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波分复用技术在提升全光网络的利用效率、充分发挥光纤巨大带宽等方面起到了非常重要的作用。波分复用技术在一条光纤上利用不同的波长建立多个通道、传输若干路信号,对于每个通道可单独进行调制,同时传输多路数据,成倍地提高网络的容量。另外,采用波分复用技术的全光网络消除了光-电转换的瓶颈,大幅度地提高了网络的吞吐能力,已经被公认为大型骨干网络架构的优秀解决方案。
但是在WDM全光网络中,波长一致性约束严重制约着网络性能的提升,即一个连接在它所经路由的每条链路上都必须使用同一个波长,为了打破这一约束,就需要在网络节点上合理地配置波长转换器。波长转换器是全光网络中的一种重要器件,它能将某一波长的信号转换成为另一个波长的信号,从而保证数据在网络中尽可能无阻碍地传输。目前,限于波长转换器高昂的成本,以及信号的转换次数越多对其造成的失真也越大等原因,还不可能也没有必要为网络中的每一个节点都配置波长转换器。因此,有限数量的波长转换器必须以一种最优化的方案来配置,以便最大限度地降低网络阻塞概率,又将成本和信号失真控制在一个较小的水平上。
目前波长转换器主要有两种:一是完全波长转换器;二是限制转换范围的波长转换器。本文只考虑完全波长转换器,假定使用固定路由和随机分配波长的路由和波长分配算法。首先我们研究了波长信道占用指标和波长转换期望两方面的内容,并提出了两个基于上述理论的波长转换器配置的启发式算法,这两个算法的操作和实现都非常简单,并且具有很好的效果。另外,我们引入了一套网络阻塞概率的计算模型,并引入遗传算法与之相结合提出了全光WDM网络中波长转换器的配置算法,这个算法具有以下优点:
一、效率高,遗传算法具有不搜索整个解空间即可得到最优或近似最优解的特点。
二、实现简单,本算法的各个环节均可程序化实现,并且借助矩阵方法,可以进一步简化。
三、可以得到最优或近似最优解,由于遗传算法每一次迭代所得的解均沿着更优的方向前进,因此本算法所得的配置方案非常优秀。
我们对该算法在NSFNET网络模型中进行了计算机仿真,结果显示在不同数目的波长转换器配置方案下,该算法均可得到最优解,并且在大多数情况下,本算法效率非常高。在最优配置方案下,当配置波长转换器的结点接近于网络结点数目的一半时,网络的性能已经非常接近所有结点均具备波长转换能力的网络。