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摘 要

本文研究分析了考虑节点内部阻塞的弹性光网络中收发器数目对网络阻塞性能的影响，同时使用了具有带宽预留机制的业务整合算法，进一步优化收发机资源配置。首先设计了一个数学模型，定义了弹性网络，研究各参量对系统性能的影响，并与传统的光分复用通信系统作对比。并由该模型进一步考虑到系统中节点内部阻塞的因素，从而进一步完善数学模型，分析网络阻塞性能。考虑到收发机（TP）数目以及收发机模块（TP-bank）的数目直接影响到数学模型中参量的变化，从而对系统阻塞性能产生影响。为了降低节点成本，本文在考虑节点内部阻塞的情况下分析考虑了不同的收发机资源配置对系统阻塞性能的影响，并给出分析。为了在降低节点成本的同时，优化网络性能，将采用具有带宽预留机制的业务整合算法，进一步优化收发机资源配置。最后本文采用了动态业务仿真，验证业务整合算法，并对收发机配置进行优化。

关键词：弹性光网络；收发机；带宽预留；业务整合；阻塞性能

Research of Optimizing the Configuration of Transponder Resources in Elastic Optical Network

Abstract

This paper analyzes the effect of the number of the transponders on blocking performance of elastic optical network considering the inter-node contention, while using the traffic grooming algorithm with bandwidth reservation scheme to further optimize the resources distribution of transceiver. Firstly, I design a mathematical model which defines the elastic optical network, and study contribution of parametric to monitoring system, then compared with traditional optical division multiplexing communication system. I also take further consideration about the inter-node contention in my model, and further complete this model to analyze network blocking performance. Considering the number of the transponders and transponder banks directly affects the parameter of mathematical model, which leads to the changes of system blocking performance. In order to decrease the cost of the node, in this study, considering inter-node blocking, we analyze the effect of the number of the transponders on blocking performance of elastic optical network. In order to optimize the network performance at the same time, the traffic grooming algorithm with bandwidth reservation scheme will be adopted in this study to further optimize the configuration of transponder resources. Finally, the dynamic traffic simulation will be used to evaluate the traffic grooming algorithm and optimize the configuration of the transponder.

Key Words：Optical network; transponder; reserved slot; traffic grooming; bandwidths blocking ratio;

目 录

摘要 I

Abstract III

第一章 引言 1

1.1 收发机配置研究的意义 1

1.2 研究的现状及存在的问题分析 3

1.3 本毕设论文的主要内容与安排 5

第二章 考虑节点内部阻塞的弹性光网络的数学模型 6

2.1 弹性光网络的构造模型 6

2.1.1 国家自然基金会网络 6

2.1.2 弹性光网络（OFDM） 7

2.1.3 ROADM节点 8

2.2 网络阻塞限制模型 11

2.2.1 节点内部阻塞限制 11

2.2.2 节点间阻塞限制 12

2.3 动态业务模型 13

2.3.1 Dijkstra最短路径算法 14

2.3.2 首次适用算法 15

第三章 基于预留带宽的业务整合算法 16

3.1 辅助图 17

3.2 动态业务整合算法 18

3.3 预留带宽策略 19

第四章 仿真结果以及收发机配置的优化 21

第五章 总结 30

致谢 31

参考文献 33

引言

收发机配置研究的意义

随着信息产业与工业应用领域的进一步结合，结合近些年对网络发展趋势的数据统计，在未来的十年内，多样式复杂化的业务需求将会更大幅度增长，尤其是互联网技术的飞速发展和新兴物联网技术的出现，未来的通信网建设任道而重远。因此，在加大光纤基础设施的建设投入的同时，如何充分利用带宽资源，发挥光网络的带宽资源优势，构建动态、高效、绿色的全光网络，对国家高新技术产业的发展，对国民经济的促进，对社会的可持续发展起到至关重要的作用。而近年来在光传播技术上的改进，不仅将数据传输速率到提高到了10Gbit以上，而且增加了承载用户数可以到达128、256甚至更多。伴随着越来越快的传输速率，低带宽的请求与超高带宽的请求将会同时存在，带来了巨大的带宽差距。在光网络中，传统的WDM光纤按照ITU-T标准将光谱分为单独的通道，每个通道间有着固定的光谱间隔，一般来说是50GHz或100GHz（图1-1（a））。贯通好通过收发机通道以10,40或者100Gbps的速率传输。但由于传输请求的多样性，以及这种固定的粗糙的粒度，传统的WDM网络并不能有效的适应异构业务，这将导致光谱资源利用率的降低。为了有效的利用光谱资源，最近科学家提出了一种新型的光纤[1]（图1-1(b)）。即在光谱中不需要严格遵守粒度，一个请求需要多少带宽，就给分配它多少带宽,使得光谱无频楔化[1]。另外，光路的中心频率将可以灵活的分配只要相邻频率之间存在着保护带宽（通常为10GHz）。研究表明，和WDM网络相比，这种方法有着很高的光谱的利用率[2][3]。

然而，由于硬件组件的限制，完全无粒度的方法很难实现。一个更加具有可行性的方案又被提了出来，这就是细粒度网络（图1-1（c））。细粒度网络有着比ITU-T粒度更加小的粒度间隔尺寸，一条光路径可以占据多个细粒度。研究表明，在一定程度的细粒度上，细粒度能够实现和无粒度相似的性能[3]。在[4]中可以看出最佳的粒度应该是由光路带宽决定的。

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