本发明涉及一种光通信领域的优化配置方法，具体涉及一种波分复用光网络中的光分插复用器优化配置方法。
背景技术：
：波分复用(WDM)是光纤通信中的一种新的复用方式。由于采用了光波分复用技术后可以使原来只能采用一个波长的光作为载波的单一信道的光传输系统，变为数个不同波长的光信道同时在一个光纤系统中传输，因而使光纤通信的容量能够成倍提高，此外，WDM系统对数据格式透明，与信号速率及电调制方式无关，在网络扩充和发展中是理想的低成本的扩容手段，也是引入新业务的方便手段。波分复用的种种优点，使得近几年来，全球大多数电信运营商均采用这样的方式对传输网进行扩容。光分插复用器OADM在组建WDM网络中具有无可比拟的联网优势，它能提高网络效率和具有动态上/下波长的能力，能将传统的SDH设备中电的分/插复用功能在光域内实现，而且具有透明性，可以处理任何格式和任何速率的信号。因此OADM有着极大的应用前景，将会被越来越多的配置在WDM网络中。在WDM系统中，由于多个波长在一根光纤中传输，传输容量非常大，OADM在网络中配置位置的不同，对系统的影响将是巨大的。所以在WDM网中，对OADM优化配置的研究是至关重要的。WDM网中的OADM优化配置在本发明中是指评价网络中各节点的重要性，依据节点重要程度配置OADM。目前网络节点的重要性评价主要有社会网分析领域内的节点重要性排序算法和系统科学领域的节点重要性评价方法。前者基于重要性等价于显著性，即节点重要性等价于该节点与其他节点的连接而使其具有的显著性。利用节点与网络的某些属性来刻画节点重要度，比如度排序算法、介数排序算法。后者基于破坏性等价于重要性，即通过比较节点删除前后的网络某些指标变化程度来刻画重要度。主要指标有网络生成树、连通性的下降程度等。由于以上的节点重要性评价的方法分别着眼于不同的侧重点而有所利弊，主要体现在：1)仅反映了各邻接节点的直接影响，却忽视了节点的间接影响，大部分以节点的度为基础的重要度评价方法中，只把节点的度作为衡量节点重要度的标准，较少考虑到节点对全局的影响；2)仅反映了节点对网络最短路径连通的控制能力，却无法有效反映局部的连通细节，比如大部分以介数为基础的评价方法；3)对网络中的割点缺少考虑，网络的割点是指网络中一旦失效会使网络分裂的节点，这将导致处于重要位置，但度或者介数相对较小的节点的重要度被低估；4)绝大多说公开的节点重要度评价方法中没有以时延为指标的重要度评价算法，更是没有针对WDM网核心器件OADM以降低网络时延为目标的优化配置方法。技术实现要素：为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种波分复用光网络中的光分插复用器优化配置方法，认为对网络时延影响越大，节点越重要，并据此对OADM在WDM网络中进行优化配置。其充分考虑了节点对网络通信的贡献，而且不需要像其他节点重要性评价方法那样进行节点删除，直接反映了节点对网络的影响，判断通信网中任意两个节点的相对重要性，使OADM在WDM网络中发挥高效的作用。本发明的目的是采用下述技术方案实现的：本发明提供一种波分复用光网络中的光分插复用器优化配置方法，其改进之在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：输入网络拓扑信息和链路长度信息；步骤2：设置节点配置方式为手动配置，设置交换机交换时延t0；步骤3：构造已确定重要性的节点集合V1和未确定重要性的节点集合V2；步骤4：在波分复用光网络中配置光分插复用器和交换机；步骤5：使用改进的迪杰斯特拉算法(典型的单源最短路径算法)，查找对应的K条最短路径，计算每条最短路径的长度d(r)；步骤6：计算K条路径各自的传播时延tp，交换时延ts和总时延(p,s没有什么特别的含义，只是传播时延英文为propagationdelay，交换时延英文为switchingdelay,所以用tp代表了传播时延，ts代表了交换时延)步骤7：计算K条最短路径的传播时延平均值E(tp)，交换时延平均值E(ts)以及总时延平均值E(Tvz)；(其中vz表示所有节点中任意一个节点,0<＝z<＝n)步骤8：对所有平均总时延进行排序，得到最小值，把最小值对应的节点加入集合V1，同时把该节点从V2中删除；步骤9：重复步骤3～8，直到V1＝V，V2＝Φ；V表示已确定重要性的节点集合V1和未确定重要性的节点集合V2的节点集合；Φ表示空集；步骤10：按加入V1的顺序由先到后对节点排序，越在前面的节点，越优先配置光分插复用器。进一步地，所述步骤1中，构建n个节点，m条链路的网络拓扑结构G(V，E)，节点集合为V＝{v0，v1，...，vn}，链路集合为E＝{e0，e1，...，em}。进一步地，所述步骤3中，把节点集合V中节点分为两类，构造节点集合V1和V2，其中：V1＝{vi|vi为已确定最佳位置序号的节点,0＜＜i＜＜n}，V2＝{vi|vi为未确定最佳位置序号的节点,0＜＜i＜＜n}；其中：n表示n个节点；i表示第i个节点。进一步地，所述步骤4中，节点集合V1中节点处全部配置光分插复用器，节点集合V2中任选一个节点vz配置光分插复用器，其余节点配置交换机；令：V1＝{vi＝1，vi∈V1}，V2＝{任取一个vz＝1，其余vi＝0；vz，vi∈V2}；其中：vz代表所有节点中的任意一个节点，0<＝z<＝n。进一步地，所述步骤5中，基于网络拓扑结构G(V，E)得到K(K≈n×(n-1))个节点对，使用改进的迪杰斯特拉算法(典型的单源最短路径算法)，查找对应的K条最短路径，计算每条最短路径的长度d(r)，其中：d(r)＝Σci；Ci表示每条链路的链路长度；其中改进的迪杰斯特拉步骤如下：(1)：随机确定源节点vi和目的节点vj；(2)：初始时令d(vi,vj)＝∞，若存在<Vu,Vv>，Ci为vu与vv节点间距离；若不存在<Vu,Vv>，Ci为∞；(3)：建立树，根节点为源节点，子节点为与父节点有关联的节点，叶子节点为目的节点，每条边的权重为Ci；(4)：遍历树，查找源节点到目的节点的路径，并将路径所经过的边的权重d(r)相加，若权重和小于d(vi,vj)，则修改d(vi,vj)为此较小值，直到树遍历完。进一步地，所述步骤6中，K条路径各自的传播时延tp＝d(r)÷v，v为光在光纤中的传播速度，交换时延ts＝a×t0，a为最短路径所经过的交换机个数；Tvz表示vz节点的传播总时延，其中vz节点表示v0到vn中的任意一个节点，Tvz＝tp+ts。进一步地，所述步骤7中，K条最短路径的传播时延平均值E(tp)，交换时延平均值E(ts)以及总时延平均值E(Tvz)分别用如下公式表示：E(tp)=Σp=1ktp÷K,]]>E(ts)=Σs=1kts÷K,]]>ETvz=E(tp)+E(ts)]]>其中：K表示最短路径条数；tp表示传播时延，ts表示交换时延，Tvz表示vz节点的传播总时延，其中vz节点表示v0到vn中的任意一个节点，Tvz＝tp+ts。进一步地，所述步骤8中，重复步骤4～7，直到vz取遍节点集合V2中的所有节点，得到节点集合V2中每个节点对应的总时延平均值E(Tvz)，排序得到最小值把vg添加到节点集合V1中，同时在节点集合V2中删除vg，其中：ETvg=minETvz.]]>与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：(1)本发明提出的一种WDM网络中的光分插复用器优化配置方法，其中对网络的配置中，可灵活选择节点配置方式、节点类型、OADM光通路个数，以便用户可以配置各种网络，客观反映实际网络情况。(2)本发明提出的一种WDM网络中的光分插复用器优化配置方法，其中对网络节点度的评价方法，不需要对节点进行删除，可以直接反映节点对网络传输性能的影响大小，有效地解决了目前算法删除节点后使网络不连通的重要性的问题。(3)本发明提出的一种WDM网络中的光分插复用器优化配置方法，其中对网络节点度的评价方法，可以对节点度、节点介数一样的节点进行排序，提高了光分插复用器配置位置选择的精确性。(4)本发明提出的一种WDM网络中的光分插复用器优化配置方法，基于改进的迪杰斯特拉算法可一次随机查找大量的最短路径，基于此求得的各个平均值满足统计特性，保证优化配置结果的准确性。附图说明图1是本发明提供的NSFNet(美国国家科学基金会)网络拓扑示意图；图2是本发明提供的WDM网络中的光分插复用器优化配置方法的流程图；图3是本发明提供的改进的迪杰斯特拉算法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本发明提供的一种WDM光网络中的光分插复用器优化配置方法，依据配置光分插复用器(OpticalAdd-DropMultiplexer，OADM)的节点对WDM网络时延的影响程度来评判节点的重要性，越重要的位置，越优先配置OADM。网络时延的大小可以评价通信网中任意两个节点的相对重要性，网络时延越小，表明该节点越重要，在此节点处配置OADM更有利，从而得到网络中配置OADM的最佳位置序列，实现WDM网络中光分插复用器优化配置。可应用于光通信网络中的资源优化与工程设计。本发明提供的一种WDM网络中的光分插复用器优化配置方法的流程图如图1所示，主要包括以下步骤：步骤1：输入网络拓扑信息和链路长度信息；构建n个节点，m条链路的网络拓扑结构G(V，E)，节点集合为V＝{v0，v1，...，vn},链路集合为E＝{e0，e1，...，em}；步骤2：设置节点配置方式为手动配置，设置交换机交换时延t0；步骤3：构造已确定重要性的节点集合V1和未确定重要性的节点集合V2；把V中节点分为两类，构造集合V1,V2，其中：V1＝{vi|vi为已确定最佳位置序号的节点,0＜＜i＜＜n}，V2＝{vi|vi为未确定最佳位置序号的节点,0＜＜i＜＜n}；步骤4：在波分复用光网络中配置光分插复用器和交换机，节点集合V1中节点处全部配置光分插复用器，节点集合V2中任选一个节点vz配置光分插复用器，其余节点配置交换机；令：V1＝{vi＝1，vi∈V1}，V2＝{任取一个vz＝1，其余vi＝0；vz，vi∈V2}；步骤5：使用改进的迪杰斯特拉算法(典型的单源最短路径算法)，查找对应的K条最短路径，计算每条最短路径的长度d(r)；基于G(V，E)得到K(K≈n×(n-1))个节点对,使用改进的Dijkstra算法，查找对应的K条最短路径，计算每条最短路径的长度d(r)，其中：d(r)＝Σci；其中改进的迪杰斯特拉算法的流程图如图3所示，步骤如下：步骤(1)：随机确定源节点vi、目的节点vj；初始时令d(vi,vj)＝∞，若存在<Vu,Vv>，Ci为vu与vv节点间距离；若不存在<Vu,Vv>，Ci为∞；步骤(2)：建立树，根节点为源节点，子节点为与父节点有关联的节点，叶子节点为目的节点，每条边的权重为Ci；步骤(3)：遍历树，查找源节点到目的节点的路径，并将路径所经过的边的权重d(r)相加，若权重和小于d(vi,vj)，则修改d(vi,vj)为此较小值，直到树遍历完。步骤6：计算K条路径各自的传播时延tp和交换时延ts，其中：tp＝d(r)÷v,v为光在光纤中的传播速度；ts＝a×t0,a为最短路径所经过的交换机个数；步骤7：K条最短路径的传播时延平均值E(tp)，交换时延平均值E(ts)以及总时延平均值E(Tvz)分别用如下公式表示：E(tp)=Σp=1ktp÷K,]]>E(ts)=Σs=1kts÷K,]]>ETvz=E(tp)+E(ts)]]>其中：K表示最短路径条数；tp表示传播时延，ts表示交换时延，Tvz表示vz节点的传播总时延，其中vz节点表示v0到vn中的任意一个节点，Tvz＝tp+ts。步骤8：对所有平均总时延进行排序，得到最小值，把最小值对应的节点加入集合V1，同时把该节点从V2中删除；重复步骤4～7，直到vz取遍节点集合V2中的所有节点，得到节点集合V2中每个节点对应的总时延平均值E(Tvz)，排序得到最小值把vg添加到节点集合V1中，同时在节点集合V2中删除vg，其中：ETvg=minETvz.]]>步骤9：重复步骤3～8，直到V1＝V,V2＝Φ；V表示已确定重要性的节点集合V1和未确定重要性的节点集合V2的节点集合；Φ表示空集；步骤10：按加入V1的顺序由先到后对节点排序，越在前面的节点，越优先配置OADM。实施例本部分拟结合附图，以一个具体的实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。图1为NSFNet网络拓扑示意图。NSFNet为美国互联网奠定了基础。1985年，NSFNET与6个超级计算机相连接，采用的是56Kbps的线路。到1988年，NSFNet又增加了7个站点，而且升级到1.544Mbps线路。此实施例采用NSFNet网络拓扑作为测试网络，包含13个节点，14条链路，分别如表1，表2所示。表1此NSFNet网络的13个节点序号节点名称序号节点名称v0Seattlev7Champaignv1PaloAltov8AnnArborv2SanDiegov9Ithacav3SaltLakev10Baltimorev4Denverv11Pittsburghv5Lincolnv12Trentonv6Houston表2此NSFNet网络的14条链路序号源节点目的节点距离ci(km)e0SeattleSanDiego2024e1PaloAltoSanDiego768e2SanDiegoDenver1737e3SanDiegoChampaign3269e4DenverSaltLake859e5DenverLincoln784e6DenverAnnArbor1979e7HoustonPittsburgh2282e8ChampaignPittsburgh775e9AnnArboPittsburgh459e10AnnArborTrenton973e11PittsburghIthaca506e12IthacaTrenton392e13TrentonBaltimore224图2是对WDM网中OADM节点重要度排序流程图。因为OADM比交换机价格更昂贵，所以我们希望能够得到放置OADM的最佳位置，尽可能经济地使用OADM。根据附图2流程图可以得到OADM在NSFNet网络拓扑中配置的最佳位置顺序，具体步骤为：(1)构建附图1所示的NSFNet网络G(V，E)，V＝{v0，v1，...，v12},E＝{e0，e1，...e13}；(2)选择节点配置方式为手动配置,设置交换时延t0＝0.025s；(3)构造集合V1，V2，令V＝{V1，V2},V2＝V；(4)在WDM网中配置OADM和交换机,令V2＝{任选一个vz＝1；其余vi＝0，vi∈V2且vi≠vz}；(5)基于G(V，E)得到100个节点对,使用改进的Dijkstra算法，查找对应的K条最短路径，计算每条最短路径的长度d(r)，最终得到OADM配置在vz节点时的平均总时延(6)重复步骤(4)～(5)，得到如表3所示；表3时网络的平均总时延序号012345时延0.1040460.1038330.0966990.1038720.0933190.103193序号67891011时延0.1022370.0998360.0954390.1022790.1023200.095257序号12时延0.100349(7)对所有值进行排序得到：ETV4=minETvz,vz∈V2,]]>把节点v4加入V1，同时在V2中删除v4得到V1＝{v4},V2＝{vi|vi∈V，vi≠v4}；(8)在WDM网中配置OADM和交换机,令V1＝{v4＝1}，V2＝{任选一个vz＝1；其余vi＝0，vi∈V2且vi≠vz}；(9)重复步骤(5)～(6)，得到如表4所示；(10)对所有值进行排序得到ETV11=minETvz,vz∈V2]]>把v11加入到V1中，同时在V2中删除v11,得到V1-={v4,v11},V2={vi|vi∈V,v1∉V1}]]>(11)重复以上步骤，直到(12)按加入V1的顺序由先到后对节点排序，得到OADM的最佳位置排序是：Denver,Pittsburgh,AnnArbor,SanDiego,Champaign,Trenton,Ithaca,Seattle,PaloAlto,SaltLakeCity,Lincoln,Houston,Baltimore。表4V1＝{v4}时网络的平均总时延序号012356时延0.0895190.0888250.0831020.0902850.0898030.089238序号789101112时延0.0875320.0826840.0890420.0893780.0817750.086109对应最佳顺序，这些节点的度分别是4，4，3，4，2，3，2，1，1，1，1，1，1。可见，此发明提出的方法可以比较节点度一样的节点的先后次序，因此比以节点度为基础的排序更加精确，并且还有2个例外，AnnArbor和SanDiego交换，Trenton和Champaign交换。这是因为此发明还考虑了节点之间的关系，有5个节点(包括Houston)位于AnnArbor的东部，只有2个节点位于SanDiego的西部，因此AnnArbor比SanDiego接收更多的流量。Pittsburgh和SanDiego之间最短的距离通过Champaign，会有大量从东部传送到西部的流量通过Champaign，因此，Champaign比SanDiego接收更多的流量。本发明提出了一种WDM网络中的OADM优化配置方法。具体来说，根据配置光分插复用器(OpticalAdd-DropMultiplexer，OADM)的节点对WDM网络时延的影响程度来评价节点的重要性，越重要的位置，越优先配置OADM，在WDM网络拓扑中已确定重要性的节点处配置OADM，未确定重要性的节点依次配置OADM、其他节点配置交换机，使用改进的迪杰斯特拉算法，分别统计对应场景的网络节点间最短路径通信的网络时延平均值，网络时延的大小可以评价通信网中任意两个节点的相对重要性，网络时延越小，表明该节点越重要，在此节点处配置OADM更有利，从而实现WDM网络中光分插复用器优化配置的方法。所提出方法能够更加直观合理地评价全网范围内的节点配置OADM的重要性，直接有效地反映了配置OADM的节点对网络时延特性的影响，更为精确地对WDM网络中的OADM优化配置。在实际网络通信中，数据包通常优先选择最短路径进行数据传输，最短路径中包含的节点对数据传输的延时等性能有着重要影响，节点配置OADM时，对网络时延影响越大，重要性也越高，也就越应该在此位置配置OADM。本发明提出的WDM网络中的光分插复用器优化配置方法，实现了OADM在WDM网中依据节点重要性的优化配置，提高了WDM网中OADM的资源利用率，降低了WDM网的网络时延。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页1 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