一种准粗波分复用光网络的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光网络的网络构架技术领域，特别是设及一种准粗波分复用光网络的 设计方法。
【背景技术】
[0002] 当今，光传输系统已从过去的粗波分复用（CWDM)发展到今天的密集波分复用 值WDM)。最近，一个更加灵活和有效的网络体系结构，称为弹性光网络巧ON)，EON能提供更 高的传输容量来满足足日益增长的通信需求，同时其也能提供较高的频谱效率，减少栅格 大小（F巧从而增加光通道的频谱分配的灵活性。
[0003] 然而，目前的DWDM光网络和EON的相容性是一个非常具有挑战性的问题。使今 天的DWDM光网络要演变为E0N，需要升级DWDM的网络硬件，比如升级可重构光分插复用器 (R0ADM)和使用昂贵灵活栅格波长选择开关，导致EON建设成本高。同时，在光通道业务中 较少的栅格的情况下，容易产生大量的保护间隔栅格，从而导致频谱效率低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种准粗波分复用（Quasi-CWDM)光网络的设计方法，W 解决弹性光网络巧〇脚的建设成本高、频谱效率低的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种准粗波分复用光网络的设计方法，包括：
[0006] 根据实际速率要求和信道物理条件，自适应地选择光通道的调制格式，W此选择 最优的调制格式来平衡建设成本和频谱效率；
[0007] 其中，所述光通道的频谱栅格具有预设固定带宽，所述预设固定带宽至少为 200細Z。
[000引上述设计方法中，可选的，所述根据实际速率要求和信道物理条件，自适应地选择 光通道的调制格式，包括：
[0009] 利用MILP模型对所述光通道的调制格式进行选择，包括：
[0010] 将所述实际速率要求和信道物理条件作为所述MILP模型的输入，所述MILP模型 W最大化整个通信服务的通信需求为第一目标，W最小化建设成本为第二目标，输出所述 最优的调制格式。
[0011] 上述设计方法中，可选的，所述光通道为超级光通道。
[0012] 上述设计方法中，可选的，所述预设固定带宽为200GHz。
[0013] 上述设计方法中，可选的，所述准粗波分复用光网络包括至少两个所述光通道，所 述至少两个光通道中相邻光通道之间的频率间隔为25化。
[0014] 上述设计方法中，可选的，所述光通道的调制格式包括BPSK、QPSK或者8QAM。
[0015] W上本发明提供的如asi-CWDM光网络的设计方法中，光通道的频谱栅格具有预 设固定带宽，并且该个预设固定带宽至少为200GHz(Quasi-CWDM技术能够实现更大的阵列 波导光栅的滤波频率间隔，使得本发明中的频谱栅格带宽比DWDM光网络中的频谱栅格带 宽大，w此有效提高了光网络的频谱效率），根据实际速率要求和信道物理条件，自适应地 选择光通道的调制格式，W此选择最优的调制格式来平衡建设成本和频谱效率（基于：对 于在如asi-CWDM上的IP光网络，一定距离的光通道，不同的调制格式需要不同数量的IP 路由器和再生器）。其中，Quasi-CWDM光网络与EON相比，具有一个关键的优势；Quasi-CWDM 光网络的R0ADM节点非常简单，类似DWDM网络，并且R0ADM节点不需要任何昂贵的灵活栅 格波长选择开关，W此有效降低了Quasi-CWDM光网络的建设成本。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例的流程图；
[001引图2为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中的光通道频 谱对比图；
[0019] 图3为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中的在 Quasi-CWDM上的IP网络架构；
[0020] 图4为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中调制格式和 传输距离之间的平衡示意图；
[0021] 图5为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中在IP层实现 再生的示意图；
[0022] 图6为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中在光层实现 再生的示意图；
[0023] 图7为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中的通信需求 与网络总成本的MILP结果示意图；
[0024] 图8为本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中的带宽阻塞 概率与FSmi。的关系图。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 本发明的核屯、是提供一种准粗波分复用（Quasi-CWDM)光网络的设计方法，W解 决现有技术中弹性光网络巧〇脚的建设成本高、频谱效率低的技术问题。
[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】 对本发明作进一步的详细说明。
[002引参考图1，示出了本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例的流 程图，该方法具体可W包括如下步骤：
[0029] 步骤SlOO、确定实际速率要求和信道物理条件；
[0030] 其中，实际速率是指光通道的容量每秒可W传输的数据大小；信道物理条件在本 发明中指光通道的物理距离。
[0031] 步骤S101、根据实际速率要求和信道物理条件，自适应地选择光通道的调制格式， W此选择最优的调制格式来平衡建设成本和频谱效率；其中，所述光通道的频谱栅格具有 预设固定带宽，所述预设固定带宽至少为200GHz。
[0032] 本发明中，光通道的调制格式可W为BPSK，也可W为QPSK或者8QAM，还可W是其 他调制格式，此处不做严格限定。当然，在实际应用中，在上述各种调制各种中，具体要选定 哪一种调制格式，是由步骤S101的执行内容来决定的。
[003引本发明中，所述预设固定带宽可W为200GHz。当如asi-CWDM光网络包括至少两个 光通道时，该些至少两个光通道中相邻光通道之间的频率间隔可W为25化。当然，上述预设 固定带宽、相邻光通道之间的频率间隔的数值仅仅是举个例子，此处也不做严格限定，具体 的取值可由本领域人员根据实际需求进行设定。
[0034] 本发明实施例所提供的技术方案中的光通道可W为超级光通道，该也迎合了超级 光通道将主导未来的光传输网络的发展趋势。
[0035] 在步骤S101中，一个混合整数线性优化模型被提出来最大化整个服务的IP通信 请求，即利用MILP(混合整数线性规划）模型对所述光通道的调制格式进行选择，具体地， 将所述实际速率要求和信道物理条件作为所述MILP模型的输入，所述MILP模型W最大化 整个通信服务的通信需求为第一目标，W最小化建设成本为第二目标，输出所述最优的调 制格式。
[0036] 本发明提出了一种频谱高效、成本低的新的光传输网络架构，即如asi-CWDM光网 络的设计方法，其中，Quasi-CWDM光网络为基于Quasi-CWDM传输技术的下一代光传输网 络：
[0037] 一方面，频谱高效；所有建立的渠道为具有预设固定带宽的光通道，并且该个预 设固定带宽至少为200GHz(比DWDM光网络中的频谱栅格带宽大）。需要指出的是，尽管 Quasi-CWDM技术在DWDM网络类似于混合线路速率技术，但是Quasi-CWDM光网络比DWDM网 络具有更大的频谱栅格，该是由于阵列波导光栅的滤波频率间隔在如asi-CWDM技术下变 的更大，例如200GHz或400GHz。该大大提高光网络的频谱效率，对未来的超级信道控制光 网络非常有效。
[003引对于本发明设计提供的如asi-CWDM光网络与其他技术的光网络（CWDM、DWDM及Flexi-grid)的光通道频谱对比图请参照图2,在图2中，显然Quasi-CWDM光网络的频率间 隔较其他技术光网络的频率间隔都大。
[0039] 另一方面，成本低；根据实际速率要求和信道物理条件，自适应地选择光通道的调 制格式，W此选择最优的调制格式来平衡建设成本和频谱效率。对于在如asi-CWDM上的IP 光网络，一定距离的光通道，不同的调制格式需要不同数量的IP路由器和再生器，具体情 况可W参照表1和表2,其中，BPSK再生器成本归一化为1单位，且，假设同一种调制格式下 一个路由器端口的成本是任何一个再生器的2倍。
[0040] 表1不同调制格式的传输距离和硬件成本
[0041]
[0045] 图3示出了本发明提供的一种准粗波分复用光网络的设计方法实施例中的在 Quasi-CWDM上的IP网络架构，其包括IP层和如asi-CWDM光层。其中，每个节点包括一对核 屯、路由器和如asi-CWDMROADM节点设备；IP层由IP路由器节点和虚拟链路组成；光层由 ROADM节点和光纤链路组成。如若建立一个路径，在IP层需要两个IP路由器端口和在光层 需要的零个或多个信号再生器。如asi-CWDM网络规定超级通道的频谱栅格至少为200GHz。 每个光通道的调制格式可W自适应地选择。从表1中，我们可W看出光通道所使用的调制 格式和光通道物理距离之间的关系，从表2中，我们可W看出不同调制格式的再生器和IP 路由器端口的相对成本。
[0046] 针对上述提到的一定距离的光通道，不同的调制格式需要不同数量的IP路由器 和再生器，我们举个例子：
[0047] 在图4中，我们假设节点N1和N2之间有800GB/S的通信需求，并且假定 Quasi-CWDM光网络的频谱栅格为200GHz、相邻光通道间隔为25GHz。根据表1的传输距离 信息，BPSK不需要任何装置，但它具有最低的信道容量（即175GB/S)。相比之下，8QAM具 有最高的信道容量（即525GB/S)，但最需要的信号再生器最多。表2显示不同调制格式所 需IP路由器端口和再生器，W及总成本。从中我们可W看到，选择最优的调制格式来平衡 成本和频谱效率的重要性。
[0048] 进一步地，针对在在如asi-CWDM上的IP网络，利用MILP模型对所述光通道的调 制格式进行选择，我们的目标是设计服务的通信