軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)中物理層損傷感知的路由和頻譜分配算法研究.pdf

1、隨著光網(wǎng)絡(luò)中寬帶業(yè)務(wù)的急劇增長(zhǎng)，如高清視頻、數(shù)據(jù)中心、互動(dòng)游戲、云計(jì)算等業(yè)務(wù)，導(dǎo)致對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求不斷增加。這種不斷增長(zhǎng)的帶寬需求對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和擴(kuò)容帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，并且僅僅通過(guò)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的增加已不能實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)中的頻譜高效率利用。已有的波分復(fù)用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)光傳送網(wǎng)絡(luò)的頻譜被劃分成固定帶寬寬度，如50GHz或100GHz，每個(gè)帶寬寬度代表一條光通路，并且每一個(gè)帶寬寬度

2、的中心和頻譜大小固定，這種固定的光通路劃分方式容易導(dǎo)致頻譜帶寬的浪費(fèi)。并且因此，光網(wǎng)絡(luò)需要向著支持多速率業(yè)務(wù)共存且支持高效的頻譜靈活分配方向發(fā)展。隨著正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)頻譜資源進(jìn)行更細(xì)粒度的劃分（如12.5GHz、6.25GHz或更?。?，可以按照業(yè)務(wù)請(qǐng)求的頻譜大小為其分配頻譜資源。同時(shí)，隨著軟件定義的概念引入到光網(wǎng)絡(luò)中，光

3、網(wǎng)絡(luò)正向著靈活、可編程、智能的方向發(fā)展。因此，下一代光網(wǎng)絡(luò)逐漸向著軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。隨著光網(wǎng)絡(luò)中混合速率業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，不同速率的信號(hào)可以同時(shí)在同一根光纖中傳輸，不同調(diào)制格式下的相鄰信道之間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的物理?yè)p傷，尤其是交叉相位調(diào)制(Cross-Phase Modulation，XPM)。光網(wǎng)絡(luò)中的光信號(hào)受到物理層損傷的影響傳輸質(zhì)量(Transmission of Quality，QoT)無(wú)法得到保證。物理層損傷的影響程度與不同信號(hào)

4、的傳輸速率以及不同速率信號(hào)之間的頻譜間隔密切相關(guān)，這使得軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)中多速率共存的效率受到了嚴(yán)重的限制。同時(shí)，隨著頻譜更細(xì)粒度的劃分，頻譜連續(xù)性約束和頻譜一致性約束在頻譜分配過(guò)程中變的更為嚴(yán)格。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于靈活光網(wǎng)絡(luò)背景，提出了一種頻譜分區(qū)-拓?fù)浞謱拥腎RSA算法。該算法考慮在多速率共存的靈活光網(wǎng)絡(luò)下較為嚴(yán)重的XPM損傷，提出了頻譜分區(qū)的策略。通過(guò)加大不同速率光信道間的物理距離，從而降低XPM影響。在此基

5、礎(chǔ)上，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄蟪啥鄠€(gè)子拓?fù)?，很好的解決了頻譜一致性約束和頻譜連續(xù)性約束對(duì)頻譜分配的限制。所提算法既能解決頻譜一致性和頻譜連續(xù)性限制，也滿(mǎn)足了業(yè)務(wù)的QoT的需求，降低了業(yè)務(wù)阻塞率。⑵針對(duì)軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)中交叉相位調(diào)制損傷感知的路由和頻譜分配問(wèn)題，提出了基于OpenFlow的低信道間影響的路由和頻譜分配算法。通過(guò)在軟件定義靈活光網(wǎng)絡(luò)OpenFlow控制器中添加頻譜分區(qū)模塊及擴(kuò)展OpenFlow協(xié)議，將光網(wǎng)絡(luò)中不同速率的業(yè)務(wù)分配到