下一代ROADM节点结构及其光网络性能的优化设计研究
近年来，电信业有着最显著的发展趋势，以云计算、网络电视(IPTV)、O2O(OnlineTo Offline)、物联网等为代表的新型业务日益兴起。数据业务爆发式增长以及下一代网络技术的发展，使电信运营商纷纷建设基于IP/MPLS over WDM的大容量、多业务承载网。下一代新型的电信业务与传统电信业务相比，具有更高的动态特性和不可预测性，因此需要作为物理层的光网络提供更高的灵活性和智能化功能，以便在网络拓扑及业务分布发生变化时能够快速响应，实现业务的灵活调度。 在骨干承载网中，交换节点ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers可重构光分插复用器，属于波分复用网络的器件设备)具有远程配置功能，即可动态改变波长信道的上下路状态，实现了网络资源的动态、灵活分配，大大简化了网络部署规划，提高了网络资源利用率。ROADM使得WDM光网络具有可重构能力，使光网络向智能化进一步发展。下一代的ROADM要求具备无色无向无竞争(CDC，Colorless，Directionless，Contentionless)的特性，其中无竞争性的实现需要在ROADM结构中增加“竞争消除”结构以避免节点内部的波长竞争。这必然额外地增加了ROADM节点的硬件成本和功耗。因此本文在意识到节点内部竞争的ROADM光网络中，研究不同的收发机资源配置对光网络性能的影响，去除节点内冗余的“竞争消除”硬件。这样，在实际应用中，优化设计的ROADM节点不仅表现出无竞争特性，又使得光网络获得最佳的网络性能。 本文设计了一种具有业务疏导功能的ROADM交换节点结构，建立网络资源调度算法的整数线性规划(ILP，Integer Linear Programming)模型，设计相应的意识到节点内部竞争的启发性算法(INCF-RWA，Intra-node Contention-free RWA)。分析不同收发机资源配置与网络性能之间的关系，在满足最佳网络性能的前提下，优化ROADM结构，降低节点成本，减少节点功耗，最后分析了业务阻塞的原因。实验仿真中，分别采用了主/备收发机模块结构和共享式收发机模块结构进行了研究。仿真结果显示，每个模块中的收发机数目与光纤链路中的波长数相等时，仅配置两个收发机模块的ROADM节点结构即可实现“无竞争”特性。同时，对于主/备收发机模块结构，备用模块中的收发机数目可以减少为主模块收发机数目的37.5％;对于共享式收发机模块结构，每个模块中的收发机数目可以减少为波长数目的68.7％。通过优化设计的ROADM结构，不仅去除了冗余硬件，又可获得与“完全无竞争”ROADM结构近似相同的网络性能，从而有效降低了网络节点硬件成本和功耗。
可重构光分插复用器;优化设计;节点结构;光网络性能
东南大学
硕士
物理电子学
孙小菡;朱敏
2016
中文
TN915.05
68
2017-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）