光通信网络中路由与波长分配的算法研究

光通信网络作为下一代网络的主要网络之一，在整个通信网中起着至关重要的作用。目前光通信中主要是采用基于DWDM（密集波分复用）技术组成的光网络，随着波分数量的增加，DWDM 网络中的路由与波长分配问题显得十分重要，需要有一种有效的算法来使有限的波长资源得到充分地利用。本文根据原有的数学分析模型，提出了一种分层图模型，并根据此模型提出了一种用来解决DWDM 网络中出现的波长分配问题的一种算法，并通过计算机仿真来表明此算法提高了波长资源的利用率，降低了网络的阻塞率。
关键字：密集波分复用，路由与波长分配算法，光网络，波长转换技术
复用技术是增加通信容量的好方法。在模拟通信领域中利用过频分复用技术FDM；无线通信领域中利用了码分复用技术CDM，提高了无线信道的利用率；在数字通信中利用时分复用技术TDM 来增加通信容量，但在光纤通信中，实践证明TDM 数字信号的传输速率存在上限，因此提高光通信的容量就受到了电子瓶颈的严重制约。人们开始设想利用一根光纤同时传输多路光波，每一路光波分别受到数字信号的调制，这样就出现了波分复用技术WDM。
由于光纤性能按照WDM 系统的要求不断改进、提高，各种光器件在结构和性能上都有发展创新，使得光纤中传输的光波数不断增加，这就提出了密集波分复用DWDM 的概念，DWDM 技术至今还在继续发展，进步，完全有可能不断地提高光纤地传输容量，适应未来通信网络对传输容量地要求。
当然使用DWDM 技术的光网络还存在许多问题有待深入研究，其中包括：透明传输问题，光网络的生存性问题，网络优化设计问题，网络虚拟拓扑问题，路由选择和波长分配（RWA）问题，，DWDM 与其他技术融合的问题等等。本文主要针对其中的路由选择和波长分配问题提出解决方案。
在波长复用全光网中波长资源总是有限的，因此需要合理、高效地利用波长资源，为呼叫建立请求寻找路由、分配波长，这就是波长路由全光网中地波长分配和路由选择（RWA）问题。RWA 问题是指在一组呼叫建立请求的条件下，寻找从源节点到目的节点的路由，并给这些路由分配适当的波长。根据初始条件不同，可以分为动态RWA 和静态RWA 问题。动态RWA 问题是指呼叫建立请求随机地到达光网络，在节点之间为呼叫建立请求实时地、按需地寻找路由分配波长，处理时常假设呼叫建立请求到达率服从柏松分布，光通路的持续时间服从负指数分布；静态RWA 问题是指待处理的呼叫建立请求预先给定，它以最大化通信量为目标的。RWA问题解决方案的优劣评判标准有两种：一种是在波长数目一定的前提下，网络阻塞率低的解决方案为优；另一种是在满足网络阻塞率一定的前提下，网络使用的波长数目少的解决方案为优，这两种评判标准是等价的。本文研究的是单光纤全光网络中的动态RWA问题，评价RWA 算法优劣的标准为波长数目一定的前提下，网络阻塞率的高低。