光网络实用组网技术第7章 波长路由光网络中的路由与波长分配.ppt

　　波长路由光网络(WavelengthRouted Optical Network，WRON)是实现未来高速、大容量光网络的一种富有前景的技术。它的一大优点在于支持波长选路，因此运营商可以通过在节点对之间建立端到端的光通道来实现通信。所谓光通道，就是网络节点对之间的全光通信信道，可以跨越多条物理链路(光纤链路)。例如，一个波长上的信号，从甲地出发，经过波分复用(WDM)传输系统传到一个配置有光分插复用器(OADM)或光交叉互联器(OXC)的节点，经过OADM或OXC交叉连接，转发到连向目的地的输出端口，中间还可以经过其他的OADM或OXC，最后到达乙地。这样，甲、 乙两地之间就构成了一条光通道。 　　如果节点处配置的OADM或OXC不具备波长转换功能，那么在这条光通道上只能使用一个不变的波长，称为波长连续性限制。如果节点处配置的OADM或OXC具备波长转换功能，那么这条光通道可以在不同的链路段使用不同的波长。根据光通道建立的请求，为其选择物理路由并分配相应的波长，称为选路与波长分配(RWA)。　　光通道建立的请求有静态和动态两种，因此, RWA问题可以分为静态RWA(SRWA)和动态RWA(DRWA)两种类型。静态RWA问题是预先给出多条光通道建立的请求，计算路由和分配波长，计算可以是离线的，即不需要实时计算。而对于动态RWA，光通道建立的请求是随机到达的，一条已建立的光通道在持续一段时间后又被拆除，因此要为每一条光通道做实时的RWA运算。 　　RWA算法涉及优化问题，很多优化方法的复杂性随网络规模的增大而急剧增加。因此，实际求解过程中常将RWA问题分为路由子问题和波长分配子问题，分两步进行求解。　　在本章中，首先介绍波长路由光网络的概念和结构，然后介绍静态RWA和动态RWA算法，接着介绍RWA问题的理论边界和与RWA有关的一些问题，最后给出一个RWA问题的求解实例。 7.2.1 波长路由光网络中的关键网元器件　　光分插复用器(OADM)和光交叉互联器(OXC)是波长路由光网络中的核心器件，其主要的功能包括： 　　(1) 以波长为基础的连接功能； 　　(2) 光通道的波长分插功能； 　　(3) 对波长通道进行疏导以实现对光纤基础设施的最大利用率； 　　(4) 实现在波长、 波长组和光纤级上的保护和恢复。　　 　　OADM和OXC所完成的功能基本相同，其区别在于OXC的端口数目比OADM大得多，高达几千个端口，主要用于核心网中。而OADM一般拥有几个到几十个端口，主要用于城域网、 城域边缘网和接入网中。本书第4章已经对OADM和OXC的工作原理、 器件结构和研究现状进行了详尽的介绍，这里不再赘述。 　　波长转换器(Wavelength Converter，WC)是波长路由光网络中另一个关键器件。网络节点处是否配置了波长转换器，即是否具有波长转换功能，不仅决定了波长路由光网络的类型，也决定了RWA算法的具体实现方式。这一点在本书后续的内容中会有详细的讨论。波长转换器是一个简单的输入、 输出器件。它的功能就是将输入端口输入的承载光信号的波长转换为一个不同的波长，并在输出端口输出，但是要求承载的光信号不能改变。比如，一个没有配备波长转换器的OXC，在端口pi输入一个波长为λ的光信号，这个光信号可以被交换到任意一个输出端口Pj，但是输出时光载波的波长必须同样是λ。而如果在该OXC配置了一个波长转换器，那么在任意一个输出端口，光载波的波长可以是其他波长λ′。 　　按照转换能力的不同，WC在波长路由光网络中应用可以分为三类： 固定波长转换器、受限波长转换器和全波长转换器(如图7-1所示)。 　　固定波长转换器只能将一种输入波长转换为另一种固定的波长，如图 7-1(b)所示，输入波长λ2只能转换为λ3，而输入波长λ3只能转换为λ2。对于输入波长λ1来说，不能进行转换。　　受限波长转换器能将输入波长转换为其他波长输出，但是并不能进行所有波长之间的相互转换。　 如图7-1(c)所示，输入波长λ1在输出端口能转换为λ1和λ2，但是不能转换为λ3。而全波长转换器则能将输入端的波长在输出端转换为其他任意一种波长，如图7-1(d)所示。 7.2.2 波长路由光网络的体系结构　　波长路由光网络是由OADM或OXC与光纤链路组成的任意的拓扑结构，它通过波长进行端到端之间的选路，即建立源节点到目的节点之间的光通道(Lightpath)。所谓的光通道就是网络节点之间的全光通信信道，可以跨越多个光纤链路。根据网络节点处的OADM或OXC是否配置有波长转换器(WC)，波长路由光网络又可以分为波长转换网络(Wavelengthconvertible Network)和波长连续网络(Waveleng