近年来,随着5G、人工智能和AR/VR为代表的新一代信息技术的兴起,互联网网络流量快速增长,这给以光网络作为主要承载网的骨干网造成了巨大压力。为此,需要对现有光网络进行带宽扩容。考虑到多波段技术具有以高性价比扩容10倍的优势,运营商更倾向于采用多波段光传输扩容方案。由于不同波段之间存在串扰,目前多波段光传输的研究主要聚焦于C+L波段光网络。本文围绕C+L波段光网络优化设计展开了研究,具体研究包括C+L波段弹性光网络中L波段放大器放置和C+L波段波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)光网络中波长转换。针对C+L波段弹性光网络中L波段放大器放置问题,本文基于静态业务场景构建了一个混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)优化模型,并提出了三种L波段放大器放置策略,包括联合放置策略,独立放置策略和混合放置策略。同时,为优化采用不同放大器放置策略后的C+L波段光网络频谱使用效率,本文也为C+L波段弹性光网络的路由、波段、调制格式和频谱分配(Routing,Band,Modulation Format and Spectrum Assignment,RBMSA)问题,提出了高效的启发式算法。仿真结果表明,本文所提出的混合放置策略能够有效均衡网络频谱使用效率和L波段放大器的放置成本。具体地,提出的混合放置策略的频谱使用效率接近于独立放置策略的性能,但其L波段放大器放置成本与联合放置策略的结果接近。此外,本文所提出的RBMSA启发式算法十分高效,能获得与MILP模型几乎一致的性能。针对C+L波段WDM光网络中波长转换问题,本文提出了三种C+L波段波长转换策略,包括波段内波长转换策略,波段间波长转换策略和全波段波长转换策略。同时,也为不同的波长转换策略设计了相应的C+L波段光交换节点架构。为了比较不同波长转换策略性能,本文为每种策略提出了两种路由、波段和波长分配(Routing,Band,and Wavelength Assignment,RBWA)算法,包括基于最短路由的RBWA算法和基于波平面的RBWA算法。本文采用动态业务仿真模型对不同RBWA算法进行了仿真。仿真结果表明,波段内波长转换策略的光通道业务阻塞率与全波段波长转换策略十分接近,远低于波段间波长转换策略。此外,本文所提出基于波平面的RBWA算法十分高效,相比于基于最短路由的RBWA算法,能够提高网络的光通道业务阻塞性能。
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