淺析WDM光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的逐步發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的要求也在逐步提高。作為當(dāng)代新型網(wǎng)絡(luò)傳輸科技的光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展得到越來(lái)越大人的重視。光纖網(wǎng)路技術(shù)憑借其強(qiáng)大的傳輸功能，為當(dāng)代光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃開(kāi)辟了新的思路。本文就如何提高WDM光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法進(jìn)行了細(xì)致的討論。

關(guān)鍵詞：WDM光網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TN929.1

隨著因特網(wǎng)業(yè)務(wù)指數(shù)型的增長(zhǎng)，人們對(duì)大容量的傳輸系統(tǒng)的需求越來(lái)越迫切了。當(dāng)前，在互聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)研究中，最被看好的要數(shù)點(diǎn)到點(diǎn)WDM傳輸系統(tǒng)了，其能夠以動(dòng)態(tài)的形式向外部提供鏈接請(qǐng)求。一旦該系統(tǒng)能夠被廣大專家學(xué)者發(fā)展起來(lái)，將成為光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改革的一大成就，其能夠運(yùn)用光交換和動(dòng)態(tài)路等技術(shù)，大大加快網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。由此可知，WDM光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改善能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)和新型業(yè)務(wù)提供更加簡(jiǎn)便、高效、靈活的傳輸服務(wù)。

因此，要想更加充分的利用WDM光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)專家、學(xué)者必須將當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方式聯(lián)系起來(lái)，采用波分復(fù)用（WDM）、光分復(fù)用器（OADM）、光交叉連接器（OXC）等網(wǎng)絡(luò)傳輸構(gòu)件來(lái)保證光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸效率。本文首先就波分復(fù)用（WDM）光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的內(nèi)容以及目標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分析，再深入探究WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法的具體應(yīng)用，以期更好的促進(jìn)現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提高和發(fā)展。

1 WDM光纖技術(shù)的主要特點(diǎn)

WDM光纖技術(shù)是一種利用光纖進(jìn)行傳送的技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)就是在寬帶上把輸入的光信號(hào)調(diào)整在某一特定的頻率上，然后在把調(diào)整后的光信號(hào)結(jié)合在一根光纖上，完成調(diào)整這一環(huán)節(jié)主要依賴于波長(zhǎng)復(fù)用器的使用，經(jīng)過(guò)傳達(dá)復(fù)用的信號(hào)可以到達(dá)相連接的另一端，經(jīng)過(guò)再次的分離程序或者復(fù)用出各種不同的波長(zhǎng)，最后在經(jīng)過(guò)不同的檢測(cè)器把每一種的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，連接到各種的WDM線路上。

一是它具有巨大的容量傳輸，由于WDM光纖系統(tǒng)的復(fù)用速率可以達(dá)到10Gbit/s，而它復(fù)用的數(shù)量可以達(dá)到32，所以這個(gè)系統(tǒng)的傳輸容量隨著時(shí)代的發(fā)展也在不斷的擴(kuò)大。

二是它可以最大程度的節(jié)約光纖資源。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)的復(fù)用系統(tǒng)的僅僅只需要一對(duì)光纖，所以可以最大程度的節(jié)約光纖資源。

三是各個(gè)光信號(hào)道進(jìn)行透明的傳輸可以不斷擴(kuò)容。如果想要增加容量，只需要對(duì)復(fù)用信道的數(shù)量和設(shè)備加以增加，就能不斷的實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，同時(shí)WDM系統(tǒng)的各個(gè)復(fù)用信道之間是互不相連的，而是彼此獨(dú)立的，所以各個(gè)信道可以透明的傳輸各種不同的語(yǔ)音及數(shù)據(jù)等，這給光纖使用者帶來(lái)了很大的方便。

四是不斷提高系統(tǒng)的可靠性。由于WDM光纖系統(tǒng)主要是光電器件，而光電器件具有很高的可靠性，這也就決定了WDM光纖系統(tǒng)的可靠性。

五是WDM光纖系統(tǒng)可以構(gòu)成全光網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)光纖傳送網(wǎng)的主要發(fā)展方向是全光網(wǎng)絡(luò)，在全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各個(gè)系統(tǒng)及業(yè)務(wù)之間的交叉等連接全是在光路上對(duì)光信號(hào)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，所以這種靈活性高、安全性能好的全光網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。

六是WDM光纖技術(shù)具有多種的應(yīng)用形式，它改變了原先網(wǎng)絡(luò)技術(shù)單一的應(yīng)用形式，大大豐富了光纖技術(shù)的應(yīng)用形式，更好地為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高服務(wù)。

2 WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的內(nèi)容及其目標(biāo)

首先，我們假設(shè)不同寬帶業(yè)務(wù)辦理者對(duì)傳輸光網(wǎng)規(guī)劃時(shí)的寬帶需求是既定的。光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的主要目標(biāo)是通過(guò)對(duì)各類業(yè)務(wù)增長(zhǎng)所需的寬帶需求的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并在當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件下制定一個(gè)相對(duì)完整的改進(jìn)措施。

一般而言，在進(jìn)行WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，主要的輸入系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)一定時(shí)期內(nèi)寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木唧w需求進(jìn)行科學(xué)、合理的預(yù)測(cè)；（2）提供可以進(jìn)行自由選擇的各類網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，其中包括每一種構(gòu)造規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)和工藝；（3）網(wǎng)路傳輸中所需設(shè)備的相關(guān)技術(shù)、支出費(fèi)用情況以及傳輸基礎(chǔ)。

進(jìn)行改善后的WDM光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以用來(lái)詳盡的描述網(wǎng)絡(luò)傳輸中的各類資料，其主要包括以下幾個(gè)方面：（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸路由器、用以保護(hù)或傳輸路由等請(qǐng)求和邏輯信息；（2）在特定的地點(diǎn)進(jìn)行信息的處理和設(shè)備的安裝；（3）寬帶網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)費(fèi)用；（4）同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中相關(guān)位置有關(guān)的各類地理數(shù)據(jù)；（5）各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間鏈路的地理數(shù)據(jù)。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法中，一般采用目標(biāo)函數(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用的支出。在某些特定的情況下，可以以需求最大化為基礎(chǔ)設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法應(yīng)該保證能夠在既定的條件下以最小的代價(jià)來(lái)滿足傳輸過(guò)程中的各種基本需要。在某些情況下，受到現(xiàn)有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的約束，對(duì)于一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃有一定的難度。此時(shí)，只能借助能夠得到的幾個(gè)有限解來(lái)滿足規(guī)劃的需求。所以，在現(xiàn)有條件下，眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法的結(jié)果來(lái)自于規(guī)劃者的決策，而非來(lái)自自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)。

同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法的不同，一般可以分為以下兩種情況，一是長(zhǎng)期規(guī)劃；二是中期規(guī)劃。長(zhǎng)期設(shè)計(jì)和規(guī)劃的主要目標(biāo)是確定和延展那些壽命相對(duì)比較長(zhǎng)的、投資比較大的網(wǎng)絡(luò)組建。中期設(shè)計(jì)和規(guī)劃則更加在意寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)、鏈路、子網(wǎng)等實(shí)體，以及各類網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間的關(guān)系。所以說(shuō)，中期規(guī)劃應(yīng)該在WDM光網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期設(shè)計(jì)和規(guī)劃的策略下進(jìn)行，并將提高寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)和鏈路視為主要的規(guī)劃目的。

3 WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法的具體內(nèi)容

WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法的主要目的是，在總費(fèi)用最小的情況下，在寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸需求給定時(shí)，估算總共需要的網(wǎng)絡(luò)資源的多少。另外，網(wǎng)絡(luò)傳輸寬帶的需求一般都是通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)需要傳輸?shù)母鞣N類型的業(yè)務(wù)量以及對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)進(jìn)行總結(jié)的。

WDM光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。一般而言，我們可以根據(jù)分解法將所有的設(shè)計(jì)和規(guī)劃的問(wèn)題分成若干個(gè)比較小的子問(wèn)題，用以降低全部規(guī)劃過(guò)程的難度。當(dāng)前，分解法被廣泛應(yīng)用與SDH等傳送網(wǎng)絡(luò)中。由于，SDH網(wǎng)絡(luò)和WDM網(wǎng)絡(luò)擁有眾多共性，因此，在處理關(guān)于WDM網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)，也可以直接采用處理SDH網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的方式。當(dāng)然，分解法也有一定的局限性。例如，當(dāng)子問(wèn)題相對(duì)較多時(shí)，人們一般很難去掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法中的最優(yōu)解。這是因?yàn)椋谶@種狀況下，要想進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，不僅需要考慮子問(wèn)題算法的效率，同時(shí)也應(yīng)該協(xié)調(diào)好子問(wèn)題在優(yōu)化過(guò)程中的全局性。

此外，在解決、處理好全局性問(wèn)題的同時(shí)，也應(yīng)該分別依據(jù)順序類、合并類、交互類去處理好各個(gè)子問(wèn)題之間的相互關(guān)系。具體而言，就是在解決疏導(dǎo)子問(wèn)題之前，先要解決路由子問(wèn)題，因此，路由子問(wèn)題和疏導(dǎo)子問(wèn)題這兩者就是順序關(guān)系。然而，疏導(dǎo)子問(wèn)題解決的好壞在一定情況下將影響路由子問(wèn)題，那么此時(shí)疏導(dǎo)子問(wèn)題和路由子問(wèn)題之間的關(guān)系被稱為交互關(guān)系。最后一種合并關(guān)系是指，將路由子問(wèn)題和疏導(dǎo)子問(wèn)題放在一起，利用一種新型的技術(shù)，在同一時(shí)間將這兩者同時(shí)處理好。在現(xiàn)實(shí)生活中，如何選擇者三種關(guān)系，還需要具體問(wèn)題具體分析。，以便得出更好地解決方案來(lái)解決各種類型的問(wèn)題。

另外，WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的結(jié)果對(duì)寬帶需求和支出費(fèi)用十分敏感。對(duì)業(yè)務(wù)量的疏導(dǎo)情況也將直接影響著WDM光網(wǎng)絡(luò)性能。同時(shí)，在WDM光網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題中，路由和波長(zhǎng)的分配問(wèn)題也值得我們?nèi)ッ芮嘘P(guān)注，路由和波長(zhǎng)這二者的分配問(wèn)題具體來(lái)說(shuō)就是給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)光路都分一個(gè)波長(zhǎng)，這樣就可以大大減少波長(zhǎng)的使用量。合理的進(jìn)行波長(zhǎng)的分配工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

WDM光纖技術(shù)具有無(wú)可比擬的巨大優(yōu)勢(shì)，它是光網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的主要方向，為了更好地實(shí)現(xiàn)WDM光纖技術(shù)在日常生活中的使用，要加大力度進(jìn)行系統(tǒng)和技術(shù)的研發(fā)，不斷地對(duì)WDM光纖技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)工程的完善，讓它更好地發(fā)揮它的作用，更好地為人類服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：劉海燕（1983-），女，湖南邵陽(yáng)人，講師，主要從事光通信網(wǎng)絡(luò)的研究。

作者單位：長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410219

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳基金（11C0151）資助項(xiàng)目。