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全光网中的拓扑设计与波长分配问题研究

作　者: 冯兴健
导　师: 禹继国
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 全光网络拓扑设计图波长分配波分复用
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

信息社会的来临,正在改变生活中的许多方面,对信息的需求和依赖是这个社会的一个标志。因特网的迅猛发展和新业务的不断出现导致对带宽的需求越来越大,同时随着光网络技术的发展,对服务质量的要求也越来越高,但是一个网络的性能不仅取决于它的物理资源(光学交叉连接器,转换器,光纤,每条光纤的波长数)而且取决于它的控制策略。一个差的资源管理策略将会导致网络利用率和吞吐量大大降低。然而基于光波长复用的直接联网有它特有的局限性,现有的以SONET/SDH技术为主的广域骨干网络越来越不能适应这种需求,迫切需要一种新的性价比更高的技术来满足人们对信息的需求。光的波分复用技术(Wavelength Division Multiplexing:WDM)为解决这种矛盾提供了一个方案。WDM技术对光纤巨大带宽的充分利用可以导致传输数据的价格大的降低,这使它已经成为广域骨干网络中最具吸引力的技术,而且可以预言远的将来,它还会在其他网络领域中得到更广泛的应用。首先,同一条光纤复用波长数量有限,使得以波长为信道标识的网络的通道数量较少。再者,波长转换技术及其成本的限制使得网络结点一般没有波长转换能力,导致了波长连续性限制,这使得源目的结点间的通信必须始终被承载在同一波长信道上。WDM网络中,波长变换技术是一项关键技术,然而却一直备受争议.波长变换技术具有可以改善网络的性能,简化网络的控制等一系列的特点,但是由于目前技术的限制,制造理想的全光波长变换器还很困难,而且波长变换器仍处于实验室制造阶段,当它商用化时,价格将较昂贵。鉴于技术和价格的限制,有限范围波长变换的研究和稀疏节点波长变换的研究应运而生。为了充分有效地利用网络资源,在全光网络中进行波长路由和分配就成为了最优设计问题中的核心问题。在全光网中利用波分多路复用技术,一条光纤可以同时传输几种信号,每个信号使用不同的波长。因此一个典型的问题(也就是已知的波长选路问题)就是在网络中接受通信请求。也就是说对每一对通信请求,在网络中找到一条路并为它指定一个波长使得共享一条链路的两条路使用不同的波长。这个问题可以抽象成路染色问题即给定一个路的集合,给这些路指定颜色,使得共享同一边的路颜色不同。本文的目标就是最小化使用的颜色数目。网络的拓扑结构可以用图来表示,称为网络拓扑图。可以通过研究图的性质来研究网络的结构。研究图的性质的理论就是图论,图的染色是图论的一个重要内容。一般来说,图的染色分为顶点染色和边染色。边染色又可以分为严格的边染色和f-染色。图的染色具有广泛的应用,本文所考虑的就是图的染色在全光网络理论中的应用。由于规则的拓扑结构已经研究的比较成熟,对于界限,平均值都容易获得。规则拓扑上的路由算法通常都很简单,通信路由子问题很容易解决。而且当目标函数是最小化最大拥塞界时规则拓扑所固有的负载均衡特征是很重要的。因此本文决定用某一规则拓扑作为逻辑拓扑来考虑问题。本文主要研究了全光网络中的拓扑设计问题与静态网络中的波长分配以及波长路由网络的逻辑拓扑最优设计问题,并得到了一些结果。共分为五章。在本论文的第一章绪论中说明了文章研究的背景及问题的提出以及目前的研究进展,论文的工作及文章的组织结构四个方面的内容;第二章介绍了图的一些基本概念;第三章研究了WDM波长路由全光网络中逻辑拓扑设计问题,给出了利用线图来设计网络拓扑的方法;第四章讨论了WDM全光网络中波长分配问题,给出了解决此问题的一些方法;第五章给出总结并展望下一步要做的工作。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
第一章引言  9-17
  1.1 背景和问题的提出  9-11
  1.2 全光网络概述  11-13
  1.3 波长分配问题  13-15
  1.4 论文研究内容与组织结构  15-17
第二章基本概念  17-20
  2.1 基本概念  17-19
  2.2 本章小结  19-20
第三章基于线图的光网络拓扑设计研究  20-25
  3.1 引言  20
  3.2 本章主要结论  20-24
  3.3 本章小结  24-25
第四章 WDM全光网络中波长分配问题  25-33
  4.1 引言  25-26
  4.2 本章主要结论  26-31
  4.3 本章小结  31-33
第五章总结和展望  33-34
参考文献  34-37
在校期间的研究成果及发表的学术论文  37-38
致谢  38

全光网中的拓扑设计与波长分配问题研究

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