（通信与信息系统专业论文）波长变换wdm网络中路由与波长分配算法的研究及网络性能分析.pdf

电子科技大学博士论文 中文摘要 f 信息社会的来临，正在改变我们生活中的许多方面，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。现有的以s o n e t s d h 技术为主的广域骨干网络越来越不能适应这种 形势，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( w d m ：w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 为解决这种矛盾提供了一个 很好的方案。w d m 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 幅度的降低，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 在不远的将来，它还会在其他网络领域中得到更广泛的应用。 w d m 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优点，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3 本文研究主要集中在 3个方面：h ( 1 ) 基于有限范围波长变换器的研究，具体内容包括：基于x g m ( c r o s s g a i n m o d u l a t i o n ，交叉增益调制) 有限范围波长变换器的路由与波长分配算法的研 究；x g m 和f w m ( f o u r - w a v em i x i n g ，四波混频) 有限范围波长变换器网络的 性能分析；备用路由与波长分配算法对有限范围波长变换器网络性能影响的研 究。附应本文第二章到第四章。r 刁一 ( 2 ) 具有生存性的w d m 网络中波长变换器的研究，具体内容包括：动态业务量 情况下，具有生存性的w d m 网络中，波长变换器与可调谐光收发器的性能研 究；x g m 和f w m 有限范围波长变换器对具有生存性的w d m 网络的性能影 响。附应本文第五章和第六章。r 一 。 ( 3 ) 基于稀疏节点波长变换器的研究，具体内容包括：w d m 网络中确定波长变 换器的位置与数量的启发式算法；波长变换器链路共享型和波长变换器节点共 享型的交叉连接设备的性能研究。阿应本文第七章和第八章。 一p 、。j - ， 体文第一章中主要介绍了w d m 技术产生的背景、现状和发展。对w d m 网 络中的各种关键技术，包括器件和网络的关键技术，波长变换器技术，都做了详 细的介绍，最后还讨论了未来光网络的发展以及波长变换技术的应用前景。 中文捅要 第二章主要研究了x g m 有限范围波长变换器在w d m 网络中的性能，设计 了3 种适合与x g m 波长变换器的路由与波长分配算法，通过在不同网络中的仿 真来比较3 种算法的性能差异，研究得出，x g m ( f f s w ) 算法的阻塞率性能和公 平性性能最佳，而且算法的复杂度也不高。本章最后对提高网络公平性做了一些 努力。 第三章研究了f w m 和x g m 有限范围波长变换器在w d m 网络中的性能， 通过理论上模型分析和实际网络中的仿真，对二者在网络中的性能做了详尽的分 析，研究得出，尽管x g m 波长变换器的性能仅相当于变换范围很小的f w m 波 长变换器，但是它距离理想的全光波长变换器的性能并不太远。 第四章研究了备用路由与波长分配算法对有限范围波长变换器w d m 网络 的性能影响，主要是研究f w m 和x g m 波长变换器。通过在不同网络中的仿真， 研究了备用路由数目对二者在网络中性能的影响。 第五章研究了生存性w d m 网络中波长变换器对网络性能的影响，主要比较 了动态业务量情况下，可调谐光收发器和波长变换器对网络性能的影响，通过在 不同网络中的仿真，得出了与静态业务量情况下不同的结论。 第六章研究了有限范围波长变换器对具有生存性的w d m 网络的性能影响， 有限范围波长变换器包括f w m 和x g m 波长变换器。设计了考虑生存性时的路 由与波长分配算法，通过在网络中的仿真比较了二者的网络性能差异。 第七章研究了如何在w d m 网络中的部分节点的o x c 的部分端口上装备波 长变换器。设计了3 种启发式算法，通过在不同网络中的仿真比较了3 种算法的 性能。研究得出，完全可以在部分节点的o x c 的部分端口上装备波长变换器来 达到最佳的性能。 第八章对2 种装备波长变换器的o x c 的性能做了研究。提出了一种优化配 置波长变换器的方法，通过在网络中的仿真比较了2 种o x c 在网络中的性能差 异。 ， 第九章对仿真环境做了简要的介绍。最后是全文总结。_ 广拶 关键词：波长变换器，x g m 波长变换器，f w m 波长变换器，稀疏波长变换， o x c 。 l i 电子科技大学博士论文 a b s t r a c t t h ei n f o r m a t i o ns o c i e t yi sn o wc h a n g i n gm a n ya s p e c t so f o u r l i f e i nt h i ss o c i e t y , t h ed e m a n d a n dd e p e n d e n c eo nt h ei n f o r m a t i o na r et h em a i ns y m b o l s w i t l lt h ec o m i n go f t h e “i n t e i 讣j e t e r a ，。al o to fn e wi n f o r m a t i o ns e r v i c ew i l lb ei nu s e a n dt h en e e df o rt h eb a n d w i d t hw i l lb e c o m e m o r ea n dm o r e t h e s ec a u s et h em i s m a t c hb e t w e e nt h en e e da n d t h et r a d i t i o n a lb a c k b o n en e t w o r k i nw h i c ht h es o n e t s d ht e c h n o l o g yi sd o m i n a n t i ti su r g e n to ft h es e r v i c ep r o v i d e rt of i n d a n o t h e rt e c h n o l o g yt h a th a sm o r ep e r f o r m a n c e t o p r i c et h a ne v e rt oo v e r c o m et h i sm i s m a t c h t h e w d m ( w a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) t e e h n o l o g yi sn o wc o m i n go nt h e “s t a g e ”t os a r i s f yt h e u r g e n tn e e d b e c a u s et h ew d mt e e h n o l o g yc a nf o l l y u t i l i z et h ee n o r m o u sb a n d w i d t ho ft h e o p t i c a lf l b e r ，t h ec o s tf o rt r a n s f e r i n gd a t a c a nb eg r e a t l yd e c r e a s e d t h i se n a b l e sw d m t e c h n o l o g y t ob et h em o s ta t t r a c t a b l et e c h n o l o g yi nw i d eb a c k b o n en e t w o r k i tj sp r e d i c t e dt h a ti nt h en e a r f u t u r e t h ew d m t e c h n o l o g yw i l lb ew i d e l yu s e di no t h e rn e t w o r k s i nw d m n e t w o r k s ，w a v e l e n g t hc o n v e r s i o ni sak e yt e c h n o l o g y , b u ti t i sa l w a y st h ef o c u so f t h e c o n t e n t i o n a i t h o u g ht h ew a v e l e n g t hc o n v e r s i o nc a ni m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fw d m n e t w o r k s ，s i m p l i f yt h ec o n t r o l ，a n d s oo n ，i ti sd i 币c u l tt om a n u f a c t u r et h ei d e a l a l l - o p t i c a l w a v e l e n g t hc o n v e r t e rd u et ot h el i m i to f t h et e c h n o l o g y a n dm o r et h et e c h r l o l o g yi sn o wi nt h e l a b o r a t o r y , w h e ni ti so nc o m m e r c i a iu s e t h ep r i c ew i l ib ev e r ye x p e n s i v e h o wt oo v e r c o m et h e d i s a d v a n t a g e so ft h et e c h n o l o g y ? t h et e c h n o l o g yo fm a n u f a c t u r i n gt h ea l l o p t i c a lw a v e l e n g t h c o n v e r t e rw i t hl i m i t e d - r a n g ec o n v e r s i o na n dt h es p a r s ed i s t r i b u t i o no fw a v e l e n g t hc o n v e r t e r sa r e u n d e rr e s e a r c h t h i sp a p e ri sc o n c e n t r a t e do nt h ef o l l o w i n gt h r e ea s p e c b ： ( 1 ) t h er e s e a r c h e sa b o u tl i m i t e d r a n g ew a v e l e n g t hc o n v e r s i o n ，t h ec o n t e n t si n c l u d e ：t h e r e s e a r c ha b o u tt h e r w a ( r o u t i n g a n d w a v e l e n g t ha s s i g n m e n t ) o fx g m ( c r o s s - g a i n m o d u l a t i o n ) w a v e l e n g t hc o n v e r t e r s ；t h ep e r f o r m a n c ea n a l y s i s o fw d mn e t w o r kw i t h l i m i t e d - r a n g ew a v e l e n g t hc o n v e r t e r s ，w h i c hi n c l u d e sx g ma n df w m ( f o u r - w a v em i x i n g ) w a v e l e n g t hc o n v e r t e r s ；t h er e s e a r c ha b o u tt h ei n f l u e n c eo f t h ea l t e r n a t er w at ot h ep e r f o r m a n c e o fw d mn e t w o r k sw i t hl i m i t e d - r a n g ew a v e l e n g t hc o n v e r t e r s t h ed e t a i l sa r ef r o mc h a p t e r2t o c h a p t e r 4 ( 2 ) n e r e s e a r c h e sa b 0 u ts u r v i v a b l ew d mn e t w o r k s t h ec o n t e n t si n c l u d e ：t h ej n f l u e u c eo f w a v e l e n g t h c o n v e r t e r sa n dt u n a b l et r a n s c e i v e r st ot h e p e r f o r m a n c e o fs u r v i v a b l ew d m n e t w o r k su n d e rt h ec o n d i t i o no f d y n a m i ct r a f f i c ；t h ei n f l u e n c eo fx g m a n df w m w a v e l e r i g t h c o n v e r t e r st ot h ep e r f o r m a n c eo fs u r v i v a b l ew d m n e t w o r k s t h ed e t a i l sa r ei nc h a p t e r5a n d c h a p t e r 6 ( 3 ) t h er e s e a r c h e sa b o u tt h es p a r s ed i s t r i b u t i o n o fw a v e l e n g t hc o n v e r t e r s ，t h ec o n t e n b i n c l u d e ：t h eh e u r i s t i ca l g o r i t h mt od e c i d et h en u m b e ra n dl o c a t i o no f w a v e l e n g t h c o n v e r t e r s ；t h e p e r f o r m a n c ec o m p a r i s o no ft h et w od i f f e r e n to x c s ( o p t i c a lc r o s s c o n n e c t ) ：s h a r e - p e r - l i n k o x ca n ds h a r e - p e r - n o d eo x c t h ed e t a i l sa r ei nc h a p t e r7a n d c h a p t e r8 t h e b a c k g r o u n d ，s t a t u sa n dd e v e l o p m e n to f t h ew d m t e c h n o l o g ya r ed e s c r i b e di nc h a p t e r1 m a n yk e yt e c h n o l o g i e s i nw d m n e t w o r k ，i n c l u d i n gt h et e c h n o l o g i e so fm a n u f a c t u r i n gt h e e l e m e n t s ，n e t w o r k i n ga n dw a v e l e n g t hc o n v e r s i o n ，a r ed e s c r i b e di nt h i sc h a p t e r a tt h ee n do ft h e a b s t r a c t c h a p t e lt h ed e v e l o p m e n to f t h ef u t u r ea l l - o p t i c a ln e t w o r ka n dt h ee m p l o y m e n to fw a v 。l 。“g t h c o n v e h e r si nt h ef u t u r ea 1 1 o p t i c a ln e t w o r k a r ei n t r o d u c e d t h ed e “b n n a n c eo fx g mw a v e l e n g t hc o n v e r t e r s i ss t u d i e di n c h a p t e r2 t h r e e r w a a i g o r i t h m sf o rx g m w a v e l e n g t hc o n v e r t e r sa r ep r o p o s e d ，b ys i m u l a t i o n i nd i f f e r e n tk i n d so f n e t w o r k s ，t h ep e r f o r m a n c e o ft h r e e a l g o r i t h m s a r e c o m p a r e d ，t h e r e s u l t ss h o wt h a t t h e d e r f o r m a n c eo f t h ex g m ( f f s w ) a l g o r i t h mi st h eb e s ta n di t sc o m p l e x i t yi sn o th i g h a t t h ee n d o ft h ec h a p t e r , t h ee f f o r tt oi m p r o v et h ef a i r n e s so fw d m n e t w o r k sw i t hx g mw a v e l e n g t h c o n v e n e r si sp e r f o r m e d ；t h er e s u l ts h o w st h a ti ti sn o te f f e c t i v e i nc h a p t e r3 t h ep e r f o r m a n c eo fw d m n e t w o r k sw i t hl i m i t e d - r a n g ew a v e l e n g t hc o n v e r t e r s t h a ti n c l u d ef w ma n dx g m w a v e l e n g t hc o n v e r t e r s i sd e e p l yi n v e s t i g a t e d t h r o u g ht h ea n a l y t i c a l m o d e la n dt h es i m u l a t i o ni nd i f f e r e n tk i n d so fn a t w o r k s ，t h ep e r f o r m a n c e so ft h ea b e v et w o w a v e l e n g t hc o n v e r t e r sa r ec o m p a r e d ，t h er e s u l t ss h o wt h a ta l t h o u 曲t h ep e r f o r m a n c eo fx g m w a v e l e n g t hc o n v e r t e r si sc l o s et ot h a to f f w mw a v e l e n g t h c o n v e r t e r sw i t hs m a l lc o n v e r s i o nr a n g e ， i ti sn o tf a ra w a yf r o mt h a to f i d e a lw a v e l e n g t hc o n v e r t e r s t h ee f f e c t so ft h ed i f f e r e n tr ，aa l g o r i t h m st ot h ep e r f o r m a n c eo fw d mn e t w o r k sw i t h l i m i t e d r a n g ew a v e l e n g t hc o n v e r t e r sa r ei n v e s t i g a t e di nc h a p t e r4 t h er w a a l g o r i t h m si n c l u d e t h ef i x e d s h o r t e s tr w a a l g o r i t h ma n d t h ea l t e r n a t er r aa l g o r i t h m t h el i m i t e d - r a n g ew a v e l e n g t h c o n v e r t e r si n c l u d ex g ma n df w mw a v e l e n g t hc o n v e r t e r s b ys i m u l a t i o ni nd i f f e r e n tk i n d so f n e t w o r k s ，t h ee f f e c to ft h en u m b e ro fa l t e r n a t er o u t e st ot h ep e r f o r m a n c eo fw d m n e t w o r k si s a l s os t u d i e d b e c a u s es u r v i v a b i l i t yi s i m p o r t a n tt o t h ew d mn e t w o r k ，t h ei n f l u e n c eo fw a v e l e n g t h c o n v e r s i o nt ot h ep e r f o r m a n c eo fs u r v i v a b l ew d mn e t w o r k si sr e s e a r c h e di nc h a p t e r5 b y s i m u l a t i o ni nd i f f e r e n tk i n d so fn e t w o r k s ，t h ep e r f o r m a n c eo ft u n a b l et r a n s c e i v e r si s a l s o c o m p a r e dw i t ht h a to fw a v e l e n g t hc o n v e r t e r s t h er e s u l t s h o w st h a tt h ee f f e c to fw a v e l e n g t h c o n v e r t e r su n d e rd y n a m i ct r a f f i ci sn o tt h es a m ea st h a tu n d e rs t a t i ct r a f f i c i nc h a p t e r6 ，t h ep e r f o r m a n c eo fs u r v i v a b l ew d mn e t w o r k sw i t hl i m i t e d - r a n g ew a v e l e n g t h c o n v e r t e r si sa n a l y z e d t h er w a c o n s i d e r i n g t h ep r o t e c t i o nf o rt h es i n g l eo rs e v e r a ll i n k s f a i l u r e i sp r o p o s e d b ys i m u l a t i o ni nd i f f e r e n tk i n d so fn e t w o r k s ，t h ep e r f o r m a n c eo fx g ma n df w m w a v e l e n g t h c o n v e r t e r si sc o m p a r e d i nc h a p t e r7 ，t h r e eh e u r i s t i ca l g o r i t h m sa r ep r e s e n t e da b o u td e c i d i n gh o wm a n yc o n v e r t e r s a r en e e d e di nt h eb e s tn o d e so fw d m n e t w o r k s b ys i m u l a t i o ni nn s f n e t a r p a n e ta n d c e r n e t t h e p e r f o r m a n c e so f t h r e ea l g o r i t h m sa r ec o m p a r e d ，t h er e s u l ts h o w st h a tp e r f o r m a n c e o f t h e a l g o r i t h m 】i s t h eb e s ta n di t sc o m p l e x i t yi st h el o w e s ta n ym o r e ，b yu s i n gt h ea l g o r i t h ml i nt h eb e s tn o d e sa n da l ln o d e s ，i ti sf u u n dt h a tt h ep e r f o r m a n c eo f w a v e l e r i g t hc o n v e r t e r se q u i p p e d i nt h eb e s tn o d e si sn o tw o r s et h a nt h a ti na l ln o d e s s ot h ec o s ta n dc o m p l e x i t yo f t h eo x c i nt h e n e t w o r ka r er e d u c e d i nc h a p t e r8 ，t h ep e r f o r m a n c eo ft w ok i n d so fo x c ( o p t i c a lc r o s sc o n n e c t ) ：s h a r e - p e r - l i n k u 电子科技大学博士论文 o x ca n ds h a r e p e r - n o d eo x ci sc o m p a r e d ah e u r i s t i ca l g o r i t h mi sp r o p o s e dt o d e c i d eh o w m a n yw a v e l e n g t hc o n v e r t e r sa r ee q u i p p e di nt h es h a r e p e r - n o d eo x c t h e nt h r o u g hu n e q u a l l y d i s t r i b u t i n gw a v e l e n g t h c o n v e r t e r si nd i f f e r e n tl i n k so ft h es h a r e 。p e r - l i n ko x c ，t h e b e s t p e r f o r m a n c e o ft h es h a r e p e r - l i n ko x ci sr e a c h e d b ys i m u l a t i o n i nt h r e e n e t w o r k s ，t h e p e r f o r m a n c eo ft h es h a r e - p e m i n ko x c i s c o m p a r ew i t ht h a t o ft h es h a r e - p e r - n o d eo x c t h e r e s u l t ss h o wt h a ti ns o m en o d e s ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h es h a r e p e r - l i n ko x cw h o s ew a v e l e n g t h c o n v e n e “a r ee q u a l l yd i s t r i b u t e di ne a c hl i n ki st h es a m ea st h a to ft h es h a r e - p e r - n o d eo x ci n s o m en o d e s i nc h a p t e r9 ，t h es i m u l a t i o ne n v i r o n m e n ti si n t r o d u c e d t h e nt h ec o n c l u s i o ni sm a d ei nt h e e n do f t h ed i s s e r t a t i o n k e y w o r d s ：w a v e l e n g t hc o n v e n e r ，x g mw a v e l e n g t hc o n v e r e r ，f w mw a v e l e n g t hc o n v e r t e l s p a r s ew a v e l e n g t hc o n v e r s i o n ，o x c i i i 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外t 论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括为获得 电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明 并表示谢意。 签名；荔匡壹日期：2 n o 年4 户j ，多日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采取影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 1 。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：弱嚏鲎导师签名： 挛乐民 日期：盘咄年争月彳日 简略字表 技术 简略字表 w d mw a v e l e n g t h d i v i s i o nm u t i p l e x i n g波分复用技术 w w ww o r l dw i d ew e b v o dv i d e oo nd e m a n d 万维网 视频点播 s o n e t s y n c h r o n o u so p t i c a l n e t w o r k同步光纤网络 s d h o t n s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步数字序列 o p t i c a lt r a n s p o r t n e t w o r k光传送网络 e d f a e r b i u m - d o p e d f i b e r a m p l i f i e r 掺珥光纤放大器 a t m g b e 0 c h a s y n c h r o n o u s t r a n s f e rm o d e异步传输模式 g i g a b i t e t h e m e t吉比特以太网 o p t i c a lc h a n n e l 光通道 o a m o p e r a t i o n a d m i n i s t r a t i o n a n dm a i n t e n a n c e 操作，管理和维护 o x c o p t i c a lc r o s sc o n n e c t 光交叉连接设备 a s o na u t o m a t i cs w i t c h e d o p t i c a l n e t w o r k 自动交换光网络 o o s q u a l i t y o fs e r v i c e服务质量 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 广义多协议标记交换 m p 3 s m u l t i p r o t o c o ll a m d as w i t c h i n g 多协议波长交换技术 l s r i g p l a b e ls w i t c hr o u t e r标记交换路由器 i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l内部网关协议 电子科技大学博士论文 o s p f 0 p e n s h o r t e s tp a t hf i r s t开放最短路径优先协议 c rc o n s t r a i n e d b a s e dr o u t i n g 约束路由算法 r s v pr e s o 眦er e s e r v a t i o np r o t o c o l资源预留协议 c r l d pc o n s t r a i n e d b a s e dr o u t i n gl a b e ld i s t r i b u t i n gp r o t o c o l 约束路由 标记分布协议 o s n r o p t i c a ls i g n a l - t o n o i s er a t i o b e r a o n r 纬爿 i l p b i tr a t ee r r o r a l l o p t i c a ln e t w o r k s 光信噪比 误码率 全光网络 r o u t i n g a n dw a v e l e n g t h a s s i g n m e n t 路由与波长分配算法 i n t e g e rl i n e a rp r o g r a m m i n g 整数线性规划 f w mf o u r - w a v e m i x i n g 四波混频 x g mc r o s s g a i nm o d u l a t i o n交叉增益调制 x p mc r o s s p h a s em o d u l a t i o n交叉相位调制 w s x c w a v e l e n g t hs e l e c t i v ec r o s s c o n n e c t 波长选择交叉连接设备 w i x c w a v e l e n g t hi n t e r c h a n g i n gc r o s s c o n n e c t 波长变换交叉连接设备 o a d m o p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x i n g 光分插复用器 m n hm i n i m u mn u m b e r o f h o p 最短跳数路由 0 p s o b s o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g 光分组交换 o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g 光突发交换 i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1w d m 技术的现状和发展 1 , 1 1w d m 技术的产生及概念 当今社会已经进入到信息社会，信息社会正在改变我们的思维，生活等各个 方面。在信息社会中，人们对信息的依赖与需求一直呈增长趋势，尤其是因特网 ( i n t e r n e t ) 的迅猛发展，以及万维网( w w w ：w o r l d w i d e w e b ) ，视频点播( v o d ： v i d e oo nd e m a n d ) ，网络游戏等各种新业务的出现，使带宽的需求呈快速增长趋 势【n 。在半导体行业证明是可行的摩尔定律，即微处理器的速度可以每1 8 个月 就翻一番，已经不能适应因特网中业务量( 主要为数据，还包括话音和视频) 的增 长，据统计，这些业务量以每6 个月就翻一番的速度在增长，这就对传统的骨干 网络提出了巨大的挑战【2 】。传统的骨干网络使用的是s o n e t s d h ( s y n c h r o n o u s o p t i c a ln e t w o r k s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ) 技术。传统的s o n e t s d h 技术 以特定的传输速率f 2 5 g b s 或1 0 g b s ，将来渴望提高到4 0 g b s ) 在光纤中1 5 5 0 n m 附近的单个波长信道上传输数据，传输带宽的增加只能单纯依靠提高单个波长的 传输速率来实现。s o n e t s d h 技术需要电的时分复用( t d m ：t i m ed i v i s i o n m u r i p l e x i n g ) ，而电领域的处理速度由于受量子理论的限制，提高的速度有限， 目前认为4 0 g b s 是单个波长最高实用化的速率，这些都使传统的s o n e t s d h 技术越来越不能适应数据网络发展的要求。光的波分复用f w d m ：w a v e l e n g t h d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ) 技术正是顺应此潮流而生的产物1 3 】。 w d m 技术由于能充分利用光纤的巨大带宽，正在成为骨干长途网中最具吸 引力的技术。光纤的带宽可以达到几十t b s ，w d m 技术可以把光纤巨大的带宽 划分成许多不相重叠的波长信道，每个波长信道占用一个波长，波长信道的速率 在目前电信号处理的速率极限内，在光纤中可以同时传送多个波长信道的数据。 目前商用化的为每光纤3 2 个波长，最高达到1 6 0 个波长，实验室已达到1 0 0 0 个 波长【4 j 。w d m 技术的普遍应用主要得益于几点：1 光器件和系统价格的下降导 致电信骨干网络的设计产生巨大改变，在以往的设计规划中，鉴于光器件的昂贵， 都是尽量少用光器件而多用电器件，而在过去的十年中，随着光设备和系统的不 断进步，w d m 设备的价格不断下降从而推动其商业化。2 i n t e r n e t 网络中数 据业务量爆炸性的增长，使网络承运商在网络的各个部分，从接入到核心都面临 严重问题。3 w d m 技术的发展，提高了每条光纤可承载的波长数，同时每个波 长信道承载的速率也得到提高。这些都极大地推动了w d m 网络的进一步发展。 电子科技大学博士论文 9 0 年代以来，随着“信息高速公路”的建设，世界发达国家都在逐步引入w d m 设备，美国各大长途电话公司已经在其骨干网络中基本实现w d m 传输”1 。我 国从1 9 9 7 年开始引入w d m 设备，同时也在进行w d m 网络的设备的研发和制 造，目前光通信的发展已经初具规模。中国电信在多条省级光缆干线上已经使用 了w d m 技术，在2 0 0 0 - 2 0 0 4 年间又将采用w d m 技术对我国“八纵八横”光缆网 进行改造和升级【6 】。2 0 0 0 年1 0 月2 8 日，中国网通开通宽带高速互联网c n c n e t ， 该工程一期工程已建成8 4 9 0 公里，1 0 6 个中继站，贯通了东南部的1 7 个重点城 市，网络总传输带宽高达4 0 g b s 1 7 1 。目前点到点的w d m 传送技术已经成熟，并 且已经大量在长途干线和海底光缆系统中使用。已经有许多公司研制出一些成熟 的产品，如日本h i t a c h i 的a m n 6 0 0 0 、l u c e n t 的w a v e s t a ro l s 4 0 0 g 以及n o r t e l n e t w o r k s 的m u l t i - w a v e l e n g t ho p t i c a