一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的 設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今，光傳輸系統(tǒng)已從過(guò)去的粗波分復(fù)用（CWDM)發(fā)展到今天的密集波分復(fù)用 值WDM)。最近，一個(gè)更加靈活和有效的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，稱為彈性光網(wǎng)絡(luò)巧ON)，EON能提供更 高的傳輸容量來(lái)滿足足日益增長(zhǎng)的通信需求，同時(shí)其也能提供較高的頻譜效率，減少柵格 大小（F巧從而增加光通道的頻譜分配的靈活性。
[0003] 然而，目前的DWDM光網(wǎng)絡(luò)和EON的相容性是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。使今 天的DWDM光網(wǎng)絡(luò)要演變?yōu)镋0N，需要升級(jí)DWDM的網(wǎng)絡(luò)硬件，比如升級(jí)可重構(gòu)光分插復(fù)用器 (R0ADM)和使用昂貴靈活柵格波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致EON建設(shè)成本高。同時(shí)，在光通道業(yè)務(wù)中 較少的柵格的情況下，容易產(chǎn)生大量的保護(hù)間隔柵格，從而導(dǎo)致頻譜效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用（Quasi-CWDM)光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，W 解決彈性光網(wǎng)絡(luò)巧〇腳的建設(shè)成本高、頻譜效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，包括：
[0006] 根據(jù)實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件，自適應(yīng)地選擇光通道的調(diào)制格式，W此選擇 最優(yōu)的調(diào)制格式來(lái)平衡建設(shè)成本和頻譜效率；
[0007] 其中，所述光通道的頻譜柵格具有預(yù)設(shè)固定帶寬，所述預(yù)設(shè)固定帶寬至少為 200細(xì)Z。
[000引上述設(shè)計(jì)方法中，可選的，所述根據(jù)實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件，自適應(yīng)地選擇 光通道的調(diào)制格式，包括：
[0009] 利用MILP模型對(duì)所述光通道的調(diào)制格式進(jìn)行選擇，包括：
[0010] 將所述實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件作為所述MILP模型的輸入，所述MILP模型 W最大化整個(gè)通信服務(wù)的通信需求為第一目標(biāo)，W最小化建設(shè)成本為第二目標(biāo)，輸出所述 最優(yōu)的調(diào)制格式。
[0011] 上述設(shè)計(jì)方法中，可選的，所述光通道為超級(jí)光通道。
[0012] 上述設(shè)計(jì)方法中，可選的，所述預(yù)設(shè)固定帶寬為200GHz。
[0013] 上述設(shè)計(jì)方法中，可選的，所述準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)所述光通道，所 述至少兩個(gè)光通道中相鄰光通道之間的頻率間隔為25化。
[0014] 上述設(shè)計(jì)方法中，可選的，所述光通道的調(diào)制格式包括BPSK、QPSK或者8QAM。
[0015] W上本發(fā)明提供的如asi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法中，光通道的頻譜柵格具有預(yù) 設(shè)固定帶寬，并且該個(gè)預(yù)設(shè)固定帶寬至少為200GHz(Quasi-CWDM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更大的陣列 波導(dǎo)光柵的濾波頻率間隔，使得本發(fā)明中的頻譜柵格帶寬比DWDM光網(wǎng)絡(luò)中的頻譜柵格帶 寬大，w此有效提高了光網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率），根據(jù)實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件，自適應(yīng)地 選擇光通道的調(diào)制格式，W此選擇最優(yōu)的調(diào)制格式來(lái)平衡建設(shè)成本和頻譜效率（基于：對(duì) 于在如asi-CWDM上的IP光網(wǎng)絡(luò)，一定距離的光通道，不同的調(diào)制格式需要不同數(shù)量的IP 路由器和再生器）。其中，Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)與EON相比，具有一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)；Quasi-CWDM 光網(wǎng)絡(luò)的R0ADM節(jié)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單，類似DWDM網(wǎng)絡(luò)，并且R0ADM節(jié)點(diǎn)不需要任何昂貴的靈活柵 格波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，W此有效降低了Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例的流程圖；
[001引圖2為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中的光通道頻 譜對(duì)比圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中的在 Quasi-CWDM上的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
[0020] 圖4為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中調(diào)制格式和 傳輸距離之間的平衡示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中在IP層實(shí)現(xiàn) 再生的示意圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中在光層實(shí)現(xiàn) 再生的示意圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中的通信需求 與網(wǎng)絡(luò)總成本的MILP結(jié)果示意圖；
[0024] 圖8為本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中的帶寬阻塞 概率與FSmi。的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026] 本發(fā)明的核屯、是提供一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用（Quasi-CWDM)光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，W解 決現(xiàn)有技術(shù)中彈性光網(wǎng)絡(luò)巧〇腳的建設(shè)成本高、頻譜效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0027] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[002引參考圖1，示出了本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例的流 程圖，該方法具體可W包括如下步驟：
[0029] 步驟SlOO、確定實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件；
[0030] 其中，實(shí)際速率是指光通道的容量每秒可W傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大??；信道物理?xiàng)l件在本 發(fā)明中指光通道的物理距離。
[0031] 步驟S101、根據(jù)實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件，自適應(yīng)地選擇光通道的調(diào)制格式， W此選擇最優(yōu)的調(diào)制格式來(lái)平衡建設(shè)成本和頻譜效率；其中，所述光通道的頻譜柵格具有 預(yù)設(shè)固定帶寬，所述預(yù)設(shè)固定帶寬至少為200GHz。
[0032] 本發(fā)明中，光通道的調(diào)制格式可W為BPSK，也可W為QPSK或者8QAM，還可W是其 他調(diào)制格式，此處不做嚴(yán)格限定。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，在上述各種調(diào)制各種中，具體要選定 哪一種調(diào)制格式，是由步驟S101的執(zhí)行內(nèi)容來(lái)決定的。
[003引本發(fā)明中，所述預(yù)設(shè)固定帶寬可W為200GHz。當(dāng)如asi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè) 光通道時(shí)，該些至少兩個(gè)光通道中相鄰光通道之間的頻率間隔可W為25化。當(dāng)然，上述預(yù)設(shè) 固定帶寬、相鄰光通道之間的頻率間隔的數(shù)值僅僅是舉個(gè)例子，此處也不做嚴(yán)格限定，具體 的取值可由本領(lǐng)域人員根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中的光通道可W為超級(jí)光通道，該也迎合了超級(jí) 光通道將主導(dǎo)未來(lái)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0035] 在步驟S101中，一個(gè)混合整數(shù)線性優(yōu)化模型被提出來(lái)最大化整個(gè)服務(wù)的IP通信 請(qǐng)求，即利用MILP(混合整數(shù)線性規(guī)劃）模型對(duì)所述光通道的調(diào)制格式進(jìn)行選擇，具體地， 將所述實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件作為所述MILP模型的輸入，所述MILP模型W最大化 整個(gè)通信服務(wù)的通信需求為第一目標(biāo)，W最小化建設(shè)成本為第二目標(biāo)，輸出所述最優(yōu)的調(diào) 制格式。
[0036] 本發(fā)明提出了一種頻譜高效、成本低的新的光傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即如asi-CWDM光網(wǎng) 絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，其中，Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)為基于Quasi-CWDM傳輸技術(shù)的下一代光傳輸網(wǎng) 絡(luò)：
[0037] 一方面，頻譜高效；所有建立的渠道為具有預(yù)設(shè)固定帶寬的光通道，并且該個(gè)預(yù) 設(shè)固定帶寬至少為200GHz(比DWDM光網(wǎng)絡(luò)中的頻譜柵格帶寬大）。需要指出的是，盡管 Quasi-CWDM技術(shù)在DWDM網(wǎng)絡(luò)類似于混合線路速率技術(shù)，但是Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)比DWDM網(wǎng) 絡(luò)具有更大的頻譜柵格，該是由于陣列波導(dǎo)光柵的濾波頻率間隔在如asi-CWDM技術(shù)下變 的更大，例如200GHz或400GHz。該大大提高光網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，對(duì)未來(lái)的超級(jí)信道控制光 網(wǎng)絡(luò)非常有效。
[003引對(duì)于本發(fā)明設(shè)計(jì)提供的如asi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)與其他技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)（CWDM、DWDM及Flexi-grid)的光通道頻譜對(duì)比圖請(qǐng)參照?qǐng)D2,在圖2中，顯然Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)的頻率間 隔較其他技術(shù)光網(wǎng)絡(luò)的頻率間隔都大。
[0039] 另一方面，成本低；根據(jù)實(shí)際速率要求和信道物理?xiàng)l件，自適應(yīng)地選擇光通道的調(diào) 制格式，W此選擇最優(yōu)的調(diào)制格式來(lái)平衡建設(shè)成本和頻譜效率。對(duì)于在如asi-CWDM上的IP 光網(wǎng)絡(luò)，一定距離的光通道，不同的調(diào)制格式需要不同數(shù)量的IP路由器和再生器，具體情 況可W參照表1和表2,其中，BPSK再生器成本歸一化為1單位，且，假設(shè)同一種調(diào)制格式下 一個(gè)路由器端口的成本是任何一個(gè)再生器的2倍。
[0040] 表1不同調(diào)制格式的傳輸距離和硬件成本
[0041]
[0045] 圖3示出了本發(fā)明提供的一種準(zhǔn)粗波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例中的在 Quasi-CWDM上的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其包括IP層和如asi-CWDM光層。其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括一對(duì)核 屯、路由器和如asi-CWDMROADM節(jié)點(diǎn)設(shè)備；IP層由IP路由器節(jié)點(diǎn)和虛擬鏈路組成；光層由 ROADM節(jié)點(diǎn)和光纖鏈路組成。如若建立一個(gè)路徑，在IP層需要兩個(gè)IP路由器端口和在光層 需要的零個(gè)或多個(gè)信號(hào)再生器。如asi-CWDM網(wǎng)絡(luò)規(guī)定超級(jí)通道的頻譜柵格至少為200GHz。 每個(gè)光通道的調(diào)制格式可W自適應(yīng)地選擇。從表1中，我們可W看出光通道所使用的調(diào)制 格式和光通道物理距離之間的關(guān)系，從表2中，我們可W看出不同調(diào)制格式的再生器和IP 路由器端口的相對(duì)成本。
[0046] 針對(duì)上述提到的一定距離的光通道，不同的調(diào)制格式需要不同數(shù)量的IP路由器 和再生器，我們舉個(gè)例子：
[0047] 在圖4中，我們假設(shè)節(jié)點(diǎn)N1和N2之間有800GB/S的通信需求，并且假定 Quasi-CWDM光網(wǎng)絡(luò)的頻譜柵格為200GHz、相鄰光通道間隔為25GHz。根據(jù)表1的傳輸距離 信息，BPSK不需要任何裝置，但它具有最低的信道容量（即175GB/S)。相比之下，8QAM具 有最高的信道容量（即525GB/S)，但最需要的信號(hào)再生器最多。表2顯示不同調(diào)制格式所 需IP路由器端口和再生器，W及總成本。從中我們可W看到，選擇最優(yōu)的調(diào)制格式來(lái)平衡 成本和頻譜效率的重要性。
[0048] 進(jìn)一步地，針對(duì)在在如asi-CWDM上的IP網(wǎng)絡(luò)，利用MILP模型對(duì)所述光通道的調(diào) 制格式進(jìn)行選擇，我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)服務(wù)的通信