基于多重路由算法的波分复用网络通讯分析与研

摘　要：由于波分复用网络近年来蓬勃发展，在网络使用多重传输通讯可提供高质量的服务应用，如视频会议等。本文架构于稀疏光功率分裂的波分复用网络动态多重传输路由，解决架构于波分复用网络多重传输路由的选择问题。

关键词：多重路由；波分复用
1 绪论
　　当因特网通量(Traffic)以指数曲线式地增加，选用每条光纤便可提供兆赫带宽的波分复用(Wavelength Division Multiplex，WDM)网络，当作新世代光因特网的骨干网络，是自然而然的事。波分复用技术可提供多重信道的传输，每一个信道可达最高的电子处理速度，可调式光收发器(包含可调波长 (Tunable Lasers)和可调波长滤波器(Tunable Filters))从许多可用的光波长中选择波长链路来使用。
　　在波分复用网络中做功率分裂(Power Splitting)即可达成多重传输的目的，这样的协定可称为：架构于波分复用网络多重传输的因特网协议(Multicast in IP over WDM)。近来，由于在因特网的多重传输通讯上，如何有效地利用网络资源以增进效能日益重要，促使本文探讨使用波分复用网络多重传输来支持因特网协定。
2动态建置多重路由算法
　　在动态建置多重路由的算法中，其主要的观念为一多重通量来时，根据当时波长被使用的网络状态动态地计算链路成本函数，即群播树将动态地被建置。将链路成本函数嵌入在建置多重路由的算法中，以达到动态建置多重，且系统模型中也依据所使用的链路成本函数来动态改变网络状态。
　　首先，连接两节点为一双向光纤，因此波分复用网络可表示成方向性的图像(Direct-Graph)G(V,E)。其中V定义为网络上的节点集合，E为网路上的链路集合。具有多重传输能力(Multicast Capability，MC 即具光功率分裂的能力)的节点包含在V中，一多重传输通量可表示为(s,D)，其中s表示原始节点，D = {d1 ,d2, …,dn }? V代表有n (= D≤V?1) 个目的节点的集合。一建置多重算法所建置的多重可表示为F(s,D)。以原始节点所建置的群播树可表示成Ti(s,D )。故一多重包含了的群播树。故而且 , 1 ≤ j ≠ q ≤ t 。然而Ti(s,Di)?E,F(s,D) ?E当t > 1时，为t=2，必须在链路7-10使用不同的光波长，但在F(s,D)中只有一链路存在于E 中。
　　在给定一网络拓扑可表示为G(V,E)，其中V定义为网络上的节点集合，E为网络上的链路集合。每一链路e(i, j)∈E的相对应的链路成本函数可表示为。此外在波分复用网络上，链路状态信息可包含波分复用具体状态，如可用的波长数目与总波长数目等。
　　其中O(eij)或O(eji)是代表目前链路eij(eji)已被占用(Occupied)的波长数目。如果链路上有任何未被占用的波长或是还有可用的波长，其链路成本为常数，即为bij值;当链路无可用的波长时，链路成本为无穷大。bij为链路eij的基本链路成本，其可以为链路实体长度所对应的函数、光纤链路设置的成本函数或是沿着链路所使用的光放大器数目成本等。若以跳跃计算来当作测量每一链路长度的话，则bij=1, ?(i, j)∈E。Pack 试图将群播目的路由到最常使用的链路上(即使用最短路径优先)。当最常使用的链路上无可用波长时，再选择其他路径传送。此机制为较集中使用网络资源方式，因为当多重传播通量不多时，其所建置的路径皆为最常使用的链路(即皆为最短路径)。此为动态链路成本函数，因当链路的资源使用完后，其会选择其他路径来建立路径。
3系统仿真
　　在通量模型上，假设为动态通量即每一节点的多重传输通量要求为独立的Poisson 过程，其到达速率为β，且每一多重传输通量停留时间为以平均值1/μ的指数分布且其为原始节点及目的节点的产生为均匀分布，即通量的原始节点及目的节点皆为相同的机率来决定。
　　仿真系统设定一多重传输通量的停留时间的平均值μ为1，节点具光功率分裂的数目不同。在我们的模拟过程中，将产生106 的多重传输通量来计量阻塞机率，以确保能够达到稳定状态(Steady State)。下图比较四种链路成本函数在不同光功率分裂节点数。

图1四种链路成本函数在不同光功率分裂节点数
　　其中P 值为0.3，X 轴为到达速率(AR)，其值的范围为1-2，Y 轴为阻塞机率(取对数的值)。图中，发现Pack 的阻塞机率最高，而以TAW 机制的阻塞机率为最低。使用Pack 所造成阻塞机率较高的原因可能是因为其将现存多重传输通量建置在最常使用的链路上。
4总结
　　当在网络负载量很大时，使用TAW机制的阻塞机率为最低，尤其是具有多重传输节点所连接的链路。所以使用该建置多重传输通量的所有目的节点，能够有效的提高在链路上传输数量和数据的传输速度。
参考文献：
. 计算机应用, 2006,(S2).