红外与激光工程
2022, 51(11): 20220084
针对电数据中心网络(DCN)延迟高和吞吐量低等问题，文章提出了两种无源光DCN架构，一种针对小型DCN，一种针对大型DCN。两种架构均采用了阵列波导光栅路由器(AWGR)、耦合器和解复用器等无源光器件，并针对每种规模的架构给出了波长分配和分组传输方法。仿真结果表明，与电DCN(如Fat-tree和扁平蝶(FBFLY)网络)相比，所提方法具有更低的延迟和更高的吞吐量。而与其他光互连架构(如数据中心光开关(DOS)和Petabit)相比，其性能大致相当，分组延迟低于18 μs，但成本更低。
数据中心网络 阵列波导光栅路由器 波长分配 延迟 吞吐量 DCN AWGR wavelength assignment latency throughput
1 空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710038
2 中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京 100094
提出基于用户业务分布的卫星光网络负载均衡路由与波长分配（LBRWA）算法，利用蚁群算法寻找最优光路径，实现了卫星光网络负载平衡。建立基于全球用户业务分布的卫星光网络LBRWA优化模型，根据链路持续时间和波长空闲率搜寻下一跳链路，同时引入随机扰动，避免局部最优。利用全球用户流量强度分布模型修正统计平均光路径成本，实现链路状态更新，将流量引向非热点区域卫星节点，为用户请求寻找负载均衡的最优光路径。研究结果表明，与传统基于链路状态的弹性负载均衡（ELB）算法相比，LBRWA算法将拥塞率降低了20.49%，且在资源利用率、业务分布指数和最大归一化星间链路负载方面具有更好的性能，有效地实现了卫星光网络负载均衡。
光通信 卫星光网络 路由与波长分配 波分复用 负载均衡 LEO卫星星座 蚁群算法 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0706004
海军工程大学电子工程学院, 湖北 武汉 430033
在量子-经典混合光网络中,量子信号和经典信号波长如何分配决定了量子 密钥分发(QKD)性能受经典光信号噪声影响的程度。针对基于量子信号所受噪声最小化原则的波长分配优化方案,研究了 QKD性能的优化程度;分析了波长间隔、信道数目等因素对QKD性能的影响。仿真结果表明,优 化方案提升了网络的密钥生成率以及最远安全传输距离;在量子信道和经典信道数目均一定的情况下,网络的量子 密钥生成率和最远安全传输距离随着波长间隔的增大而减小;在经典信道数目和波长间隔一定的情况下,随着量子 信道的增多,网络的总密钥生成率增大,而每个量子信道的平均密钥生成率和最远安全传输距离均减小。
量子光学 密钥生成率 波长分配 量子-经典混合光网络 自发拉曼散射 quantum optics key generation rate wavelength assignment hybrid quantum-classical networks spontaneous Raman scattering
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司，武汉 430074
针对光传送网络（OTN）中路由及波长分配(RWA)问题中的波长分配子问题，文章提出了一种图着色与移动通信网络中移动台寻找服务小区策略相结合的启发式算法,给出了算法实现的流程图以及相应的伪代码，并对波长分配子问题中所涉及的关键性指标进行了实验对比分析。实验结果表明，该算法在保证链路使用中继数量最少和波长一致的条件下，使网络进行波长分配时的失败率最高可下降4%，且全网使用的波长和中继盘的增加量在0.5%以内，满足了工程实践的需求。
光传送网络 波长分配算法 中继算法 小区选择 路由及波长分配问题 OTN wavelengthassignment algorithm regeneration algorithm cell select RWA problem
1 苏州大学 电子信息学院，江苏 苏州 215006
2 无锡科技职业学院，江苏 无锡 214028
新型时域混合调制(TDHM)技术可以提高光通道的频谱使用效率，有效地提高光网络的容量。针对共享备份路径保护(SBPP)技术下的波分复用(WDM)光网络，我们结合TDHM技术研究了路由和波长分配(RWA)问题，并提出了一种基于最佳路径对策略的优化技术。仿真结果表明，与传统的最短路径策略优化技术相比，提出的最佳路径对策略能使被保护的网络容量提高30%，从而验证了TDHM技术对提高光网络传输容量的有效性。
波分复用 路由波长分配 最佳路径对 时域混合调制 WDM RWA optimal path pair TDH
1 华北电力大学 电气与电子工程学院, 北京 102206
2 全球能源互联网研究院, 北京 102211
针对光传输网络中由于光纤和波长资源有限而导致的RWA(路由波长分配)问题, 基于ACO(蚁群算法)框架提出了一种优化算法SS-ACO(服务选择ACO), 在蚁群探索方案空间过程中增加了业务选择机制, 改进了蚂蚁转移概率和信息素更新方法, 有利于提高算法的寻优能力, 能有效降低网络业务阻塞率。结合网格网络和实际网络进行了仿真实现。
蚁群算法 信息素 阻塞率 路由波长分配 电力通信网 ACO pheromone congestion rate RWA electric power communication network
1 湖北经济学院 信息管理学院，武汉430205
2 北方自动控制技术研究所，太原030062
3 华中科技大学 武汉国家光电实验室，武汉430074
WDM(波分复用)光网络中基于GA（遗传算法）的RWA（路由与波长分配）算法是目前最常见的算法，为了提高网络资源利用率并进一步降低阻塞率,提出了一种动态的、基于改进GA的DCMA-GA（双交叉变异自适应遗传算法），通过引入自适应交叉与变异概率机制来减少GA的复杂度并应用于波长分配子算法中。仿真结果表明，与经典算法Dijkstra+FF（首次命中）相比，新算法最大能降低50%的阻塞率，在波长分配方面可提高10%的性能，验证了新算法的有效性。
波分复用 改进遗传算法 路由与波长分配 双交叉变异 自适应 WDM improved GA RWA double crossover and mutation adaptive
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
大多数RWA(路由波长分配)问题研究都是基于阻塞率、负载均衡、信号损伤和物理攻击的, 很少涉及到业务与链路工作状态的依赖关系, 然而链路的失效必然造成全网业务安全性能的下降。文章从业务风险的角度描述链路失效对全网业务的影响, 提出了一种基于网络风险的RWA算法——R-RWA。在路由分配阶段, 该算法把具有较小网络风险的路由方案分配给光路请求, 以降低链路失效对全网业务的影响。仿真结果表明, 与经典SP(最短路径)算法相比, 该算法可以有效地降低网络的安全风险, 提高网络的抗风险能力。
光网络 路由波长分配 链路失效 风险 optical network RWA link failure risk
苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
ROADM (可重构的光分插复用器) 是构建大型全光交换网络的核心设备。目前, 大部分商用ROADM支持无色和无向性, 但无阻塞性由于其高成本仍无法广泛应用, 因此有效降低光通信业务的阻塞率是当前亟待解决的问题。文章基于具有多个上下路端口模块的有阻塞ROADM节点架构, 提出了三种RWA (路由和波长分配)算法, 以有效提高光通道业务的阻塞性能。仿真结果表明, 结合上下路端口状态的波平面算法能有效地降低光通道业务的阻塞率。
可重构的光分插复用器 阻塞因子 路由和波长分配 波平面算法 ROADM blocking factor RWA PWA
