Page 39 - 网络电信2020年5月刊下
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基于光电转换装置成本感知的RWA算法
胡道允，杨振泰，陆钱春，齐进
中兴通讯股份有限公司
摘要：近年来，运营商通过在ROADM设备上部署光电转换装置实现了光传输网络中业务的细
粒度调度，从而提升频谱资源的利用率。但是光电转换装置价格昂贵，导致了网络部署成本的
增加。针对光传输网络中业务和光模块的部署问题进行了ILP建模，并证明其为NP-hard问题。
提出了两种基于光电转换装置成本感知的路由和波长分配算法：OEO-RWA算法和SA-RWA算法，并
通过仿真证明两种算法既能够保证业务的细粒度调度，又能够减少光电转换装置数量，降低网
络部署成本。
关键词：光传输网络；ROADM；光电转换；路由和波长分配；成本
引言 通常会先为业务计算k条路径，然后根据候选路径集合选择合
随着5G网络技术的发展和应用，网络中需要承载的业务 适的频谱分配算法。常见的频谱分配算法有首次命中（first-
和数据流量将会呈现爆炸式的增长，网络中的带宽资源也将 fit，FF）算法、最多谱槽数需求优先（most slots first，
变得日益紧张。近年来，光传输网络（optical transport MSF）以及最大路长谱槽优先（most path-and-slots first，
network，OTN）依靠其高带宽、低时延的特性，已经在承 MPSF）等。另外，也存在一些文献使用启发式算法解决 AON 中
载网络中得到广泛的应用。其中，全光网络（all-optical 的路由和频谱分配问题，例如遗传算法等[7-8]。虽然上述算法
network，AON）能够实现长距离无光电转换的端到端业务传 能够在一定程度上降低请求的阻塞率，但是它们依然需要满足
输，但是 AON 大粒度、低灵活性经常产生频谱的浪费，导致频 波长一致性约束，因此无法解决AON中资源调度的粒度问题，导
[1]
谱利用率降低等问题 。 致网络中频谱资源的浪费。
虽然通过可重构光分插复用器（ROADM）能够在光层实现 参考文献 [9-10] 提出了允许波长转换的频谱分配算法，它们
自动路径调度，提升AON频谱分配的灵活性，但是当前的ROADM 能够在保证频谱利用率的同时减少网络中所需的波长转换器数
技术还没有实现全光再生技术，导致业务在传输时必须保证波 量。但是本文通过部署OEO端口，不仅能够使业务在传输过程中
长一致性。因此，运营商只能通过在ROADM设备上部署光/电/光 实现波长转换操作，同时允许业务灵活地汇聚和拆分，从而实
（OEO）转换端口的方式实现业务的细粒度灵活调度，从而提高 现更细粒度的业务和频谱调度。参考文献 [11] 提出通过业务的灵
OTN频谱资源的利用率 [2-3] 。然而，OEO装置的价格十分昂贵，导 活汇聚和拆分能够降低网络阻塞率，同时规划端口部署，节约
[4]
致网络部署成本增加 。 网络能耗，但其主要针对弹性光网络，通过业务拆分解决频谱
连续性约束引发的频谱碎片问题。而本文主要针对带宽固定的
二、相关研究 WDM网络，通过电层业务的灵活汇聚和拆分，降低网络阻塞率。
参考文献 [5-6] 提出针对AON的路由和频谱分配算法，通过先
路由再频谱分配的方式提升光网络频谱资源利用率。上述算法 三、问题描述和 ILP 建模
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