通信工程師傳輸與接入教程：WRN的選路算法[1]

3.8.3 WRN的選路算法

在DWDM的光網(wǎng)絡的實現(xiàn)中，如何合理地規(guī)劃網(wǎng)絡的波長資源，是決定網(wǎng)絡資源利用 效率的關鍵問題，波長路由網(wǎng)絡可以大大簡化路由選擇算法和網(wǎng)絡的控制和管理，不需要在交換時預處理路由信息，從而更有利于實現(xiàn)高速、大容量的通信網(wǎng)絡，提高網(wǎng)絡的可靠性和 穩(wěn)定性。但這種組網(wǎng)方案的可行性在很大程度上受到了網(wǎng)絡所需波長數(shù)目的限制。

1.波長通道和虛波長通道

根據(jù)OXC能否提供波長變換功能，光通道可以分為波長通道（WP）和虛波長通道（VWP）。

在光通道層傳輸?shù)男盘?，在所有的波長復用段中都使用相同的波長，并保持不變，這種通道就是波長通道（WP）。建立這種通道必須找到一組鏈路，在這些鏈路上均使用一個共同的波長，且這個波長應該是空閑的。如果找不到這樣一條路徑，則通道建立請求就被阻塞掉了。為了避免這種阻塞，網(wǎng)絡實際需要的波長數(shù)必須很多，從而使每波長通道的利用率較低。在實際使用中，由于技術原因，濾波器與放大器的帶寬有限，通道間隔也不能過小，以免引起信道串音，可用的波長總數(shù)是有限的，所以經(jīng)常不足以支持大量節(jié)點的需要。

虛波長通道（VWP）是利用了OXC的波長變換功能，在不同的波長復用段可以使用不同波長的光通道，從而提高了波長的利用率，減少了全網(wǎng)所需的波長數(shù)，降低了阻塞概率。建立虛波長通道時，只需找到一條路徑，其中每條鏈路的波長復用段都有空閑的波長可用。為了實現(xiàn)節(jié)點間的虛波長通道的連接，在光通道的節(jié)點處設置有波長變換器，將接收到的信號波長λ1不變換為本段可用的波長λ2，從而避免與已占有該鏈路λ1波長的信號產(chǎn)生碰揸，引起阻塞。所以波長變換器是建立VWP的關鍵器件。

波長通道方式要求光通道層在選路和分配波長時采用集中控制方式，因為只有在掌握了整個網(wǎng)絡所有波長復用段的波長占用情況之后，才可能為一個新的傳送請求選一條合適的路由。而虛波長通道方式下，在確定通道的傳輸鏈路后，各波長復用段的波長可以逐個分配，因此可以進行分布式控制。分布式控制可能選不到最佳路由，但是可以大大降低光通道層選路的復雜性和選路所需的時間。由于任何兩個節(jié)點之間都可能存在多條路由，因此必須有一套有效的路由選擇和波長分配算法。根據(jù)網(wǎng)絡的拓撲結構和目前的狀態(tài)，為新的傳送請求選路并分配波長。另外，當光通道層中允許接入分組信息時，還需要相應的分組交換型的選路算法。

2.路由選擇和波長分配

光通道的建立，要求在傳送網(wǎng)的物理結構中選擇一條由業(yè)務源點到宿點的全光路由，并為其分配一定的波長?？紤]到波長資源的重利用以及提髙網(wǎng)絡性能，優(yōu)化光通道的選路和波長分配（RWA）方案成為光通道層設計的核心問題。

在波長通道和虛波長通道這兩種結構中，波長通道需滿足波長一致性，其各鏈路段必須采用相同的波長，不同的波長通道分配不同的波長，路由選擇和波長分配是獨立的兩個問題；虛波長通道網(wǎng)絡，由于組成虛波長路由的各段可以分配不同的波長，所以基本上不存在波長的分配問題。

光傳送網(wǎng)支持電路交換型業(yè)務，也可支持分組交換型業(yè)務，所以兩者討論的優(yōu)化目的不同。

（1）電路交換型光傳送網(wǎng)

電路交換型光傳送網(wǎng)的業(yè)務可以分為靜態(tài)業(yè)務和動態(tài)業(yè)務兩種類型。

靜態(tài)業(yè)務的波長分配（RWA）問題是指對一組確定的、需要建立的光通道選擇路由并分配波長。這類問題可以歸結為一類數(shù)學線性規(guī)劃問題，針對VWP和WPM絡，可以給出一種以波長優(yōu)化為目的的比較完善的數(shù)學描述。當網(wǎng)絡規(guī)模較小時，可以直接利用線性規(guī)劃問題的般算法求解網(wǎng)絡需要的域少波長數(shù)n.由于網(wǎng)絡規(guī)模的擴大需要的計算時間將呈指數(shù)增長，所以對大型網(wǎng)絡最優(yōu)化波長數(shù)目的計算必須提出啟發(fā)式的算法。對VWP網(wǎng)絡，可以采用Nagatsu等人提出的選路優(yōu)化策略或求最大路徑概率的方案等，具體數(shù)學描述超出了本書的范圍，可以參看相關的書籍。

[1]  [2]