光波长路由器的设计及性能分析研究
光通信网络中的波长调度与路由算法研究
光通信网络中的波长调度与路由算法研究随着信息和通信技术的快速发展，光通信网络成为现代通信领域的重要组成部分。
光通信网络以其高带宽、低延迟的特性备受关注，并且在互联网、数据中心、移动通信等领域得到广泛应用。
在光通信网络中，波长调度与路由算法是实现高效的数据传输和资源管理的关键。
波长调度是指在光通信网络中合理分配光纤的不同波长来传输不同的数据流。
在传统的电信网络中，路由调度仅考虑路径的选择，而在光通信网络中，波长调度则需要额外考虑波长资源的使用情况与分配方式。
因此，波长调度算法的设计与研究变得至关重要。
目前，光通信网络中广泛应用的波长调度算法主要包括固定路由波长分配（Fixed Routing Wavelength Assignment，FRWA）、动态路由波长分配（Dynamic Routing Wavelength Assignment，DRWA）以及混合波长分配（Hybrid Routing Wavelength Assignment，HRWA）等。
不同的波长调度算法适用于不同的光通信网络环境。
固定路由波长分配算法（FRWA）是最简单也是最常见的波长调度算法之一。
它将波长与路径一一对应，使得每条路径分配一个特定的波长。
这种算法在实际应用中较为常见，因为其简单易实现，且能够有效避免波长间的碰撞，但也存在波长资源利用率低等问题。
动态路由波长分配算法（DRWA）在网络中根据实时情况动态选择路径与波长。
这种算法相比于FRWA能够提高波长资源的利用效率，但由于其需要在实时情况下进行路径与波长的选择，因此计算复杂度高且实际操作上较为困难。
混合波长分配算法（HRWA）结合了FRWA与DRWA算法的特点，旨在解决其他算法存在的问题，达到更好的波长资源利用率。
HRWA算法根据网络拓扑结构和流量负载等综合考虑因素，动态选择路径与波长，以达到更好的性能表现。
除了波长调度算法，路由算法也是光通信网络中的重要研究方向。
波长路由光网络相关问题分析
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。
光纤通信网络中的波长路由算法拓扑优化研究
光纤通信网络中的波长路由算法拓扑优化研究引言随着信息化进程加速，通信网络已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。
在通信网络的传输过程中，光纤通信技术得到了广泛应用。
为了提高光纤通信网络的传输速率和传输距离，波长分维多路复用技术已成为通信领域的一个研究热点。
波长路由算法是实现波长分维多路复用的重要技术，它能够使得各路波长的数据得到正确的传输。
本文将重点研究光纤通信网络中的波长路由算法，并对其进行拓扑优化研究。
第一章光纤通信网络中的波长路由算法1.1 波长路由算法波长路由算法是一种基于波长分维多路复用的传输技术，它能够把不同波长的信号数据传输到不同的接收器上。
在波长路由算法中，通过控制不同波长光信号穿过不同的光通道来实现不同波长信号的多路复用。
波长路由算法的核心是波长编码和波长切换控制。
波长编码是指将原始数据转换为不同波长的光信号数据，通过编码技术来实现不同波长的信号彼此之间不干扰传输。
波长切换控制是指将不同波长的信号切换到不同的光通道进行传输，通过控制波长切换来实现多路复用技术。
1.2 波长路由算法的分类波长路由算法根据其控制方式不同可以分为固定波长路由算法和动态波长路由算法两种类型。
固定波长路由算法是指对于固定的波长进行控制，将不同波长信号经过不同的通道进行传输。
这种方法具有简单、稳定的特点，但无法满足网络快速变化的需求。
动态波长路由算法是指根据网络流量的变化，在不同时间段动态地控制光信号的波长切换和信道分配。
这种方法能够适应网络环境的快速变化，但也存在难以实现和复杂的问题。
1.3 波长路由算法的优势和问题波长路由算法的优势主要有以下几个方面：（1）提高了网络传输的带宽和速率。
（2）降低了传输延迟和错误率。
（3）实现了多路复用和大容量数据传输。
但是波长路由算法也存在以下问题：（1）不同波长之间存在干扰和相互干扰的问题，会影响传输质量。
（2）波长切换控制复杂，需要较高的控制技术和管理能力。
（3）网络容易受到噪声、损耗等因素的影响，导致传输速率下降或中断。
光通信网络中的波长路由与拥塞控制研究
光通信网络中的波长路由与拥塞控制研究近年来，随着大数据、物联网和云计算的迅猛发展，对于大带宽和高速率的通信需求日益增长。
光通信作为一种高速、大容量的通信方式，逐渐成为满足这些需求的有效选择。
然而，在光通信网络中，波长路由与拥塞控制是两个重要的研究方向，对于光通信系统的效率和可靠性有着重要的影响。
波长路由是指光通信网络中，将数据流通过不同的波长进行分配和转发的技术。
光通信网络中的光纤可以传输多个波长的光信号，不同的波长可以看作是不同的通道，因此波长路由可以提高光通信网络的传输容量。
在波长路由的研究中，一个重要的问题是如何选择合适的路由路径和波长分配策略，以最大程度地提高网络的性能。
研究者们通过建立数学模型和算法，优化波长路由的选择，提高网络的传输效率和可靠性。
拥塞控制是指在光通信网络中，当网络中出现过多的数据流量时，通过一定的控制手段避免传输性能的降低的技术。
光通信网络中的光信号是通过光纤传输的，传输带宽本身非常宽广，但是在光纤的输入和输出端仍然存在瓶颈点，当流量过大时会造成拥塞。
拥塞控制的研究旨在提高光纤的利用率和网络的稳定性。
研究者们可以通过控制数据包的发送速率、缓存队列的长度以及路由选择等手段来降低网络的拥塞程度，保证数据的及时传输。
波长路由和拥塞控制是光通信网络中相互关联且密不可分的两个研究方向。
波长路由的选择可以对拥塞控制产生影响，而拥塞控制的策略也可以影响波长路由的选择。
因此，研究者们需要同时考虑这两个方面，在光通信网络中设计合理的路由策略和拥塞控制机制。
最近的研究中，一种基于反馈控制的拥塞控制方法在光通信网络中得到了广泛的应用。
该方法通过监测网络的流量情况，动态调整拥塞窗口的大小，实现了对流量的自适应控制。
这种方法可以减少拥塞的发生，提高网络的传输效率。
同时，研究者们发现，通过合理的波长路由选择，可以进一步优化拥塞控制的效果。
他们设计了一种基于贪心算法的波长路由选择策略，通过选择合适的波长分配，减轻了拥塞情况，并提高了网络的整体性能。
用于光纤传感的激光器波长控制器的设计与开发设计说明
毕业设计说明书用于光纤传感的激光器波长控制器的设计与开发用于光纤传感的激光器波长控制器的设计与开发摘要随着光纤传感系统智能化的发展，对光纤传感系统中的激光器工作性能的要求越来越高，需要对激光器的工作状态进行实时监测和控制，特别是建立基于计算机的数字化控制方式的激光器波长控制器实现对激光器的波长控制，对光纤传感系统的实现具有重要意义。
将虚拟仪器技术运用于光纤传感系统当中正符合光纤传感技术智能化的发展方向，同时利用计算机强大的软件功能提高光纤传感系统开发效率和降低开发成本。
因此，本文采用虚拟仪器软件开发平台对激光器波长控制器进行设计与开发。
首先，本文首先对光纤传感技术的国内外发展概况作了简要介绍，从光纤传感的原理出发论述了光纤传感系统的基本组成。
在此基础上，着重介绍了光纤传感系统中常用光源——分布反馈式激光器，详细阐述了分布反馈式激光器的结构特点、工作原理以及波长调谐特性，并对激光控制器作了介绍。
其次，根据ITC4001激光控制器的功能特性，结合虚拟仪器技术，建立了一套基于LabVIEW虚拟仪器技术的激光器波长控制器软件系统。
该软件系统可分为三大部分，第一部分用于建立激光控制器与PC机之间的通信；第二部分用于读取和控制激光器各参数；第三部分是系统最重要的组成部分，用于实现激光器波长的读取和反馈控制。
最终根据以上三部分各功能模块，设计了相应的虚拟仪器软件界面。
最后，通过搭建的光纤传感系统实验测试平台，验证了基于虚拟仪器技术的激光器波长控制软件系统的可行性。
关键词：光纤传感，激光器波长控制，虚拟仪器，LabVIEWDesign and Development of Laser Wavelength Controller for FiberOptical SensorAbstractWith the development of intelligent fiber-optic sensor system, the laser with higher performance is required, and the operation condition of the laser is demanded to be real-time monitored and controlled. To that end, it is of special importance to develop a laser wavelength controller based on digitized control mode of computers. The application of virtual instrument technology in fiber-optic sensor system meets the trend of development of fiber optical sensing technique toward intelligence. Moreover, computer’s po werful software function helps to improve the efficiency and decrease the cost of development. Therefore, the laser wavelength controller based on virtual instrument is designed and developed in this paper.First of all, the development of fiber optical sensing technique at home and abroad is introduced. Then the basic components and the theoretical principle of a fiber-optic sensor system is described. On these base, the distributed feedback (DFB) laser, the commonly used light source in a fiber-optic sensor system, is emphatically introduced with a detailed description of its structure, working principle, and wavelength tuning property. Also the controller of the DFB laser is introduced.Next, according to the functions of the ITC4001 laser diode/TEC controller and the virtual instrument technology, a software system for the wavelength controller of the DFB laser based on LabVIEW virtual instrument technology is built. The software system consists of three parts. The first part is to build communication between PC and laser controller. The second part is for reading and controlling parameters of the laser. The third part, the most important part of the system, is for laser wavelength reading and feedback control. Virtual instrument software interfaces are designed based on the functional modules of the three parts respectively.Finally, the experimental setup for fiber-optic sensor system is built, and the feasibility of virtual-instrument-technology-based laser wavelength control software system is experimentally d emonstrated.Key words: fiber-optic sensor，laser wavelength control，virtual instrument，LabVIEW目录1 引言 (3)1.1 本课题提出的背景及意义 (3)1.2 国内外发展概况 (3)1.2.1 光纤传感技术国内外发展概况 (3)1.2.2 智能化光纤传感国内外发展概况 (3)1.2.3 虚拟仪器技术 (3)1.3 本课题主要研究内容 (3)2 激光器波长控制的原理和方法 (3)2.1 光纤传感系统 (3)2.1.1 光纤传感系统概述 (3)2.1.2 光纤传感光源 (3)2.2 DFB激光器 (3)2.2.1 DFB激光器简介 (3)2.2.2 波长调谐 (3)2.3 激光控制器 (3)2.3.1 激光控制器简介 (3)2.3.2 ITC4001激光控制器 (3)3 激光器波长控制器的软件设计 (3)3.1 软件系统设计原理 (3)3.1.1 软件系统设计思路 (3)3.1.2 基于虚拟仪器软件系统的仪器控制理论 (3)3.2 基于LabVIEW的激光器波长控制器软件系统 (3)3.2.1 建立连接模块设计 (3)3.2.2 开关控制模块设计 (3)3.2.3 工作模式设定模块设计 (3)3.2.4 光功率、激光电流、温度读取与设置模块设计 (3)3.2.5 激光二极管调制设置模块设计 (3)3.2.6 波长扫描模块设计 (3)3.2.7 PID控制模块设计 (3)3.3 虚拟仪器界面设计 (3)4 实验测试系统 (3)4.1 实验测试系统的组成 (3)4.2 实验测试 (3)4.2.1 波长扫描模块实验测试 (3)4.2.2 PID控制模块实验测试 (3)5 全文总结 (3)参考文献 (3)致谢 (3)1 引言1.1 本课题提出的背景及意义0世纪70年代，伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而发展起来一种以光为载体、光纤为媒介，感知和传输外界（被测量）信号的新型传感技术——光纤传感技术[1,2]。
光通信网络中的路由与波长分配优化研究
光通信网络中的路由与波长分配优化研究光通信网络是一种基于光纤传输的高速、高带宽网络技术。
在光通信网络中，路由与波长分配是网络性能和效率的关键因素。
优化路由与波长分配策略可以提高网络的传输能力、降低传输延迟和提高网络的可靠性。
本文将介绍光通信网络中路由与波长分配的相关研究和优化方法。
一、光通信网络中的路由优化研究在光通信网络中，路由优化是指通过选择合适的路径，使得数据包能够以最短的路径传输到目的地。
光通信网络中的路由优化研究主要有以下几个方面：1. 路由算法研究：在光通信网络中，路由算法是决定数据包传输路径的关键。
常用的路由算法包括最短路径优先算法、最小负载优先算法等。
研究者们通过对比不同路由算法的性能指标，如传输延迟、网络吞吐量等，来评估路由算法的优劣。
同时，也有研究者提出了一些新的路由算法，如基于流动性的路由算法、基于预测的路由算法等，以进一步提高路由的效率和性能。
2. 拓扑结构优化：光通信网络中的拓扑结构对路由的选择和效率有重要影响。
研究者们通过对网络拓扑结构的优化，如调整网络的连接方式、增加网络中的光纤等措施，来提高路由的性能。
例如，采用分层拓扑结构可以减少路由冲突，提高网络的传输能力。
3. 多路径路由研究：光通信网络中的多路径路由可以提高网络的可靠性和容错能力。
研究者们通过设计多路径路由算法，使数据包能够同时通过多条路径传输，以减少单点故障和降低网络的传输延迟。
多路径路由还可以通过合理分配负载，提高网络的吞吐量。
二、光通信网络中的波长分配优化研究波长分配是光通信网络中实现多路复用和分割信号的关键技术，它决定了光通信网络的传输能力和效率。
波长分配优化研究主要包括以下几个方面：1. 动态波长分配算法研究：光通信网络中，波长资源是有限的。
为了更好地利用波长资源，研究者们提出了一系列动态波长分配算法。
这些算法可以根据当前网络状态和传输需求，灵活地分配波长资源，以提高网络的传输能力和效率。
例如，基于启发式的波长分配算法可以基于历史数据和网络拓扑结构，预测和分配最优的波长。
WDM光网络中的路由和波长分配算法研究的开题报告
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。
光通信网络中的波长路由调度算法研究
光通信网络中的波长路由调度算法研究摘要：随着互联网流量的不断增长，光通信网络在支持高带宽和低时延需求方面变得越来越重要。
而波长路由调度算法是光通信网络中的关键技术之一。
本文将系统地探讨光通信网络中的波长路由调度算法，包括其基本原理、常用调度算法和优化策略。
通过对现有算法的综合分析和比较，本文旨在为光通信网络中的波长路由调度算法的研究提供参考。
1. 引言光通信网络是一种基于光纤传输的高速数据传输网络，具有大带宽、低时延和抗干扰优势。
然而，随着互联网流量的急剧增长，光通信网络面临着一系列挑战，如网络拓扑结构的复杂性和传输效率的提升。
波长路由调度算法作为光通信网络的核心技术，对网络性能的优化起到至关重要的作用。
2. 波长路由调度算法基本原理波长路由调度算法的基本原理是通过对网络拓扑和链路状况进行监测和分析，为每个光信号分配合适的波长，并决定光信号在网络中的路由。
其主要目标是实现网络流量的高效分配和快速传输。
3. 常用波长路由调度算法3.1 固定优先级调度算法固定优先级调度算法是最基本的波长路由调度算法之一。
该算法将网络中的节点分为不同级别的优先级，并根据优先级分配波长和路由。
然而，由于其固定的优先级配置，该算法可能无法充分利用网络资源。
3.2 竞争优先级调度算法竞争优先级调度算法引入了竞争机制，根据节点之间的竞争关系动态分配优先级。
该算法能够充分利用网络资源，提高网络的整体传输效率。
3.3 启发式调度算法启发式调度算法是一种基于经验和规则的优化算法，通过建立启发式模型和评估函数来指导波长路由调度决策。
该算法可以根据网络拓扑和链路状况动态调整波长和路由，从而提高网络性能。
4. 波长路由调度算法优化策略4.1 路由优化策略路由优化策略通过选择最短路径、最短跳数或最小拥塞等指标，为光信号选择最优路由。
同时，通过动态监测网络状态和链路状况，及时调整路由以应对网络变化。
4.2 波长分配优化策略波长分配优化策略通过合理分配波长，避免波长冲突和波长利用不均的情况。
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ｐｒｏｂａｂ龇ｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｑｕｅｕｅ，ａ ｂ１０ｃｋｉｎｇ
ｍｏｄｅｌ Ｍ／Ｍ／Ｔ／Ｔ ｉｓ ｐｒｅ８ｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ａ ８ｉｍｐｌｅ ａｎｄ
ｃ０８ｔ—ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｌｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａⅣｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｅｒ ｔｏ ｉＩⅣｅ８ｔｉｇａ七ｅ ｔｈｅ ｂ１０ｃｋｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗａⅣｅｌｅｎ昏ｈ
令所有ｗｃ均被占用的概率为Ｐ（Ｔ），根据式（１）和式（２）可得
＿Ｐ（Ｔ）＝Ｐ（ｏ）去若南ＪＤ州¨Ｄ
（３）
由于所有ＷＣ均被占用，Ｓ—Ｄ资源预留请求将因为无资 源可以分配而引起阻塞，该通信请求无法建立而被放弃。 ＷＲ的阻塞率可以根据式ｆ４）计算得出矧
Ｐ＝（１一（（１一ｐⅣ）＋ｐ。Ⅳ（１一Ｐ（丁））（１一ｐＧ一Ⅳ））“） （４）
２结构设计
本文研究的ＷＲ结构【６．见图１所示。为了讨论问题简单 和示意的需要，图中的结构具有输入／输出光纤端口的数 目仅为Ⅳ＿３，在每根光纤中复用的波长数目是叫＝４，均 为单向的光纤链路。不失一般性，把本地上下路波长信 号均考虑为直通信号，实际配置中稍加修改就可以实现 波长上下路。将图１中的输入光纤链路：输入１，输入 ２，…，输入Ⅳ表示为｛硝，娩，…，ｚⅣ｝，输出光纤链路输出 １，输出２，…，输出Ⅳ表示为｛鲈１，可２，…，∥Ⅳ），假设其中 每根光纤链路均可以使用叫个波长。对应ＷＲ输入端的 不同波长集合为ｘ＝ｆ～，＾，…，入。，｝，不同输出波长集合 为ｘｋ｛～，入，…，入。、｝。该ｗＲ理论上可以支持最大容量 为Ｃｒ＝Ⅳ．叫个光通道或者连接。从输入光纤链路输入１， 输入２，…，输入Ⅳ到来的信号根据其承载的波长分组ｆ即 波长路由），所有相同的波长通过输入端的解复用器以后都集 中连接到某一个路由开关Ｒ－ＳＷ。目前能够用于Ｒ＿ＳＷ的成 熟商用产品主要是机械光开关和ＭＥＭＳ。Ｒ＿Ｓｗ能够将任意 输入端口的信号配置到任意输出空闲端口。尽管Ｒ＿ＳＷ具备 强大的连接能力，然而当一个连接请求需要使用一个已经被 占用的波长时，冲突依然会出现，称为竞争。为了减少竞争 并提供波长交换的能力，给ＷＲ配置了一个波长转换器池， 其中容纳伽．ｄ个固定ＷＣ ｆｄ表示每个Ｒ＿Ｓｗ的端口能提供 连接波长转换的数量，图１中ｄ＝１ １，这些固定ＷＣ的输入 端口与一个Ｓ—ＳＷ的各个输出端口相连接，于是当对应入编 组的ｍＳＷ，其输出口出来的波长需要波长转换的时候，可 以利用Ｓ—ＳＷ的选择控制，能够被转换为波长八（ｉ＝１，２，…， 叫一１，ｉ≠，），然后将转换后的光波长信号环回馈入相应于 该波长编组入的Ｒ．ＳＷ，并且重新寻路到输出。需要提及的 是，ｗＲ还具备在有多个波长空闲的情况下，多个波长同时 进行转换的能力；如果因业务量的需要而增加配置固定ＷＣ 的数量，亦即ｄ增大，ＷＲ结构的性能将会更好。值得注意 的是，图１的结构中可调控单元唯有Ｒ－ＳＷ和Ｓ—ＳＷ，这些 部件均是光开关部件，能够很容易地按照“０”或者“ｌ”的 编码序列进行控制。因此本文的结构在微计算机的“１１００１… １０”类似序列的编码控制作用下，能实现波长交换和波长路 由的功能，而无须对ＷＣ进行模拟精确调谐，最终简化了波 长路由器的系统结构，减少了波长交换的时间。
万方数据
第２期
杨春勇等：一种全光波长路由器的设计及性能分析研究
４５７
０ｐⅣ＾
（Ｇ＿１）ｐⅣＡ
图２波长路由器Ｍ／Ｍ／Ｔ／Ｔ队列模型
跏，：ＪＰ（Ｏ）。刍南∥州），ｍ≤Ｔ
（１）
悱＝降｛－＋盟∑２簪，坠警掣）学。厂 【ｏ，
其他
其中Ｐ（０）是ＷＲ波长转换池中所有ＷＣ均空闲的概率， 为
＝＝｛｛－·＋∑＋∑２，２，志赢∥州铬，｝－）１。１
在全光波长路由网络中，信息始终保持在贯穿整个通路 的光通道中，相当于传统的电路交换网络，网络的管理可以 按业务的需要分上下路光子通道。能实现全光互连的波长路
２００６＿０７．１７收到，２００６－１２—２０改回 武汉市科技攻关计划（２００２１００５１３００４）和中南民族大学自然科学基 金（Ｙ２２０５００９１）资助课题
ｃｏＩｌｖｅｒｓｉｏｎ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉ８ ｐａｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｔｅｒ ｗｉｔｈ ｌｉｍｉｔｅｄ ｗａⅣｅｌｅｎ昏ｈ
ｃｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｓｅｅｎ ｂｙ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｌｏｗ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
光纤
～⑩．
～⑨、
ＥＤＦＡ：掺铒光纤放大器
ＤＭｕＸ／Ｍｕｘ：解复用器／复用器
Ｒ—ｓｗ：路由开关
ｓ—ｓｗ：可选择开关 Ｆｗｃ：矧定波长转换器
图１全光波长路由器结构
３性能分析数学模型
定量评价配置ｗＲ的性能要受网络拓扑结构，流量模式 和路由距离等较多不同参数的影响。为了简化分析，也为了 模拟根据图１所配置的路由节点在网络中的行为，现做如下 的条件约束：
（１）点到点的业务流； （２）连接的请求无排队，如果某个光连接请求被阻塞，将 被立即丢弃； （３）已经存在的连接不再重新分配新的波长； （４）业务流在输入输出光纤链路中是均匀分布的，链路中 的负载相互独立； （５）给任意光路由通道分配的波长遵循随机均匀概率分 布。 应该指出的是以上对链路和波长独立性的假设只是为 了讨论问题的需要，是对现实模型的一种近似分析，至于基 于该假设模型的准确性还要依赖于ＷＲ所在网络的具体拓 扑和业务模式。 定义ＪＤ为每条光纤链路中波长的利用率（或者负载）；Ｔ 为ＷＲ波长转换池中ＷＣ的数量，令Ｔ＝西，ｒ表示ＷＣ 数量相对于ＷＲ支持最大容量的百分比。某一源一目对ｆＳ．Ｄ） 的资源预留请求到达ＷＲ，请求使用某一波长的过程遵循到 达率参数为Ａ，服务时间是按照参数为均值“的指数分布的 泊松过程。可以使用图２中Ｍ／Ｍ／Ｔ／Ｔ模型【７ｊ来模拟ＷＲ波 长转换池的变化过程。某单一波长信号以Ａ速率被请求使 用，如果在ｗＲ路由表中获知该波长在其目的输出端口己 被使用（对于所有光纤输入链路该事件发生的概率是ｐⅣ），将 会请求波长转换，此时ＷＲ波长转换池中的某个ＷＣ被请 求的速率是Ａ矿。由此可以推之，波长转换池中的变化从状 态南（南个波长转换器被使用）到状态七＋１（南＋１个波长转 换器被使用）的迁移概率可以近似为（Ｃ一七）ｐⅣＡ。假设该 ＷＲ中的波长转换池中有ｍ个ｗＣ空闲的概率为Ｐ（ｍ）。则
ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｓ ｍｏｒｅ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａⅥｍｒｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｅｒ ｓｙ８ｔｅｍ ｗｉｔｈ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｅＶｉｃｅｓ ｎｏｔ ｕ８ｅｄ，Ｉｌｏｔ
ｏｎｌｙ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉ８ ｔｏ ｂｅ ｍｉｎｉｓｈｅｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｕｔ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ．
ｒ叫ｔｅｒ ｉｎ ＷＤＭ ｗａⅣｅｌｅｎ酷ｈ ｒｏｕｔｅｄ ａｌｌ－叩ｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ
ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｗａｖｅｌｅｎ时ｈ ｐｅｒ １ｉｎｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｃｃｅｓ８ ｆｉｂｅｒ ｌｉｎｋ ｐｏｒｔｓ，ａｎｄ ｗｉｔｈ ｏｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｗａⅣｅｌｅｎｇｔｈ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｎ Ａｌｌ－Ｏｐｔｉｃｓ Ｖ盯ａＶｅｌｅＩ堰ｔｈ Ｒｏｕｔｅｒ
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由／交换节点的主要支撑设备就是波长路由器（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｒｏｕｔｅｒ，ｗＲ）。文献［２，３］中提出了多种比较理想化的ｗＲ 结构。其中均不同程度地使用了各种可调谐器件，譬如可调 谐波长转换器，然而目前由于技术和价格的原因，该器件迟 迟未能完全走向商用【４Ｊ。因此在全光网络中如何优化配置波
长转换器（ＷａⅣｅｌｅ蝉ｈ ＣｏＩｌ、，ｅｒｔｅｒ，ＷＣ），引起了广泛的讨论。
转换条件下的配置优化分析，可看出波长路由器无需可调谐器件，也能获得灵活的波长转换能力，不但可避免波长
路由器因为精确调谐所开销的时间，而且所有的控制均为简单的开关控制，可降低工程实现的复杂度。
关键词：波分复用；光交换；波长转换；波长路由器
中图分类号：ＴＮ９２９．１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９．５８９６（２００８）０２一０４５５—０４
Ｋｅｙ Ｗ０ｒｄｓ：ＷＤＭ；０ｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；Ｗａｖｅｌｅｎ酷ｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ＷａⅣｅｌｅｎ勘ｈ ｒｏｕｔｅｒ
１ 引言 互联网及其它数据业务的爆炸式指数增长，促使光网络
技术快速发展，全光波长路由网络被公认为是承载ＩＰ业务 的理想传输平台忆同时随着新的光交换技术和密集波分复 用传输技术的引入，透明的波长路由光网络使得成千上万的 用户可以利用有限的波长资源实现相互间多媒体实时通信 及海量信息共享。
万方数据
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电子与信息学报
第３０卷
活的波长转换功能的新型结构，并根据排队论的方法为此结 构提出了数学定量分析模型。本文所设计的波长路由器结构 不但可实现波长交换，而且还避免了ＷＲ因为精确调谐所开 销的时间，所有的控制都只是开关动作，便于计算机控制。
本文第２节介绍ｗＲ结构设计。第３节引入Ｍ／Ｍ／Ｔ／Ｔ 数学分析模型。第４节得出数值分析结果并进行相关讨论。 第５节总结全文。
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