CN106453083A - 一种从复杂dwdm网络中寻找最佳光路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从复杂DWDM网络中寻找最佳光路的方法，包括结合OSNR最大路由选择、最短距离路由选择、经过光复用站数最少路由选择得出最终路由，具体步骤为：a.根据各个OSNR参数求出两个站点之间最长光复用段OSNR最大的3条路由；b.从两个站点之间的所有路由中选择出光缆距离最短的3条路由；c.从两个站点之间的所有路由中选择出经过光复用站数最少的3条路由。通过对这9条路由分别进行权值加权得出最后的路由，本发明选出的最终路由OSNR较大、物理距离较短、跳数较少，综合最优，并可以通过调整加权值达到根据需求选择满足特定路由的目的，具有很强的灵活性并具有极高的实用和推广价值。

Description

一种从复杂DWDM网络中寻找最佳光路的方法

技术领域

本发明涉及网络规划路径选择技术，特别是涉及一种从复杂DWDM网络中寻找最佳光路的方法。

背景技术

光信噪比OSNR(Optical Signal Noise Ratio)是指光链路上的接受信号功率与其所对应的附加噪声之比，用于总体地评价光链路上的全部噪声效应，OSNR是展示光传送网络传送通道质量的一个重要指标。OSNR与光纤数字传输系统的传输误码率(BER)之间有着直接的关系；较高的OSNR配合有效的前向纠错技术可有效避免或大大降低误码率的产生。对于通信传输系统而言，具备波长分插复用功能的两个局站最长复用段的OSNR模拟值可以通过各个最小复用段的OSNR计算值计算得到。

时延作为光传送网络质量的另外一个重要性能指标包括发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。传播时延是信号在光缆中传播一定距离需要花费的时间。对于通信传输系统而言，两个局站之间的最长光复用段的最短距离可以用Floyd-Warshall算法得出。Floyd-Warshall算法(Floyd-Warshall algorithm)是解决任意两点间的最短路径的一种算法，可以正确处理最短路径问题。

通信传输系统的建设需要优化投资，若两个局站之间经过的局站数更少则传输系统的建设成本将更低。两个局站之间经过的局站数更少则信号的处理时延、排队时延也都将降低。

通信传输系统选择路由方案时，对于所选路由的OSNR指标、时延、投资都需要做综合评估。传统做法是在做通信传输系统方案选择时只考虑OSNR指标，找出最长光复用段的OSNR最大的路由作为所选路由。但此方法未考虑系统的时延以及投资成本，所以找出一种方法能得出一条能综合满足OSNR、时延、投资指标的路由显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有通信传输系统选择路由方法的缺点和不足，提供一种综合考虑OSNR、时延、投资指标的通信传输系统选路方式。

本发明系统选择出两个局站之间最长光复用段的OSNR模拟值最大的3条路由、选择出两个局站之间路由最短的3条路由并且选择出两个局站之间经过光复用站个数最少的3条路由，最终通过加权算法比较确定最终路由，具体包括如下步骤：

步骤1，确定作为起点与终点的两个局站，确定两个局站之间的所有最小光复用段与所有光放段；

步骤2，求出两个局站之间光路可达的三条光信噪比OSNR最大的路由；

步骤3，求出两个局站间光缆距离最大的三条路由；

步骤4，求出两个局站经过的光复用站最少的三条路由；

步骤5，对步骤2、步骤3和步骤4得到的一共九条路由分别进行加权，将权值最大的路由作为最终路由，即得到最佳光路。

本发明步骤1中所述两个局站指OTN(光传送网，OpticalTransportNetwork)系统中的两个具备光复用及解复用能力的局站。具备光复用及解复用能力的局站即光复用站；

本发明所述最小光复用段指两个局站之间的段落，这两个局站具备光复用及解复用能力且这个段落中不存在具备光复用及解复用能力的局站。最小光复用段可以包括多个光放段。

本发明所述光放段指光复用站与光放站之间的段落或者是两个光放站之间的段落。

所述光放站指只具备光放大能力的局站。

本发明步骤2包括如下步骤：

步骤2-1，对每一个光放段求其光信噪比OSNR计算值，统计每一个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_n，n表示最小光复用段的总数，n取值为自然数；

步骤2-2，将最小光复用段所包括的各个光放段的光信噪比OSNR计算值之和作为此最小光复用段的权值，根据最短路径算法求出从起点局站至终点局站的权值之和最小路径，权值之和最小路径以光信噪比OSNR计算值之和为权值且以最小光复用段为网格求得，权值之和最小路径的光信噪比OSNR模拟值r与其光信噪比OSNR计算值之和公式如下：

其中，m_k表示第k个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和，k取值范围为1～n，公式如下：求出光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由；

(假设两站点之间的最长复用段的光信噪比OSNR模拟值为r，因两个站点之间的与r值具有密切联系，具体公式为：故根据函数单调性，r与单调递减。故两个站点之间的m_k总和最小的3条路由即r值最大的3条路由。)

步骤2-3，计算光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由最长光复用段的等效跨段数之和，所述等效跨段数由各个光放段衰减计算得到，根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值(可根据100Gb/s DWDM密集型光波复用Dense Wavelength DivisionMultiplexing设备的类型得出光信噪比OSNR的门限值)，以决定此3条路由是否光路可达，若可达则保留此三条路由，若不可达则放弃不可达路由并返回步骤2-2，,直到得到三条可达路由a、b、c。

本发明步骤2-1中，所述光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_n，m指通过光放段损耗I、收端VOA插损J、放大器增益L、放大器噪声系数M、单波平均入纤功率N计算得出的值，此值用于求光信噪比OSNR模拟值，m的计算方法如下：

m_n＝10^(L+M-N)/10，

当光放段损耗I与收端VOA插损J的和小于20时，增益L为20；当光放段损耗I与收端VOA插损J的和大于等于20时，增益L为光放段损耗I与收端VOA插损J之和，放大器噪声系数M由放大器增益L决定，若放大器增益L小于22，则放大器噪声系数M为5.5，若放大器增益L大于等于22则放大器噪声系数M为5。

本发明步骤2-3中，所述等效跨段数的计算方法如下：

若L≤22dB，则其等效22dB跨段数量为1；

若L>22dB，则其等效22dB跨段数量为1+(L-22)*0.2；

其中L为光放段衰减值。

本发明步骤2-3中，所述根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值，以决定此3路由是否光路可达，具体方法如下：

在采用PDM-QPSK+HD-FEC技术的情况下，对大于20×22dB小于等于28×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19.5dB；对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19dB；对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥18.5dB。所述PDM-QPSK+HD-FEC指的是：Polarization DivisionMultiplexing-Quadrature PhaseShift Keyin+Hard Decision-Forward Error Correction(偏振复用正交相移键控+硬判决正向纠错)。

本发明步骤3包括：

分别计算两个局站之间每一个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，假设l_n为第n个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，根据最短路径Floyd算法依次得出两个局站之间的最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和的总和最小的三条路由d、e、f。

本发明步骤4包括：将数值1作为各个最小光复用段的权值，根据最短路径Floyd算法依次得出两个局站之间的权值的总和最小的三条路由，此三条路由即两个局站经过的光复用站最少的三条路由，记为g、h、i。

本发明步骤5包括：

步骤5-1，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中光信噪比OSNR值最大的路由的权值加80，光信噪比OSNR值次大的路由的权值加75，光信噪比OSNR值再次的路由的权值加70；

步骤5-2，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光复用站数最少的路由的权值加27，经过的光复用站数次少的路由的权值加18，经过的光复用站数再次的路由的权值加9；

步骤5-3，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光缆距离最小的路由的权值加20，经过的光缆距离次小的路由的权值加15，经过的光缆距离再次的路由的权值加10；

步骤5-4，将权值最大的路由选择为最终路由。

步骤5中的加权方式可以根据需要选择的路由的需求进行调整，如需选择光信噪比OSNR可达，并时延最小的路由，则可将相应路由光缆距离的三个权值增加。此处以满足光信噪比OSNR优先、经过光复用站数其次、光缆路由(时延)再次考虑的方式设定权值。因这种选路方式可以很方便通过计算机进行计算，故此方式具有很强的应用性。

光缆路由总长指的是所选路由的各个光复用段实际光缆长度之和。

本发明克服了单纯依靠选择两个局站OSNR最大路由或者单纯选择两个局站距离最短路由等方法所存在的缺陷，优化了传输网络的路由选择方法。

所述最长复用段光信噪比OSNR模拟值指两个局站之间的最长光复用段光信噪比OSNR的模拟仿真值，若此值满足100Gb/s DWDM设备的光信噪比OSNR门限，则此路由中包括的所有光复用段都满足100Gb/s DWDM设备的光信噪比OSNR门限。

所述最长复用段光信噪比OSNR模拟值最大的3条路由指利用Floyd-Warshall算法得出的OSNR模拟值的总和最大、次大等3条路由。

本发明所述OSNR最大路由选择包括：利用OSNR中间值作为参数，选择出DWDM网络中两个局站的最长光复用段的OSNR最大路由。所述最短距离路由选择包括：利用距离作为参数，选择出DWDM网络中两个站点距离最小的路由。

有益效果：本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明一种从复杂DWDM网络中找寻起点至终点最佳光路的方法，可以选出两个局站之间的最长光复用段的OSNR最大的3条路由并判断此3条路由是否光路可达；

(2)本发明可以选出两个局站之间的物理距离最短的3条路由，使得光传输时延达到最小；

(3)本发明可以选出两个局站之间经过的光复用站最少的3条路由，使得所选路由经过的光复用站数最少投资最少；

(4)本发明通过对两个局站之间的最长光复用段OSNR值最大、次大、再次三方面设定权值，通过对两个局站之间物理距离最小、次小、再次三方面设定权值，通过对两个局站之间经过的光复用站数最少、次少、再次三方面设定权值，通过比较9条路由分别的权值之和得出最终的路由。此路由将根据路由需求权值，得出满足使用人需求的路由，如可以得出OSNR可达且较优、经过光复用站较少情况下的时延最小路由；或者可以得出时延较小且时延较优、经过光复用站较少情况下的OSNR最大路由；也可以得出OSNR可达且较优、时延较小且时延较优情况下的经过光复用站最少的路由等等。这都可以通过配置权值，并编程计算得到。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明方法流程图。

图2是利用python以及tkinter编程得出的结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明包括如下步骤：

步骤1，确定作为起点与终点的两个局站，确定两个局站之间的所有最小光复用段与所有光放段；

步骤2，求出两个局站之间光路可达的三条光信噪比OSNR最大的路由；

步骤3，求出两个局站间光缆距离最大的三条路由；

步骤4，求出两个局站经过的光复用站最少的三条路由；

步骤5，对步骤2、步骤3和步骤4得到的九条路由分别进行加权，将权值最大的路由作为最终路由，即得到最佳光路。

本发明步骤2包括如下步骤：

步骤2-1，对每一个光放段求其光信噪比OSNR计算值，统计每一个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_n，n表示最小光复用段的总数，n取值为自然数；

步骤2-2，将最小光复用段所包括的各个光放段的光信噪比OSNR计算值之和作为此最小光复用段的权值，根据最短路径Floyd-Warshall算法求出从起点局站至终点局站以光信噪比OSNR计算值之和为权值、最小光复用段为网格的权值之和最小路径f1，第n个最小光复用段的光信噪比OSNR模拟值r_n与其光信噪比OSNR计算值之和m_n单调递减，权值之和最小路径的光信噪比OSNR模拟值r与其光信噪比OSNR计算值之和公式如下：

其中，m_k表示第k个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和，k取值范围为1～n，求出光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由；＝58-10*LOG10()(假设两站点之间的最长复用段的光信噪比OSNR模拟值为r，因两个站点之间的与r值具有密切联系，具体公式为：故根据函数单调性，r与单调递减。故两个站点之间的m_k总和最小的3条路由即r值最大的3条路由。)

步骤2-3，计算光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由最长光复用段的等效跨段数之和，所述等效跨段数由各个光放段衰减计算得到，根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值(可根据100Gb/s DWDM密集型光波复用Dense Wavelength DivisionMultiplexing设备的类型得出光信噪比OSNR的门限值)，以决定此3条路由是否光路可达，若可达则保留此三条路由，若不可达则放弃不可达路由并返回步骤2-2，,直到得到三条可达路由a、b、c。

本发明步骤2-1中，所述光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_nm指通过光放段损耗I、收端VOA插损J、放大器增益L、放大器噪声系数M、单波平均入纤功率N计算得出的值，此值用于求光信噪比OSNR模拟值，计算方法如下：

m_n＝10^(L+M-N)/10，

当光放段损耗I与收端VOA插损J的和小于20时，增益L为20；当光放段损耗I与收端VOA插损J的和大于等于20时，增益L为光放段损耗I与收端VOA插损J之和，放大器噪声系数M由放大器增益L决定，若放大器增益L小于22，则放大器噪声系数M为5.5，若放大器增益L大于等于22则放大器噪声系数M为5。

本发明步骤2-3中，所述等效跨段数的计算方法如下：

若L≤22dB，则其等效22dB跨段数量为1；

若L>22dB，则其等效22dB跨段数量为1+(L-22)*0.2；

其中L为光放段衰减值。

本发明步骤2-3中，所述根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值，以决定此3路由是否光路可达，具体方法如下：

在采用PDM-QPSK+HD-FEC技术的情况下，对大于20×22dB小于等于28×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19.5dB；对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19dB；对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥18.5dB。

本发明步骤3包括：

分别计算两个局站之间每一个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，假设l_n为第n个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，根据最短路径Floyd算法依次得出两个局站之间的最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和的总和最小的三条路由d、e、f。

本发明步骤4包括：将数值1作为各个最小光复用段的权值，根据最短路径Floyd算法依次得出两个局站之间的权值的总和最小的三条路由，此三条路由即两个局站经过的光复用站最少的三条路由，记为g、h、i。

本发明步骤5包括：

步骤5-1，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中光信噪比OSNR值最大的路由的权值加80，光信噪比OSNR值次大的路由的权值加75，光信噪比OSNR值再次的路由的权值加70；

步骤5-2，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光复用站数最少的路由的权值加27，经过的光复用站数次少的路由的权值加18，经过的光复用站数再次的路由的权值加9；

步骤5-3，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光缆距离最小的路由的权值加20，经过的光缆距离次小的路由的权值加15，经过的光缆距离再次的路由的权值加10；

步骤5-4，将权值最大的路由选择为最终路由。

步骤5中的加权方式可以根据需要选择的路由的需求进行调整，上述需求调整指：通过对两个局站之间的最长光复用段OSNR值最大、次大、再次三方面设定权值，通过对两个局站之间物理距离(所述物理距离指两个局站之间的所选路由的光缆长度距离。)最小、次小、再次三方面设定权值，通过对两个局站之间经过的光复用站数最少、次少、再次三方面设定权值，通过比较9条路由分别的权值之和得出最终的路由。此路由将根据路由需求权值，得出满足使用人需求的路由，如可以得出OSNR可达且较优、经过光复用站较少情况下的时延最小路由；或者可以得出时延较小且时延较优、经过光复用站较少情况下的OSNR最大路由；也可以得出OSNR可达且较优、时延较小且时延较优情况下的经过光复用站最少的路由等等。上述权利要求书中的权值选取是基于实验结果的调优选取的，因根据不同的需求可以变换不同的权值，所以权值并不是一定的，可以根据需求修改，本文是提供了一种思路。不同的需求可以通过配置权值，并编程计算得到结果，如图2所示为本实施例利用python以及tkinter编程得出的结果图。图2中的各个大写字母表示了各个光复用局站的代号，通过在程序界面输入起点的局站代号、终点的局站代号，以及需要开通的业务数，通过后台计算可以得出最小时延路径经过的光复用局站、次小时延路径经过的光复用局站、最大的OSNR路径经过的光复用局站、次大的OSNR路径经过的光复用局站，然后通过后台的权值计算可以得出时延最小且OSNR最大路径。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

本发明提供了一种从复杂DWDM网络中寻找最佳光路的方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种从复杂DWDM网络中寻找最佳光路的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，确定作为起点与终点的两个局站，确定两个局站之间的所有最小光复用段与所有光放段；

步骤2，求出两个局站之间光路可达的三条光信噪比OSNR最大的路由；

步骤3，求出两个局站间光缆距离最大的三条路由；

步骤4，求出两个局站经过的光复用站最少的三条路由；

步骤5，对步骤2、步骤3和步骤4得到的一共九条路由分别进行加权，将权值最大的路由作为最终路由，即得到最佳光路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述两个局站指OTN光传送网系统中的两个具备光复用及解复用能力的局站，具备光复用及解复用能力的局站即光复用站；

所述最小光复用段指两个局站之间的段落，且这个段落中不存在其他具备光复用及解复用能力的局站；

所述光放段指光复用站与光放站之间的段落或者是两个光放站之间的段落；

所述光放站指只具备光放大能力的局站。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：

步骤2-1，对每一个光放段求其光信噪比OSNR计算值，统计每一个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_n，n表示最小光复用段的总数，n取值为自然数；

步骤2-2，将最小光复用段所包括的各个光放段的光信噪比OSNR计算值之和作为此最小光复用段的权值，根据最短路径算法求出从起点局站至终点局站的权值之和最小路径，权值之和最小路径以光信噪比OSNR计算值之和为权值且以最小光复用段为网格求得，权值之和最小路径的光信噪比OSNR模拟值r与其光信噪比OSNR计算值之和公式如下：

$r=58-10*LOG10\left({\mathrm{\Σ}}_1^n{m}_k\right),$

其中，m_k表示第k个最小光复用段包括的光放段的光信噪比OSNR计算值之和，k取值范围为1～n，求出光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由；

步骤2-3，计算光信噪比OSNR模拟值最大的三条路由最长光复用段的等效跨段数之和，所述等效跨段数由各个光放段衰减计算得到，根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值，以决定此3路由是否光路可达，若可达则保留此三条路由，若不可达则放弃不可达路由并返回步骤2-2，直到得到三条可达路由a、b、c。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-1中，所述光放段的光信噪比OSNR计算值之和m_n指通过光放段损耗I、收端VOA插损J、放大器增益L、放大器噪声系数M、单波平均入纤功率N计算得出的值，此值用于求光信噪比OSNR模拟值，计算方法如下：

m_n＝10^(L+M-N)/10，

当光放段损耗I与收端VOA插损J的和小于20时，增益L为20；当光放段损耗I与收端VOA插损J的和大于等于20时，增益L为光放段损耗I与收端VOA插损J之和，放大器噪声系数M由放大器增益L决定，若放大器增益L小于22，则放大器噪声系数M为5.5，若放大器增益L大于等于22则放大器噪声系数M为5。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2-3中，所述等效跨段数的计算方法如下：

若L≤22dB，则其等效22dB跨段数量为1；

若L>22dB，则其等效22dB跨段数量为1+(L-22)*0.2；

其中L为光放段衰减值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2-3中，所述根据等效跨段数决定光信噪比OSNR判决门限值，以决定此3路由是否光路可达，具体方法如下：

在采用PDM-QPSK+HD-FEC技术的情况下，对大于20×22dB小于等于28×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19.5dB；对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥19dB；对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，要求OSNR≥18.5dB。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3包括：

分别计算两个局站之间每一个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，假设l_n为第n个最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和，根据最短路径算法依次得出两个局站之间的最小光复用段包括的光放段的光缆距离之和的总和最小的三条路由d、e、f。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤4包括：将数值1作为各个最小光复用段的权值，根据最短路径算法依次得出两个局站之间的权值的总和最小的三条路由，此三条路由即两个局站经过的光复用站最少的三条路由，记为g、h、i。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤5包括：

步骤5-1，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中光信噪比OSNR值最大的路由的权值加80，光信噪比OSNR值次大的路由的权值加75，光信噪比OSNR值再次的路由的权值加70；

步骤5-2，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光复用站数最少的路由的权值加27，经过的光复用站数次少的路由的权值加18，经过的光复用站数再次的路由的权值加9；

步骤5-3，将a、b、c、d、e、f、g、h、i九条路由中经过的光缆距离最小的路由的权值加20，经过的光缆距离次小的路由的权值加15，经过的光缆距离再次的路由的权值加10；

步骤5-4，将权值最大的路由选择为最终路由。