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波长分配算法
波长分配算法是一种用于优化无线传感器网络通信的技术，其目标是在保证网络通信质量的前提下，通过合理分配波长资源，提高网络容量和通信效率。
一种常见的波长分配算法是基于图着色的方法。
该方法将传感器节点视为图的顶点，节点之间的干扰关系视为边，然后使用图着色算法为每个节点分配唯一的波长，使得相邻节点之间不具有相同的波长。
此外，还有基于优先级队列的波长分配算法、基于遗传算法的波长分配算法等。
这些算法在实现上通常需要考虑网络拓扑结构、节点间的干扰关系、通信质量等因素，以达到优化波长分配的效果。
在实际应用中，波长分配算法需要根据具体的网络环境和需求进行选择和调整。
例如，对于大型无线传感器网络，需要采用分布式波长分配算法，以降低算法的计算复杂度和通信开销；对于存在跨链路通信需求的情况，需要采用公平性较好的波长分配算法，以保证所有节点的通信质量和网络容量。
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]。
通信工程师习题集1、问答题某边际网搬迁工程，原基站配置为O2站，载频输出功率为40W，合路器损耗为1dB，馈线损耗为3dB，天线增益为11dBi。
此基站位于两省交界处一个小山上，天线挂高近百米，（江南博哥）山上树木较多，且覆盖区内有铁路直线穿过。
其中火车厢体损耗为15dB，覆盖区内铁路线最远处距基站的空间损耗为142dB。
手机最大发射功率2W，手机接收灵敏度为-102dBm。
请根据该站实际环境特点给出如何进行天线选型、工程设计和网规参数设置？正确答案：天线选型：A、由于该基站位于山顶，需要考虑山脚小镇的覆盖，并且山体较高，因此在天线选型时需要使用内置下倾角天线；B、选择高增益天线，增强小区覆盖。
工程设计：C、因为基站在山顶，工程设计时需要重点考虑防雷设计；D、在天线安装设计时发射天线和接收天线连线应垂直于铁路线；E、考虑到山上树木较多，在进行天线安装时必须高出树木，避免树木吸收遮挡信号，影响覆盖。
参数规划：F、由于铁路位于交界处，火车驶入本小区内，会产生较多的突发位置更新，需要打开SDCCH动态分配；G、避免同其他区域出现同频、同BSIC情况；H、协调另外一个地区进行邻区配置。
2、单选电缆孔洞和管井应采用（）封堵，通信电缆不应与动力馈电线缆敷设在同一走线孔洞（管井）内。
A、难燃性材料B、可燃性材料C、不燃性材料D、易燃性材料正确答案：C3、单选无线局域网的标准是（）A.802.2B.802.3C.802.3uD.802.11正确答案：D4、判断题在传统的网络模型中，传输层、链路层、网络层相互连接，用统一的语言在层内进行设备间沟通，形成统一的标准体系.正确答案：错5、单选蒸发传感器的测量范围为0-100mm，分辨率0.1mm，测量准确度为（）A、±0.5％B、±1.5％C、±15％D、±5％正确答案：B6、单选以下不属于线性调制的调制方式是（）。
A.AMB.DSBC.SSBD.FM正确答案：D7、单选按信号特征通信系统可分为模拟和数字通信系统，以下为数字通信系统的是（）。
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。
第八章 WDM光传送网络 一、填空题 1.WDM光传送网利用（波长）组网，在光域完成信号的选路、交换。
2.全光网中任意两节点之间的通信是靠（光通道）完成的。
3.WDM光传送网中波长路由算法有两种，即（波长通道）和虚波长通道。
4.WDM光网络中的虚波长通道，每一节点采用的波长集下一节点可以实现（动态空间）复用。
5.WDM光网络中光放大段层为了实现长距离超高速传输，主要解决放大和光纤的（色散）问题。
6.波分光交换能充分利用光路的（带宽）特性，可以获得电子线路所不能实现的波分型交换网络。
7.波长光分组交换机分为三个功能块，即波长选路由功能块、（光缓存功能块）和光交换功能块。
8.全光网的管理信息主要有故障信息、（缺陷信息）和性能质量信息三种。
9.光网对不同的速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，并允许几代设备（PDH/SDH/ATM/）甚至与IP技术共存。
10.WDM利用（光波长分插复用器WADM）可实现不同节点灵活地上、下波长。
11.WDM利用（光波长交叉连接WXC）实现波长路由选择，动态重构、网间互连和自愈功能。
12.光网对不同的（速率、协议、调制频率和制式）的信号同时兼容，并允许几代设备PDH/SDH/ATM/甚至与IP技术共存。
13、光交换是在（光域中）完成光交换功能，而无需将光信号转换成电信号。
14、全光型光分组交换机的光信号的（定时提取）可由（光锁相环OPLL）来完成。
二、单项选择题 1.WDM光网络中的虚波长通道属（ A）路由算法。
A.分布式B.集中式C.时间式D.空间式 2.在WDM光网络中最基本的空分光交换是（ D ）光交换模块。
A.1×1B.1 X 2C.2 X lD.2 X 2 3.在WDM光网络中自由空间光交换是指在空间无干涉地控制光的（ B ）的光交换。
A.波长B.路径C.时隙D.速度 4.WDM光网络的波分复用系统中，可采用（ A ）的方法来实现光交换功能。
***************************************************************************************试题说明本套试题共包括1套试卷每题均显示答案和解析国家电网招聘考试_通信类_真题模拟题及答案_第06套(99题)***************************************************************************************国家电网招聘考试_通信类_真题模拟题及答案_第06套1.[单选题]当信息经过交换单元时，只能从人线进，出线出，具有唯一确定的方向，这种形式的交换单元称为()交换单元。
A)无向B)有向C)分配型D)双向答案:B解析:2.[单选题]()代表了信道的一种编号资源，是一种客观存在，而()具有呼叫建立，数据传输和呼叫释放过程。
A)虚电路；逻辑信道B)逻辑信道；虚电路C)交换虚电路；永久虚电路D)专线；逻辑信道答案:B解析:3.[单选题]光接收机的灵敏度是与()的概念联系在一起的。
A)接收机的动态范围B)抖动C)误码率D)接收机引入的噪声答案:C解析:B)不显著C)显著答案:B解析:5.[单选题]已知一个八进制信号的符号速率为每秒4800波特，则其对应的信息速率是()。
A)4800bit/sB)2400bit/sC)9600bit/sD)14400bit/s答案:D解析:6.[单选题]V5.2接口按需要可由1～16个()链路构成，时隙可动态分配，接入网内包含了集线功能。
A)2MB)4MC)8MD)16M答案:A解析:7.[单选题]V5接口身份标识即接口ID(ITFID)是V5.2接口的标识码(24bit)，每个交换机上可创建多个V5.2接口，ITFID用于区别不同的()接口。
A)V5.1B)V5.3C)V5.4D)V5.2答案:D解析:8.[单选题]构成交换网络最基本的部件是()。
光网络技术课程综述——你所了解光网络的主要技术、发展及其应用（10级电子与通信工程丁彦学号：**********）光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的一种通信方式。
随着通信网传输容量的不断增加，光纤通信也发展到了一定的高度。
但是目前的光纤通信技术存在不少弊端，急需对其进行改进。
为了解决这些弊端，人们提出了光网络。
光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，已成为下一代高速宽带网络的首选。
这，AON）。
里的光网络，是指全光网络（All Optical Network1 全光网络的概念全光网络是指光信息流从源节点到目的节点之间进行传输与交换中均采用光的形式，即端到端的完全的光路，中间没有电信号的介入，在各网络节点的交换，则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。
它是建立在光时分复用（OTDM）或者密集波分复用（DWDM）基础上的高速宽带信息网。
2 全光网络的特点全光网络的发明与运用，可以不用在源节点与目的节点之间的各节点进行光电交换、电光交换，弥补了传统光纤通信中存在的带宽限制、严重串话、时钟偏移、高功耗等一些不足，拥有更强的可管理性、透明性、灵活性。
全光网络与传统通信系统相比，具有以下一些特点：1)节约成本。
由于全光网络中不需要进行光电转换，这就避免使用传统通信系统中需要的光电转换器材，节省这些昂贵的器材费用，也克服了传输途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难，大大提高了传输速率。
此外，在全光网络中，大多会采用无源光学器件，这也带来了成本和功耗的降低。
2)组网灵活。
全光网络可以根据通信容量的需求，在任何节点都能抽出或加入某个波长，动态地改变网络结构，组网极具灵活性。
当出现突发业务时，全光网络可以提供临时连接，达到充分利用网络资源的目的。
3)透明性好。
全光网络采用波分复用技术，以波长选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式等具有透明性。
可方便地提供多种协议的业务。
多域光网络中基于优先级的波长路由分配算法田相轩;杨君刚;车雅良;牛俊勇;刘故箐;王新桐【摘要】本文提出一种在多域光网络中基于优先级的路由波长分配算法。
算法设计旨在解决复杂网络拓扑下，多任务请求路由波长分配问题。
本文首先根据复杂网络拓扑情况与任务请求状况，完成多域的划分，对跨域任务的最短路由进行路由分裂；其次依据域内与域间优先级设定策略，完成多任务请求优先级设定；按照优先级顺序，采用模糊优化波长分配算法完成波长分配。
仿真结果表明本算法在处理复杂网络拓扑、多任务路由波长分配问题上效果明显，有效的降低了网络请求阻塞率，提高了光网络资源利用率。
%We present an effective algorithm for solving multi-requests’routing and wavelength assignment in multi-domains networks based on priority algorithm (MD-PRWA) .We partition the multi-domain according to the state of the complex networks and multi-requests and divide the shortest route of the inter-domain route .Secondly ,we use the priority algorithm of inner-domain and inter-domain to determine the priority of the multi-requests ;at last RWA (routing and wavelength assignment) in the whole net-work is solved in the light of the multi-re quests’ priority .The simulation results show that MD-PRWA algorithm performances well , reduces the network request blocking rate effectively and improves the optical network resource utilization greatly in solving the multi-requests RWA problems in complex networks .【期刊名称】《电子学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】8页(P625-632)【关键词】多域;多任务;优先级;路由波长分配【作者】田相轩;杨君刚;车雅良;牛俊勇;刘故箐;王新桐【作者单位】西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106;西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106;西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106;西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106;西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106;西安通信学院信息传输系，陕西西安 710106【正文语种】中文【中图分类】TN913.71 引言光网络是实现“宽带中国”战略的基础平台，近几年随着大数据以及云计算的迅速发展，光网络传输数据量呈现爆炸式的增长，在提高带宽的同时，针对光网络资源分配的要求越来越高.简单的说即是多任务请求下的波长路由分配的问题，其目的是为不同请求选择最佳路由并分配合适的波长,尽可能的降低网络阻塞率,提高资源的利用率[1～4].目前针对于多任务请求的处理方法性能较好的为基于优先级的多任务处理算法，其基本思想是首先通过一定的策略对到达网络的多个任务请求设定优先级[5～8].该类算法将多任务请求问题通过优先级划分的方式转换为单任务请求处理问题，因此，算法复杂度低，对网络适应性好，具有良好的发展前景.在文献[5]中提出了一种基于离线波长分配优先级算法，但是该算法的优先级算法没有涉及任务请求建立的本质——路由跳数和负载容量，任务请求的优先级划分不够合理导致光网络资源利用率较低；在文献[6]中主要依据任务请求服务等级的高低和任务请求到达时网络的流量速度情况来判定多晌务请求建立光路的顺序，但是到达任务请求的总体阻塞率会较高，光网络资源利用效率相对较低.在文献[7]中提出了基于流量疏导的优先级算法(PRWATG)，该算法在多任务请求下，区分直通路由与非直通路由，依据任务请求的负载容量设定多任务请求的优先级.该算法对请求路由类型的分类过于粗糙，使得在网络规模较大，请求数量较多的情况，网络请求阻塞率上升，算法性能难以满足要求.文献[8]提出基于优先级的路由波长分配算法，该算法对到达的各任务请求按照其请求类型和实际网络状态进行影响权重的设定优先级；但是当网络拓扑比较复杂，负载容量、路由跳数与实际的网络状态的关系难以准确的定量计算. 对于大规模网络拓扑，多任务请求同时到达网络，分层划域是其路由波长分配复杂度降低的有效方法，能够解决由于目前光传送网规模不断扩大导致的扩展性问题.分层划域的算法降低了拓扑的规模，通过划域的方式很大程度上降低路由选择波长分配的计算复杂度[9～11].目前关于多域的复杂网络拓扑的路由选择多为基于确定的域顺序，实现路由的选择[12～14].文献[12]在设定的域顺序前提下实现路由的选择，分析了基于PCE (Path Computation Element)架构的路由选择模式，但是该模式的复杂度较大，花费时间较长，并且容易出现CAC(Call Admission Control)错误.文献[13]在路由选择模式上提出MLP算法(Most Leisure Path Algorithm)，该算法在选择路由时仅考虑瓶颈链路的剩余波长数忽略了任务请求本身的特性，算法有一定的局限性.文献[14]从路由模式出发，着重描述了层次路由、源路由和逐跳路由的连接建立和实际操作过程，但是该论文未能够做出详细的仿真验证，其算法的准确性有待检验.本文提出的MD-PRWA(Priority based Routing and Wavelength Assignment in Multiple Domains for multi-requests)算法旨在解决复杂拓扑网络下的多任务请求RWA问题.对复杂的拓扑网络进行划域，并根据网络状态与任务请求的特点，从域内、域间两个方面分析设定多任务请求的优先级，确定波长的分配顺序，通过本文提出的模糊优化波长分配算法完成波长分配.本文相比文献[7]，MD-PRWA优势在于针对多域多任务请求中的长路由进行了优先级设定细化，全面的考虑了影响光路建立的各个因素，并提出模糊优化波长分配算法.算法在全域优先级设定中提出分裂域畅通因子，将分裂域的阻塞情况与任务请求的通过数量之间的关系，进行了分析和数学化的统一；针对多域的波长分配，提出波长模糊优化分配算法，通过预约的方式综合多域的可用波长集，区分域内任务请求与跨域任务请求的波长分配顺序，最大程度的提高网络资源的利用率.本文相较以往算法，仔细分析了网络多请求优先级划分的规律，针对目前基于多任务请求的光网络波长分配算法在请求优先级划分的标准上不明确，颗粒度粗糙等问题进行了优化解决，有效提高了复杂网络拓扑下多任务请求的光路建立成功率，改善了网络资源利用率.2 参数设定、系统模型和问题描述2.1 参数设定与系统模型为了便于下文讨论，本节对论文中所用到的参数和系统模型进行解释说明.本算法的目标为最大程度提高光网络资源利用率，即找到能满足光路建立需要的源、目的节点的最优路径并分配波长.首先定义一个通用通信网络模型.G=(V,E)，是指实际网络拓扑，V为节点个数，E为双向链路，每条链路有W波长，从1标记到W，Wa为已分配的波长数量.假设所有的光路为端到端请求，请求速率满足参数为A泊松分布；Qtotal表示网络任务请求的总数量(Qtotal≤V*(V-1))；Y表示已统计分析的任务请求的总数量(Y≤Qtota l)；K为备选路由的数量；fw表示每个波长的额定负载；fm表示光纤链路的最大负载容量；是指多任务请求路由长度的均值；表示波长w∈Wa以及链路e∈E被一通路请求所占用，否则为0；αs,d表示源节点和目的节点分别为s,d的任务请求的总负载量；表示源节点和目的节点分别为s,d的路由在节点i与j之间的负载量；αi,j表示节点i与节点j承载的所有光路请求负载量的总和；{LRA1,LRA2,……,LRAn}表示大规模网络中的所设置的路由域.每个路由域LRAi是一个子域.假定底层网络路由域的节点互不相交.域内链路是指起始节点在同一域中的链路，域间链路是指起始节点在不同域的链路；Ranki,j为源节点、目的节点i，j的任务请求在全网络拓扑的优先级权重值；ranki,j为源节点、目的节点为i，j的任务请求在域LRAn的优先级顺序；Pdn,sn源目的节点dn,sn最短路由；是指源节点、目的节点为i，j的任务请求在LRAn域的可用波长{λx}集合；为源节点、目的节点为i，j的任务请求在全网络拓扑的可用波长{λx}集合；为在域LRAn中，分段路由的源节点、目的节点为dn,sn的第m条光纤链路上的PROBE数据包；为路由源目的节点为i，j的任务请求在域LRAn中的第m跳的光纤链路上的波长状态信息；2.2 条件限制(1)波长一致性：波长一致性原则要求在任务请求的源节点到目的节点之间只能使用同一波长.(2)波长冲突限制：波长冲突限制要求同一波长在同一光纤链路上只能被一个任务请求占用，因此在同一光纤链路上不能同时有两信号在同一波长上传输.(3)流量限制原则要求如下：∀(i,j)(1)αi,j≤fmax,∀(i,j)(2)式(1)是指在一条光路上的流量即为通过所有节点的流量总和，网络阻塞的情况如式(2)所示.2.3 问题描述本文旨在解决在复杂规模网络中，如何最优化的实现多任务请求的路由选择波长分配问题.根据先前的研究，提高光网络资源的利用率关键为设定多任务请求建立光路的优先级顺序.本文提出的MD-PRWA算法，采取逐步细化、优化的方式，进行路由选择与波长分配.该算法为在复杂拓扑网络中多任务请求的RWA问题解决提供了新的思路和解决途径.3 多域光网络中的基于优先级的波长路由算法在目前大规模的数据传输以及复杂的拓扑网络中对路由波长分配的效能要求越来越高，为保证实际需要，本文提出MD-PRWA算法从任务请求梳理和路由分裂、优先级设定与模糊优化波长分配三个方面实现复杂问题的简化以及优化，其效果明显优于先前算法.3.1 任务请求梳理和路由分裂基于给定的任务请求，对到达网络的多任务请求进行分析整合：Step1 有相同s-d的任务请求合并分析：(3)R是指一类任务请求集合，表示该请求的带宽.为源节点为s目的节点为d的通信请求，为已合并分析的源节点为s目的节点为d的通信请求.Step2 基于网络节点的关联关系划分、设定分裂域[15].保证合理的分裂域规模，使得分裂域满足域内任务请求建立光路的要求.Step3 将已分析合并的任务请求分成两类，即域内任务请求Rn和域间任务请求是指经分析整合，以sx,dx为起始节点的域内任务请求，是指经分析整合，以sx,dx 为起始节点的域间任务请求；(4)(5)Step4 对于已分析整合的任务请求，针对域间任务请求按照所经过的分裂域完成路由分裂，设定域间任务请求的最短路径所经过各个域的边界节点，作为各个域中分段路由的源节点sn、目的节点dn.3.2 优先级设定通过上一步的处理，多任务请求实现了整合分类与其路由的分裂，其路由波长分配的计算的复杂度大大降低.针对于第一步中的分类，本文分别对域内与域间任务请求进行处理，具体流程图如下所示：在一定规模的分裂域下，域内任务请求通过优先级设定策略能有效的降低建立光路的阻塞率，但当分裂域网络直径的不断扩大，建立光路的影响因素不再只是任务请求本身的特性，基于优先级的多任务波长路由分配算法[7]不能很好地解决问题.针对大规模复杂网络拓扑，提出了分裂域的畅通因子，实现优先级分域设定，全域加权的基本思路.(1)域内优先级的设定由于域内优先级的设定相对简单，依据基于优先级的多任务波长路由分配算法，对多任务请求的路由类型以及负载容量进行分析，结合网络的实时状态确定多任务请求的优先级.该算法以直通路由和非直通路由进行分类，按照负载容量的降序进行波长分配，在网络拓扑规模一定的情况下，任务请求建立光路的阻塞率较低，但是当网络拓扑较为复杂，任务请求的路由长度较大时，路由长度对于任务请求建立光路的影响权重越来越大，单纯的考虑负载容量确定任务请求建立光路的优先级就较为片面.因此，本文提出采用畅通因子来完成优化.(2)全域优先级设定Yu-ct1,Yu-ct2,…,Yu-ctn各个域的畅通因子，依据各域的网络拓扑现状与任务请求的路由情况设定畅通因子.任务请求建立光路占用光网络资源的多少是影响任务请求建立光路的重要因素，任务请求经过各个域建立光路的影响因子主要为两个方面，第一，通过该域任务请求的数量，当较多任务请求的分段路由较多通过该域时，网络资源被占用的可能性较大，则降低在该域建立光路的可能性，阻塞较严重；第二，该域节点的度，当该域的节点的度较大时，则说明该域的链路能力较强，网络资源较充分，则较有利于建立光路.畅通因子的设定数学表示如下：(6)(7)式(6),Vi是指在域i中节点的数量,dG(vi)是指节点vi的度，即连接节点vi的边的个数；Yi是指在域i中，经过分析统计后的任务请求个数；Zi表示域i的畅通值.式(7)中，n是指全域网络拓扑中分裂域的数量.通过畅通因子计算多任务请求在全域的优先级，总体原则保证占用较多光网络资源的任务请求优先分配.根据多任务请求在各个域的路由波长分配优先级确定该任务请求在全网络拓扑下的优先级顺序，优先级计算公式如式(8)所示：Ranki,j=Yu-ct1*ranki,j;1+Yu-ct2*ranki,j;2+…+Yu-ctn*ranki,j;n(8)按照通过分裂域数量的多少进行分类，同一类别按照Ranki,j降序排列设定优先级的先后顺序，保证较长路由、较大负载且连接骨干链路的任务请求畅通，满足用户QoS需求.3.3 模糊优化波长分配按照任务请求全网络拓扑下的优先级的顺序，保证占用较多光网络资源并较多通过拥塞域的任务请求优先分配波长资源，尽可能的满足多任务请求建立光路的需求，提高光网络资源的利用率，降低多任务请求的阻塞率.波长分配主要面向在全网络拓扑下的各个分裂域中，长路由划分为简单的任务请求，为本小节的波长分配奠定了基础.模糊优化波长分配算法具体内容如下：Step1 针对各个域中，各条任务请求的分段路由Pdn,sn进行波长分配，依据第二步中计算的最短路由，逐条分析，选择从该分段路由的源节点sn至下一节点所有可用波长，源节点生成PROBE数据包其中包含状态信息若表示在源节点到其下一节点上的链路上波长n空闲(忙碌)；Step2 按照已选定的分段路由的最短路径，源节点sn发送PROBE数据包到目的节点dn；当中间节点接收到PROBE数据包则该节点依据其下一条链路的波长状态更新数据包中的状态信息并按照既定路由发送到下一节点；Step3 当分段路由的最短路径被阻塞时，在该域中选择备用路由代替先前选定的路由，最大程度将阻塞问题在该域中解决，减小对整体路由建立光路的影响.Step4 当源节点dn接收到PROBE数据包时，提取数据包中的状态信息把所有的空闲波长存入波长空闲矩阵中；Step5 返回Step1，直至多任务请求在各个域中的全部分段路由计算完毕，并存入波长空闲矩阵，模糊波长分配结束；在全网络拓扑中，多任务请求空闲波长矩阵由如下表示：(9)多任务请求的实际可用波长即是在各个域中可用波长集合的交集，根据式(10)进行多任务请求可用波长的计算；(10)调整原则:实际波长分配时应遵循的原则优先级冲突波长分配原则：当全网络拓扑的优先级顺序与各个域的任务请求的分段路由的优先级顺序发生冲突时，应优先保证全网络拓扑的优先级顺序进行波长的分配，对发生冲突的任务请求进行波长分配的调整.在对多任务请求的可用波长集合的计算时，进行多任务请求的波长分配应按照如下原则：横跨多域的域间任务请求按照波长顺序正序分配，各个域的域内任务请求的波长分配按照波长顺序的倒序分配.最大程度的减少域间任务请求与域内任务请求的波长冲突，提高光路请求建立的成功率与光网络资源的利用率.3.4 时间复杂度分析(1)完成对全部任务请求Qtotal的分析整合，得到Y类不同的s-d源、目的节点对的任务请求，计算所有梳理整合的Y类任务请求的K条最短路由，所耗费的时间为O((E+VlogV+K)*Y)；(2)根据优先级公式以此对Y条任务请求在各个分裂域中进行优先级的计算与划分，所耗费时间为O(n*YlogY)；(3)计算各个域的阻塞因子并设定全域下任务请求的总优先级，所耗费的时间为O(n*log(Y*V))+O(Y)；(4)按照优先级顺序采用模糊优化波长分配算法对Y条任务请求的波长分配所需的时间为可得本文提出的多域光网络中基于优先级的波长路由分配算法的时间复杂度为：本文算法的时间复杂度相对文献[7]，时间复杂度略有增大但是本文提出的算法针对长路由跨多域的情况进行了细化，分布式的完成分段路由的建立，降低了多任务请求建立光路的延时，在尽量降低时间复杂度上保证任务请求建立光路的需求.4 算法示例假定条件：给定顺序的多域网络拓扑如图2所示，G=(14,19)，即包含14个节点与19条双向的光纤链路，每条光纤复用10个波长，每条波长的额定负载为1Gbps,λ={λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6,λ7,λ8,λ9,λ10}.针对域间任务请求的路由波长分配以示例的形式给出，设21条光路建立请求同时到达网络如表1所示，根据第一步任务请求梳理算法，经分析合并多任务请求，梳理为如表2所示的5类.通过Dijkstra算法，各任务请求的最短路由如表2所示.表1 任务请求及其负载容量RequestVolume(Gbps)RequestVolume(Gbps)RequestVolume(Gbps)r2,111.5 r2,111r3,141r1,61.2r3,141r1,60.8r7,130.4r1,61r7,130.6r6,141r7,130.8r6,141r3 ,141.5r3,140.5r6,142r1,61.4r2,110.5r2,111r7,130.6r1,61.6r7,130.6表2 分析合并的任务请求及其最短路由GroomedrequestsVolume(Gbps)Routesg2,1142->3->5->6->12->11g1,661->3->5->6g7,1337->8->9->10->13g6,1446->9->10->13->14g3,1443->5->6->12->14基于分类整合的多任务请求，根据第一步按照多任务请求在各个域的情况进行分析，各任务请求路由的子路由如表3所示：分别对各个域中的路由分析，根据其路由特点与各域拓扑的类型，采用域内优先级划分策略进行优先级的划分，最大程度的利用域内的波长资源，提高光网络资源的利用率，多任务请求的分段路由在各个域的优先级先后顺序如图3所示：表3 多任务请求路由分裂情况GroomedrequestsLRA1LRA2LRA3g1,61->3->55->6g2,112->3->55->6->1212->11g3,143->55->6->1212->14g7,137->8->9>1010->13g6,146->9->1010->13->14依据式(6)、(7)计算各个分裂域的畅通因子，根据式(8)计算多任务请求在全网络拓扑下的优先级顺序：表4 多任务请求全路由优先级划分情况(Yu-ct1=0.45,Yu-ct2=0.29,Yu-ct3=0.26)Type of requestsPriority orderGroomed requestsRanki,jRequests through1stg3,142.193domains2ndg2,112.29Requests3thg1,60.94through4thg6,142.22domains5thg7,132.23按照表4所得的多任务请求的优先级顺序，根据模糊优化波长分配算法，在LRA1、LRA2与LRA3的域中，统计各个子路由可用波长集合，并存入相应的数据组.表5 调整后的波长分配Groomed requestsWavelengthassignedg3,14λ1,λ2,λ3,λ4g2,11λ5,λ6,λ7,λ8g1,6λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6g6,14λ1,λ2,λ3,λ4g7,13λ5,λ6,λ7采用式(9)、(10)可得给定多任务请求的可用波长集合，按照冲突调整原则，调整后的波长分配如表5，图4所示：5 仿真分析在处理多任务的路由波长分配问题中，其主要目标是以尽可能少的网络资源建立尽量多的任务请求光路.仿真过程中，通过假定的网络拓扑和随机生成的一组任务请求验证算法的性能.为验证本文提出的MD-PRWA算法性能，设计多域的网络拓扑，通过软件仿真的方式，采用对比验证的方式进行验证.对比算法包含未进行任何处理的NPRWA、PRWATG算法[7]、EA-MOPRWA算法[8].依据算法第一步中的划域算法，完成对网络拓扑的划域，每个域有14个节点，共计56个节点，85条光纤链路.如图5、图6所示：仿真1同一网络拓扑中，随机生成的大量任务请求与少量任务请求建立情况的结果对比如下所.假定随机生成的500组路请求，在波长数量为24，每个波长的额定负载fw为{0.5,1.5,2.5,3.5,4.5.5.5}，其各光纤链路的额定容量为{12,36,60,84,108,132}，分别得到各种算法的阻塞情况如图6所示；图7 为随机生成的150组光路请求，波长数量为10，每个波长的额定负载分别设定为{1.2,1.8,2.4,3.0,3.6,4.2,4.8}，则各光纤链路的额定容量为{12,18,24,30,36,42,48}.同一网络拓扑同样的数据生成方式中，大量任务请求与少量任务请求建立的情况.由图可以看到，不论任务请求数量的多少应用多域光网络的基于优先级路由波长分配算法的阻塞率都较低，保证了光路请求建立的QoS保证，达到在较少的利用光网络资源的前提下最大程度的满足通信需求.图7中，fw=2.5Gbps,W=24时，MD-PRWA算法能够满足85%以上的任务请求建立光路，而EA-MOPRWA与PRWATG算法任务请求阻塞率明显高于MD-PRWA算法；图8中，fw=3.6Gbps,W=24时，MD-PRWA算法能够满足98%的任务请求建立光路.本文提出的MD-PRWA算法在划域的基础上，逐域的实现路由跳数与负载容量权重的最优化，路由跳数与负载容量参数设置，得到了细化，降低了全域下的任务请求的阻塞率，从而达到最大程度上利用光网络资源.仿真2两组实验采用一组数据，分两种情况进行对比校验，第一种情况即波长数量不变，每个波长的额定负载不断增加；第二种情况为在每个波长的额定负载容量不变的情况下，光纤链路中复用的波长数量变化.网络拓扑及分域情况如图5，图6所示，仿真中使用的数据为随机生成的531组数据.图9为在任务请求数量为531，波长数量为24，每个波长的额定负载为{1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5}，即其光纤链路的额定负载容量为{36,48,60,72,84,96,108,120}，任务请求建立光路的阻塞情况，MD-PRWA算法能够保证较低的阻塞率，使用较少的光网络资源满足任务请求建立光路的需求.当fmax=120，指向的位置表明，当光网络资源充分时，以上对比的几种算法都能够保证大部分的任务请求建立光路，但MD-PRWA算法能够在相同的条件下保证更多的任务请求建立光路.图10 为在任务请求数量为531，每个波长的额定负载为3Gbps，波长数量为{ 4,8,12,16,20,24,28}时的网络阻塞情况.由图10可得在波长额定负载一定的情况下，随着波长数量的不断增加，任务请求建立光路的阻塞率逐渐降低，直至达到饱和.MD-PRWA算法在波长的不断变化中都能保证较低的阻塞率.仿真3为检验光网络资源的使用情况，采用图5的网络拓扑，在波长资源一定的情况下(光纤链路波长复用数量为20).仿真网络负载容量的不断增加时，通过采用波长和全部波长的比值来衡量光网络资源的使用情况.在任务请求相同的前提下，占用资源越少表征资源的利用率越高.由图11可得，随着任务请求数量的不断增加，网络资源的占用率也在不断增加.同时可得，在资源利用率相同的前提下，本文提出的路由波长分配算法能满足更多的任务请求建立光路的需求.6 结论本文提出了一种多域光网络中的基于优先级的多任务请求下的路由波长分配算法—MD-PRWA算法.该算法根据复杂网络拓扑的划域情况，针对跨域路由，依据最短路由进行路由分裂，依据域内、域间的不同特征对多任务请求的优先级进行划分，计算分析可用波长集，按任务请求的全域优先级统筹分配路由波长.论文针对多域的网络特点和请求状况，细化分析了在复杂网络拓扑下的优先级策略的设定，在此基础上，给出了算法实现方式，最后，通过实例和仿真对算法性能进行了分析，分析结果表明相比现有文献报道该算法能有效地增加任务请求建立光路的数量，有效的降低了网络阻塞率，提高了光网络资源的利用率.参考文献【相关文献】[1]Ying Chen,Ataul Bari.Techniques for designing survivable optical gridnetworks[J].Journal of Communications,2012,7(5):391-399.[2]Amit Wason.Wavelength assignment algorithms for WDM opticalnetworks[J].International Journal for Light and Electron Optics,2011,122(10):877-880.[3]单广军,朱光喜.基于关键链路预测的动态路由和波长分配算法[J].电子学报,2010,38(7):1673-1677.Shan G J,Zhu G X.A dynamic routing and wavelength assignment based on key links。
