本站原创摘 要 ： 全光网络中如何规避物理层损伤实现光信号高质量传输是一个关键问题,本文在构建多约束OSNR模型的基础上,提出了一种基于分层图的多损伤感知MIA-RWA算法,仿真结果表明,MIA-RWA算法能获得较低的阻塞率,有效改善网络的传输质量.
Abstract： How to oid the trauma of physical layer and achieve high quality tranission of optical signal in all-optical works are the key issues, based on the construction of multi-constraint OSNR model, the paper proposes a multiple injuries perception MIA-RWA algorithm based on the layered graph, simulation results show that MIA-RWA algorithm can obtain lower blocking rate and effectively improve the tranission quality of the work.
关 键 词 ： 物理层损伤；路由波长分配；全光网络；阻塞率
Key words： trauma of physical layer；routing welength assignment；all-optical work；blocking rate
中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0203-02
0 引言
随着通信网络业务驱动需求的日益增长,对光传送网的传输质量和传输速率的要求不断提高,透明光网络成为未来光网络发展的主流,WDM技术的应用使全光网络中无需进行O-E-O转换,减少了信号损伤,降低了建设运营成本,提高了传输效率.在理想全光网络中,利用经典的路由和波长分配算法（RWA）进行光路连接时可以获得较好的阻塞率.但由于实际网络中传输设备不理想,不可避免地存在物理层传输损伤,导致噪声的引入和信号畸形,并在沿光路传输时不断积累加深,从而引起误码率增加,甚至光路阻塞.因此,研究基于物理层损伤的RWA算法非常有必要.
1.物理层损伤
在实际的全光网络中,光信号会因为一些非理想的光器件和传输链路产生多种物理损伤从而影响光路径的传输质量.常见的物理损伤分为线性和非线性两类.其中重要的线性损伤有色散（CD）、偏振模色散（PMD）、放大自发辐射噪声（ASE）、光纤串联（FC）、串扰（XT）、光纤衰减（FA）、光器件插入损耗（DIL）等.线性损伤与信号强度无关,独立影响波长.常见的非线性损伤包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、受激布里渊散射（SBS）、受激喇曼散射（SRS）等.非线性损伤比较复杂,除影响单一光路径外,还会导致光路径之间的失调和串扰.目前提出的物理层损伤模型主要是Q值模型和OSNR 模型,大部分研究对光网络中物理层损伤的考虑比较单一.考虑各种物理损伤对光信号的影响,本文提出一种基于XT、FA、DIL、ASE、FWM等多损伤约束的OSNR模型,将损伤的影响量化为噪声能量,精确评估光路损伤情况.
2.多约束OSNR模型
检测设一条光通路经过N个节点,每个节点配置光开关、放大器、分接器、复用/解复用器等,可以依次计算每个节点处的信号功率和噪声功率,第i个节点的信号功率和噪声功率可分别表示为：
p等于P （1）
N等于N+N+N+
N+N+N （2）
其中,N、L分别表示光信号经过光开关因相干串扰产生的噪声能量和能量衰减,L、L、L分别表示光信号经过复用器、解复用器和分接器产生的能量衰减,G、N分别表示第i个节点放大器增益及ASE噪声能量,N表示FWM噪声能量,L表示第i-1个与第i个节点间光纤造成的信号衰减.则每个节点的光信噪比可表示为：
OSNR等于 （3）
当i等于N时,OSNR即为目的节点光信噪比.如果OSNR低于设定的质量门限值OSNR,则光通路产生阻塞.
3.MIA-RWA算法描述
基于网络分层图的经典RWA算法能够很好地解决光网络中的路由分配和波长分配问题.本文提出的MIA（Multi Impairment-aware）-RWA算法以网络分层图为基础,在经典首次命中FF（First-Fit）-RWA算法中加入损伤验证模块来计算选取路径目的节点的OSNR值,验证其是否满足OSNR≥OSNR.根据损伤验证模块在波长分配前后位置,列出算法两种流程,如图1（a）、（b）所示.
4.仿真分析
对提出的算法采用14个节点、21条链路的NNet网络进行仿真分析,链路长度（单位：km）如图2所示,各条链路可用波长数为8.检测设连接请求按泊松分布,持续时间服从指数分布,仿真相关参数设计如下：OSNR等于22dB；L等于2dB；L等于L等于L等于3dB；n等于3；D等于0.2ps·km；R等于40Gb/s；α等于0.2dB/km.
仿真结果如图3所示,方案1为未考虑物理损伤的FF算法,方案2为考虑损伤图1（a）的算法,方案3为考虑损伤图1（b）的算法.从图3可以看出,随着网络负载增加,阻塞率都有不同程度升高,相同负载情况下,加入损伤验证的算法阻塞率要高于未考虑物理损伤算法,负载越高,改善效果越明显；而在MIA-RWA算法中,先寻找路由后考虑损伤验证要比先考虑损伤验证的阻塞率略好一些,但总体差异不大.
5.结束语
在高速大容量的透明光网络环境中,物理层损伤的影响将越来越突出.本文在分析光网络主要物理层损伤的基础上,构建了考虑XT、FA、DIL、ASE、FWM等多种物理损伤的多约束OSNR模型,提出了多损伤感知的MIA-RWA算法,仿真结果表明,在经典的FF-RWA算法上先后增加损伤验证模块均能获得较好的阻塞率.在未来的光网络中,综合考虑业务等级、网络及信号安全、传输质量及效率等的RWA算法研究将具有更大的实际意义.