有更高的動(dòng)態(tài)特性和不可預(yù)測(cè)性，因此需要作為物理層的光網(wǎng)絡(luò)提供更高的靈活性和智能化功能，以便在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皹I(yè)務(wù)分布發(fā)生變化時(shí)能夠快速

2、響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。
　　在骨干承載網(wǎng)中，交換節(jié)點(diǎn)ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers可重構(gòu)光分插復(fù)用器，屬于波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的器件設(shè)備)具有遠(yuǎn)程配置功能，即可動(dòng)態(tài)改變波長(zhǎng)信道的上下路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)、靈活分配，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。ROADM使得WDM光網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)能力，使光網(wǎng)絡(luò)向智能化進(jìn)一步發(fā)展。下一代的ROADM要求具備無色

3、無向無競(jìng)爭(zhēng)(CDC，Colorless，Directionless，Contentionless)的特性，其中無競(jìng)爭(zhēng)性的實(shí)現(xiàn)需要在ROADM結(jié)構(gòu)中增加“競(jìng)爭(zhēng)消除”結(jié)構(gòu)以避免節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)。這必然額外地增加了ROADM節(jié)點(diǎn)的硬件成本和功耗。因此本文在意識(shí)到節(jié)點(diǎn)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)的ROADM光網(wǎng)絡(luò)中，研究不同的收發(fā)機(jī)資源配置對(duì)光網(wǎng)絡(luò)性能的影響，去除節(jié)點(diǎn)內(nèi)冗余的“競(jìng)爭(zhēng)消除”硬件。這樣，在實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)化設(shè)計(jì)的ROADM節(jié)點(diǎn)不僅表現(xiàn)出無競(jìng)爭(zhēng)特性，又使

4、得光網(wǎng)絡(luò)獲得最佳的網(wǎng)絡(luò)性能。
　　本文設(shè)計(jì)了一種具有業(yè)務(wù)疏導(dǎo)功能的ROADM交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，建立網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度算法的整數(shù)線性規(guī)劃(ILP，Integer Linear Programming)模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的意識(shí)到節(jié)點(diǎn)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)的啟發(fā)性算法(INCF-RWA，Intra-node Contention-free RWA)。分析不同收發(fā)機(jī)資源配置與網(wǎng)絡(luò)性能之間的關(guān)系，在滿足最佳網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，優(yōu)化ROADM結(jié)構(gòu)，降低節(jié)點(diǎn)成本，減少節(jié)點(diǎn)功

5、耗，最后分析了業(yè)務(wù)阻塞的原因。實(shí)驗(yàn)仿真中，分別采用了主/備收發(fā)機(jī)模塊結(jié)構(gòu)和共享式收發(fā)機(jī)模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果顯示，每個(gè)模塊中的收發(fā)機(jī)數(shù)目與光纖鏈路中的波長(zhǎng)數(shù)相等時(shí)，僅配置兩個(gè)收發(fā)機(jī)模塊的ROADM節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)“無競(jìng)爭(zhēng)”特性。同時(shí)，對(duì)于主/備收發(fā)機(jī)模塊結(jié)構(gòu)，備用模塊中的收發(fā)機(jī)數(shù)目可以減少為主模塊收發(fā)機(jī)數(shù)目的37.5％;對(duì)于共享式收發(fā)機(jī)模塊結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊中的收發(fā)機(jī)數(shù)目可以減少為波長(zhǎng)數(shù)目的68.7％。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的ROADM結(jié)構(gòu)，不