Page 30 - 网络电信2023年3月刊
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在确保可重构无源光通信网络带宽能符合要求的前提下,                        程,决定了每个可重构无源光通信网络取得的子载波数量。在频
            使可重构无源光通信网络的准入数量为最大,实现资源利用率最                         谱间隙x i 中,多余的子载波用         表示,相应子载波总数K j 与所有
            大化。 通过多背包问题(Multiple Knapsack Problem,MKP) 探         接入的可重构无源光通信网络的基本子载波数相差值,计算公式
            寻最优解的步骤简述可重构无源光通信网络的准入步骤。  换言                        为
            之,子载波间隙x j 的宽度为K j ,将各个子载波间隙看成一个背包,                                                                 (12)
            且容量为K j ,频谱间隙的数量与背包的数量相同,用|X|代表。
            背包自然要尽可能多装东西          [14] ,这就是应确保的可重构无源光通               利用相应的权重将多余的带宽,合理地分配到每个准入可重
            信网络带宽,每个东西的重量用               表示,其中每一个可重构无            构无源光通信网络v j 中,当 j|x ij = 1时,子载波数量为
            源光通信网络带宽用G表示。整个可重构无源光通信网络总带宽
            可以利用频谱间隙的总宽度和子载波总数进行计算,具体见公式
            (7):                                                                                                (13)

                                                            (7)      2.4.3 频谱分配
                设二进制变量y ij 表示可重构无源光通信网络v i 是否在频谱                     所谓频谱分配是指准入的可重构无源光通信网络分配具体
            间隙x j 中允许准入,每个东西的价值表示为Q j ,即可重构无源光通                  的子载波组,一般分为紧凑型和分散型。在没有突发流量影响的
            信网络没有允许准入的次数。  因此,可重构无源光通信网络准                        情况下,可重构无源光通信网络带宽分配方式可采用紧凑型分布
            入问题的目标函数和约束条件分别为                                     形式,每个可重构无源光通信网络的子载波排列紧凑,以开始设
                                                                 置的基本带宽作为彼此的分界线。如果可重构无源光通信网络
                                                              (8)  v 1 ~v 4 紧凑分布,可以重新获得一个较宽的频谱间隔k 1 。在新一轮
                                                                 的资源分配中,新的可重构无源光通信网络获取允许的准入步骤
                                                                 更简单。  若突发业务较多,分散型分布形式更适合可重构无源
                                                                 光通信网络长期使用。  因为子载波组是均匀存在于可重构无源
                                                                 光通信网络的整个频谱间隙中,无论下一个周期的可重构无源光
                                                                 通信网络是否进行资源重新分配,可重构无源光通信网络本身就
                                                            (9)  有扩容空间,足以应对突发业务。
                通过公式(9)能够为可重构无源光通信网络寻求最优解,获
            取的最优解可能不止一个,这些最优解对子载波利用效率的影响                             三、实验结果分析
            程度不同。  通过满足可重构无源光通信网络准入数量为最大的                            为了方便实验硬件维护管理,搭建可重构无源光通信网络,
            要求,对可重构无源光通信网络准入问题进行计算,获取最优解,                        将网络的上下行子载波资源设定为对等结构,每一个可重构无
            在获得最优解的过程里,忽视了可重构无源光通信网络的整体带                         源光通信网络下的上下行数据可共享同一组子载波资源。非实
            宽,只是单纯考虑了基本带宽用于满足可重构无源光通信网络的                         时业务对应用户1和2,实时业务对应用户3和4,最大列队长度为
            需求  [15-17] 。                                        500个。假设可重构无源光网络的基本带宽与探寻带宽相同,即
                因此,通过准入均衡的理论,进一步提升可重构无源光通信                       优先级业务的总和。在实验周期内,可重构无源光通信网络发出
            网络的准入性。在某个可重构无源光通信网络v i 准入方案里,与                      子载波分配请求,将网络所需的子载波数量进行相加,数量总和
            频谱间隙x j 对应准入均衡因子L i 可以表示为                            与空闲的子载波间隙相比较,若间隙不能满足子载波的需求,则
                                                                 造成个别进行子载波再分配的可重构无源光通信网络找不到足
                                                            (10)  够的频谱间隙,从而准入失败,导致周期内无法再进行子载波分
                重构无源光通信网络利用准入均衡因子L i 探寻带宽的总体                     配,因此,对可重构无源光通信网络准入周期数进行研究非常重
            满足程度,弥补上文只考虑基本带宽的不足。若准入的可重构                          要。同时实验还对网络本身的容量和平均队列长度进行研究,验
            无源光通信网络的探寻带宽的总和大于相应频谱间隙时,L i 为负                      证可重构无源光信网络的性能。
            值。为了使可重构无源光通信网络的资源利用合理化,需要利用                             3.1 可重构无源光网络的准入周期
            x j 相应的L i 值进行均衡。通过公式(8)和(9)能够计算出最优解集                    在负载较高的运行条件下,对提出的两种频谱分配类型进行
            合,将每个最优解进行计算,获取准入均衡因子L i 的最大值和最                      比较,即紧凑型和分散型。  以最大周期数量作为比较标准,结果
            小值的差,计算公式为                                           如图3所示。
                                                            (11)     根据图3可知,在分布方式为分散型时,个别可重构无源光通
                将L 差 的最小值相应的解,当作可重构无源光通信网络的准入                    信网络最多经历连续6个周期被停止准入,在第7个周期内才允许
            最优解。                                                 准入,开始资源分配服务,而分布方式为紧凑型的可重构无源光
                2.4.2 带宽分配                                       通信网络允许准入的周期,最多只需要6个。
                通过对可重构无源光通信网络准入最优解的计算,确定了                            在与上述同等负载的运行条件下,对紧凑型和分散型两种分
            每个频谱间隙可以准入的可重构无源光通信网络,由资源分配过                         布类型的平均周数进行比较,结果如图4所示。

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