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WDM全光网络中的路由及波长分配
张文涛;黄传河;吴小兵;丁松;吴际
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2003(039)006
【摘要】在全光网络中,光信号在全光域内传输,避免了光-电转换带来的延迟,因此,全光网支持高数据率传输并提供巨大的网络容量.WDM(波分多路复用)技术的采用使得高速光传输线路与低速终端处理设备之间能够相互兼容.论文探讨了WDM全光网中的路由及波长分配问题,对各种常用算法进行了详细的分析,并提出了对一种新型的用于WDM网络上的实时组播请求的分布式RWA算法进行改进的意见.【总页数】3页(P171-173)
【作者】张文涛;黄传河;吴小兵;丁松;吴际
【作者单位】武汉大学计算机学院分布并行实验室,武汉,430072;武汉大学计算机学院分布并行实验室,武汉,430072;武汉大学计算机学院分布并行实验室,武
汉,430072;武汉大学计算机学院分布并行实验室,武汉,430072;武汉大学计算机学院分布并行实验室,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TN913
【相关文献】
1.全光WDM网络中的动态波长路由算法 [J], 陈彦伟;张兴周
2.WDM全光网络中的多播路由与波长分配算法 [J], 于周秋;刘三阳
3.WDM全光网自适应路由和波长分配算法 [J], 孙俊
4.WDM全光网络中实时组播的分布式路由与波长分配算法 [J], 黄传河;陈莘萌;贾小华
5.适用于WDM全光网的自适应路由与波长分配算法 [J], 李培源;赵艳梅;顾畹仪;周锡增
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波长路由光网络相关问题分析摘要：光纤凭借着带宽大和传输损耗小的特点逐渐代替了铜缆，并且是干线网一种重要传输介质。
文章重点对波长路由光网进行了深入的探究和分析，详细指出波长路由光网络所具有的优势，同时针对波长路光网络中的rwa问题和波长路由光网络中故障管理的问题进行了分析。
关键词：波长路由光网络；波长分配；故障管理中图分类号：tp391 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）15-3481-02近年来，技术改革逐渐深入，进而使得我国的发展正朝着经济全球化与社会信息化方向快速发展。
以虚拟网络为代表的数据业务量逐渐增多，如：ip。
另外，新业务的大量出现，从而使人们对宽带有了更大的需求。
然而，由于波长路由网络具有较强灵活性、透明性等，发展成为当前非常重要的wdm层组网技术之一。
其中，波长路由光网络主要包含两种类型，即静态与动态。
但是，在应用此技术时，关键问题极为路由和波长分配问题。
这样一来，可以对所出现的故障进行有效管理，为用户提供高质量的服务。
1 波长路由光网络概述和存在的问题分析1.1 关于波长路由光网络概述我们已知道，因为器件技术逐渐朝着更高方向发展，如，在光网络中，宽带复用技术应用十分广泛。
事实上，宽带复用技术主要划分为三大类，即时分复用、波分复用以及码分复用。
在把上述技术应用到光网络中时，可使网络性能大大提高。
其中，光网络节点凭借波长信息决定路由功能，严格按照端到端的逻辑来选择输出的，并不是把信息发送给所有输出端，这样以来，能够节省网络终端使用量。
在将复用技术应用到光网络中后，其波长路由光网络的实用价值将更大。
此网络是由波长路由节点以及诸多点到点光线连接所构成的。
1.2 波长路由光网络具有的优势和传统电信网络相比较来说，波长路由光网络可提供更大通信容量。
此外，此网络的透明性、可管理性以及灵活性等都较强。
因此，我们可以将波长路由光网络所具有的优势大致总结为以下几点：事实上，波长路由网借助波长选择器对路由进行选择的。
WDM光传送网的选路和波长分配算法为了克服电处理的速率“瓶颈”，宽带网络向光网络发展。
目前，光突发交换、光分组(包)交换正在积极研究中，但是距商用还较远。
已可商用的是具有光分插复用器(OADM,OpticalAdd－DropMultiplexer)和光交叉连接器(OXC,OpticalCross－Connect)的波分复用(WDM)网络。
由于是提供可调度的传送用光路，称这种网络为WDM光传送网(OTN,OpticalTransportNetwork)。
1网络结构图1是网络物理结构的一个例子，虚线内为光传送网。
图中有5个OXC：A，B，C，D，E；5个具有光接口的电设备：S1～S5；6个将OXC相连的物理链路：l1～l6。
一般一条物理链路包含一对光纤供双向运用，有的OXC间没有物理链路相连。
但更多的情况是一条物理链路包含多根光纤供不同方向运用。
一根光纤上可采用多个波长。
一般情况下，OXC不直接和电设备相连，只起光交叉连接作用。
OXC可分为无波长变换和有波长变换(也可以是部分端口有波长变换或波长变换的范围有限)两种：无波长变换的OXC的作用是将一根输入光纤上的某一波长信号连到另一根输出光纤的同一波长上，即波长是连续的；有波长变换则是将一根输入光纤上的某一波长信号连到另一根输出光纤的另一波长上。
适当地安排路由和分配波长，可为电设备间建立光路(opticalpath)。
在一根光纤上，不能为不同光路分配相同波长。
图2(a)为图1建立的光路例子。
将图2(a)的光路连接用图2(b)来表示，称为逻辑结构，也称逻辑拓扑或虚拓扑。
例如，图2(a)中，节点B与E间的光路是经节点A中的OXC转接的，在图2(b)中用O4表示。
图2(b)中，O6、O4、O1都是中间有OXC转接的。
O2、O3、O5是直接光路。
这样建立的光路对信号是透明的，即信号可以是任意方式。
实际设计中，一种需求情况是：提出所需建立的光路，为这种光路选取物理路由并分配相应的波长[1,2]。
WDM光网络中的路由和波长分配算法研究的开题报告
一、选题背景
光纤通信技术作为现代通信领域中最为重要的技术之一，其优越的传输性能和巨大的数据传输容量一直引领着通信发展的方向。
然而，光网络中光波长资源的分配和
利用一直是研究的热点和难点，光波长分组多路复用（WDM）技术的出现，使得光网络中的数据传输更加的灵活和高效。
光网络中的路由和波长分配算法设计是实现高性
能光网络的关键技术之一，其目的是充分利用现有的光波长资源，减少光路的互相干
扰和光功率损失，同时还需要考虑网络的负载均衡、容错能力和性能指标等方面的因素。
二、研究目的
本次研究的目的是探究在WDM光网络中光路路由和波长分配算法的研究和设计，同时要对现有的路由和波长分配算法进行分析，找出其存在的问题和不足，提出新的
改进算法并进行验证和测试。
三、研究内容
1. WDM光网络路由和波长分配算法的原理和基础知识
2. 研究并总结现有的路由和波长分配算法，分析其中存在的问题和不足
3. 提出改进算法，比较不同算法的性能指标，进行验证和测试
4. 对算法的效率和可靠性进行评价
四、预期结果和意义
本次研究的预期结果是设计一种能够充分利用现有光波长资源的WDM光网络路由和波长分配算法，提高通信网络的效率和可靠性，同时提高数据传输的安全性和稳
定性。
研究结果对于光网络设计和建设具有重要指导意义，并具有良好的应用前景。
路由波长分配算法
路由波长分配算法是一种在光网络中实现路由的方法。
在光网络中，光信号需要使用波长进行传输。
因此，路由波长分配算法的目的是找到一条从源节点到目标节点的路径，并为该路径分配一组可用的波长。
路由波长分配算法可以分为两种主要类型：固定波长分配和动态波长分配。
固定波长分配是指在网络初始化阶段，为每条光纤分配一组固定的波长。
这种方法简单，但资源利用率低。
动态波长分配是指在网络运行时，根据实时的网络拓扑和流量情况，动态地分配波长。
这种方法可以提高资源利用率，但需要较复杂的算法和控制机制。
目前，常用的路由波长分配算法包括无环路最短路径算法、最小割算法、最大流算法等。
这些算法都可以用于固定波长分配和动态波长分配。
总之，路由波长分配算法在光网络中起着至关重要的作用。
选择合适的算法和控制机制可以提高网络的性能和资源利用率，从而更好地满足用户的需求。
光通信中的波长分复用和调制技术研究第一章绪论近年来，随着互联网、移动通讯、云计算等领域的快速发展，信息传输的需求也越来越高。
传统的通信方式已经难以满足这些需求，为此，光通信技术应运而生。
光通信技术利用光作为信息的传输媒介，拥有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
其中，波长分复用技术和调制技术是光通信中的核心技术，也是其能够实现高速传输的关键。
本文将重点讨论光通信中的波长分复用和调制技术的研究现状以及未来发展趋势。
第二章波长分复用技术研究2.1 波长分复用技术的概念波长分复用技术是一种将不同波长的光信号分别传输在同一光纤中的技术。
在传统单波长光通信中，每根光纤只能传输一路信号，而且带宽有限。
而采用波长分复用技术，可以将多路信号合并传输在同一光纤中，从而提高了光纤的传输效率。
2.2 波长分复用系统的分类根据光信号处理方式的不同，波长分复用系统可以分为两种类型：基于波分复用（WDM）的系统和基于密集波分复用（DWDM）的系统。
基于波分复用的系统是将不同波长的信号合并在一起传输，其带宽受限于每个波长的带宽。
基于DWDM的系统是将信号的波长分得更加密集，实现更高的带宽效率。
DWDM系统采用的是更高精度的技术，以逐渐缩小波长间隔，从而在同一光纤上传输更多的光信号。
2.3 波长分复用技术的发展趋势随着科技的进步和市场需求的增长，波长分复用技术有望实现更高的速率和更大的容量。
未来的发展方向包括多种不同类型的复用、多种不同类型的光纤和更加高效的元器件。
第三章调制技术研究3.1 调制技术的概念调制技术是将电信号转化为光信号的过程。
调制技术可以控制光的强度、相位和频率，以实现信息的传输。
3.2 调制技术的分类调制技术可以分为三种类型：幅度调制（AM）、相位调制（PM）和频率调制（FM）。
幅度调制是指将信号的幅度变化转化为光信号的强度变化。
相位调制是指将信号的相位变化转化为光信号的相位变化。
频率调制是指将信号的频率变化转化为光信号的频率变化。
光网络中的动态路由与波长分配算
法研究
光网络是一种基于光纤传输的高速通信网络，它具有大带宽、低延迟和高可靠性等优势，成为满足日益增长的通信需求的理想选择。
动态路由和波长分配是光网络中重要的研究方向，对于提高光网络性能、优化资源利用以及提升网络效率具有重要意义。
本文将对光网络中的动态路由与波长分配算法进行详细研究和探讨。
一、光网络中的动态路由算法
光网络中的动态路由算法旨在根据网络中节点之间的拓扑结构和链路状态实时选择最短路径，实现数据包的快速传输。
以下是几种常见的光网络动态路由算法：
1. 最短路径优先（Shortest Path First，SPF）算法：SPF 算法是最基本、最经典的动态路由算法之一。
它根据网络中链路的权值，利用Dijkstra算法或Bellman-Ford算法计算出最短路径，并将数据包沿最短路径传输。
2. 自适应权重（Adaptive Weight）算法：自适应权重算法根据网络中链路的拥塞情况来动态调整路径的权重，从而避免拥塞节点和链路。
常用的自适应权重算法有加权最短路径优先（Weighted Shortest Path First，WSPF）算法和加权最小传输延迟（Weighted Minimum Transmission Delay，WMTD）算法。
3. 基于负载的动态路由算法：基于负载的动态路由算法根据网络中节点的负载状况来选择最佳路径，以实现负载均衡和资源共享。
常见的算法有负载最小路径优先（Load Minimized Path First，LMPF）算法和最小负载优先（Minimum Load First，MLF）算法。
以上是光网络中常见的几种动态路由算法，每种算法都有其特点和适用范围。
根据实际网络环境和需求的不同，可以选择合适的算法来提高网络性能和效率。
二、光网络中的波长分配算法
波长分配算法是光网络中的另一个重要研究方向，它在光网络中起着优化波长资源利用、提高网络容量和降低传输延迟的作用。
下面介绍几种波长分配算法：
1. 固定波长分配（Fixed Wavelength Allocation，FWA）算法：FWA算法是最简单的波长分配算法之一。
它将每
条链路上的波长固定分配给不同的光通路，从而实现数据
传输。
但是，FWA算法存在波长利用率低、网络容量受
限等问题。
2. 静态波长分配（Static Wavelength Assignment，SWA）算法：SWA算法根据网络拓扑结构和波长资源情况，在
光通路建立时为每条链路分配波长。
SWA算法相对于
FWA算法能够提高波长利用率，但在动态变化的通信需
求下效果有限。
3. 动态波长分配（Dynamic Wavelength Allocation，DWA）算法：DWA算法将波长分配视为一个动态问题，
根据网络拓扑结构和即时流量需求实时调整波长分配。
常
见的DWA算法有最大剩余带宽优先（Max-Restore Bandwidth-First，MBF）算法和最小剩余带宽优先（Min-Retain Bandwidth-First，MRBF）算法。
4. 混合波长分配（Hybrid Wavelength Division Multiplexing，HWDM）算法：HWDM算法是一种综合了
波长优先和带宽优先两个方面的波长分配算法。
它可以根
据不同的场景和需求，灵活地进行波长分配，以实现更好的性能和容量利用率。
三、光网络中的动态路由与波长分配算法的研究进展
近年来，随着光网络技术和应用的快速发展，动态路由和波长分配算法的研究也取得了明显进展。
主要体现在以下几个方面：
1. 多目标优化：研究者们开始关注如何在光网络中实现多个目标的优化，例如最大化网络容量、最小化传输延迟和最小化能耗等。
针对这一问题，提出了多目标优化的动态路由与波长分配算法，旨在在满足不同目标的同时提高总体性能。
2. 混沌优化算法：混沌优化算法是近年来光网络中动态路由与波长分配算法研究的热点之一。
混沌优化算法利用混沌理论中的非线性特性和随机性进行搜索和优化，可以在复杂的光网络环境下得到较好的结果。
3. 机器学习方法：近年来，机器学习方法在光网络中的动态路由与波长分配算法研究中也得到了广泛应用。
基于
机器学习的方法可以通过学习和分析大量历史数据，提供更加准确和智能的动态路由与波长分配决策。
总结：
光网络中的动态路由与波长分配算法的研究对于提高网络性能和资源利用率具有重要意义。
不同的动态路由算法和波长分配算法适用于不同的网络环境和需求。
未来，随着光网络技术的不断发展，我们可以期待在光网络中进一步研究和优化动态路由与波长分配算法，以满足日益增长的通信需求。
