DE69731954T2 - Verfahren zur optimierung eines überwiegend optischen netzes - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von Optimierungsproblemen, die während der Entwicklung eines überwiegend optischen ATM-Netzes auftreten.
  • Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Die Technik zum Finden neuer Lösungen zum Entwickeln von Netzen basierend auf einem asynchronen Übertragungsmode (ATM = Asynchronous Transfer Mode) oder auf vollständig optischen Netzen (AON = All Optical Networks) ist ein schnell wachsender Forschungsbereich im Telekommunikations- und Computergeschäft. Sowohl ATM als auch AON haben eigene Methoden zum Vereinfachen eines Netzmanagements und -vermittelns. Während ATM-Netze das VP-(Virtual Path = virtueller Pfad)-Konzept anwenden, d. h. viele Verbindungen, die einen gemeinsamen Pfad in einem Teil des Netzes haben, werden miteinander behandelt (gemanagt, geschaltet bzw. vermittelt), ordnen die AONs die Wellenlängenverbindungen auf eine derartige Weise zu, dass Verbindungen derselben Wellenlänge miteinander ohne irgendeine elektrische Verarbeitung während der Übertragung gehandhabt werden. Optische Netze werden einen Wellenlängenmultiplex (WDM = Wavelength Division Multiplexing) und speziell entwickelte Algorithmen lassen aufgrund einer räumlichen Wiederverwendung von Wellenlängen eine Systemkapazität hoher Dichte bzw. eine hohe Gesamtsystemkapazität zu.
  • Eine bekannte Idee (Mukherjee, Ramamurthy und Banerjee, "Some principles for designing a wide-area optical network" IEEE 1994, S. 110–119) besteht im Kombinieren der Technologie von AONs mit der ATM-Technik. Durch Verwenden von optischen Verstärkern und Schaltern in einem überwiegend optischen ATM-Netz kann die Anzahl von opto-elektrischen Umwandlungen signifikant reduziert werden, was zu einer besseren Signalqualität und niedrigeren Verzögerungen führt, aber es gibt vom Gesichtspunkt eines ATM aus ein Problem: die VPI/VCI-Modifikation im Zellenanfangsblock wird unmöglich. Die Wellenlängenmultiplex-(WDM-)Technik bietet eine gute Ausnutzung der Faser, aber die Übertragungskapazität wird in gleiche Teile (Kanäle) aufgeteilt, die durch die verwendeten Wellenlängen definiert sind. Aufgrund dieser aufgeteilten Kapazität hat das statistische Multiplexen (SM = statistical multiplexing), welches ein weiterer Vorteil des ATM ist, Grenzen. SM kann kurz als die Verstärkung bzw. der Gewinn beschrieben werden, die bzw. der dann erreicht wird, wenn man Kanäle mit einem datenübertragungsblocklastigen Verkehr miteinander in einen Kanal dynamisch multiplext, um dadurch diejenigen leeren Zeitschlitze zu eliminieren, die aufgrund der Datenübertragungsblocklastigkeit in den Kanälen auftreten können. Je größer die Kapazität ist, um so niedriger ist die effektive Bandbreite, weshalb die Betriebsmittelausnutzung effizienter ist.
  • Ein Kombinieren der Technologie von AONs mit der ATM-Technik bringt aufgrund des Verlustes eines SM einen Verlust an Leistungsfähigkeit mit sich. Der Gesamteffekt ist aufgrund der verbesserten Leistungsfähigkeit, die von dem vereinfachten VP-Management kommt, dennoch ein Gewinn.
  • Eine Verwendung dieser kombinierten Technik impliziert sowohl Vorteile als auch Nachteile. Die Nachteile sind, dass das Schalten auf drei unterschiedlichen Ebenen durchgeführt werden muss (anstelle von zweien), nämlich: 1. ein reines optisches Schalten für VPLs; 2. ein VP-Schalten (Querverbindungen), wo das Schalten auf der Basis von VPIs durchgeführt wird (VPIs werden geändert); 3. ein VC-Schalten. Die Entwicklungsprozedur ist rechenmäßig schwer, da die Komplexität etwa bei der Anzahl von verfügbaren Wellenlängen zu der Potenz der Anzahl von Knoten im Netz liegt. Der Hauptvorteil ist dennoch, dass viele optoelektrische Umwandlungen vermieden werden können, so dass weniger CCs erforderlich sind, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert wird.
  • Es gibt ein diesbezügliches Problem, wie die Architektur von Systemen wie diesem optimal zu machen ist, d. h. wenn beispielsweise Fernnetze entwickelt werden, muss man eine vollständige logische Verbindungsfähigkeit zwischen den Knoten im Netz annehmen und versuchen, Optimierungsalgorithmen für ein bestes Ausnutzen der begrenzten Anzahl von Wellenlängen zu finden, um eine hohe Gesamtsystemkapazität zu erreichen, und zwar aufgrund einer räumlichen Wiederverwendung von Wellenlängen.
  • Die Architektur, die in dem IEEE-Dokument verwendet wird, ist eine Kombination aus wohlbekannten Ansätzen eines "Einzelsprungs" und eines "Mehrfachsprungs", wie sie in vielen anderen WDM-Netzen/Vorschlägen verwendet werden. Das Dokument behandelt eine Optimierung der Kosten, eine Effizienz und einen Durchsatz des Führungsknotens durch eine theoretische Analyse. Die Optimierung ist hier in zwei Schritte aufgeteilt, mit dem Ziel eines Minimierens der durchschnittlichen Nachrichtenverzögerung, die durch eine Übertragung verursacht wird: 1. Sie finden eine virtuelle Topologie und bilden sie in die gegebene physikalische ab; und 2. Ein Zuordnen der Wellenlängen zu Verbindungen der virtuellen Topologie. Diese Technik bringt hervor, dass die VP-Entwicklung bereits im Schritt Eins durchgeführt ist, was bedeutet, dass die Optimalitätskriterien verschlechtert werden könnten und die Verzögerungen sich erhöhen könnten, da das Dokument dann, wenn es mehr End-zu-End-Ströme auf einer physikalischen Verbindung als die zulässige Anzahl von Wellenlängen gibt, ein Zurückführen bzw. Umleiten bzw. erneutes Führen von einem dieser Ströme vorschlägt. Somit wird die durchschnittliche Verzögerung erhöht, wenn die Wellenlängenzuordnung und die Bildung einer virtuellen Topologie geteilt werden.
  • Im Patent US-A-4,736,363 ist eine pfadorientierte Führungsstrategie für Paketschaltnetze mit internen End-zu-End-Protokollen offenbart. Ein Algorithmus für einen verteilten schleifenfreien kürzesten Pfad ordnet einen Pfadidentifizierer zu einem Pfad zu, wenn er erzeugt ist. Der Identifizierer bleibt während kürzester Pfadänderungen gültig. Das Netz besteht aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Paketschaltern, die jeweils vier Informationstabellen haben, und zwar unter anderem eine Führungstabelle. Die Führungstabelle bei jedem Schalter wird durch den Pfadidentifizierer indexiert. Dieser Identifizierer wird jedem Paket bei dem Quellenpaketschalter zugeordnet und wird durch das Paket getragen, wenn es das Netz zum Zielortschalter durchquert. Der Pfadidentifizierer wird bei jedem durchquerten Paketschalter aktualisiert.
  • Zusammenfassung
  • Ein Kombinieren von ATM-Netzen mit einem nur optischen Netz (AON) ist eine eher neue Technik mit Nachteilen und Vorteilen. Hier versuchen wir, die virtuelle Topologie eines optimalen ATM-Netzes an einer Spitze eines AON zu entwickeln. Das Optimalitätskriterium bezieht sich hier auf ein Machen des ATM-Netzes "so optisch" wie möglich, was bedeutet, dass wir so lange Lichtpfade wie möglich im Netz wünschen, ohne die Wellenlänge ändern zu müssen, d. h. die Gesamtanzahl von nötigen Wellenlängenänderungen im Netz sollte so wenig wie möglich sein, um dadurch die Notwendigkeit für die Lichtpfade zu minimieren, in Querverbindungen (CCs) einzutreten. Diese Idee löst das Problem durch ein Verfahren zum Finden eines optimalen Führens der VPCs, so dass das Ausmaß eines VP-Schaltens maximal reduziert werden kann, und offenbart ein solches Verfahren. In ATM-Netzen ist eine End-zu-End-Verbindung zu einer VCC (virtuellen Kanalverbindung) zugeordnet. Eine oder mehrere VCCs werden bei einer VP-Verbindung (VPC) eingerichtet, die aus einer oder mehreren VP-Verbindungen (VPL) entlang dem Pfad der VCC gebildet ist. Die VPL besteht aus einer oder mehreren VPs, die verkettet sind. Somit ist VP ein "Bündel" von VCCs entlang einer physikalischen Verbindung.
  • Entlang einer VPL wird VPI/VCI nicht geändert. Daher wird keine elektrische Verarbeitung entlang der VPL benötigt, was auch die Aufgabe bei der Erfindung ist. Da keine elektrische Verarbeitung entlang einer VPL benötigt wird, kann dieselbe Wellenlänge allen ihrer Komponenten, d. h. VPs, zugeordnet werden. In diesem Fall werden die VPCs, die diese VPLs verwenden, nicht in die Querverbindungen (CCs) eintreten müssen. Sie können durch passive optische Schalter geschaltet werden. Da die Grenze bezüglich der Verarbeitungskapazität von CCs von der internen Busgeschwindigkeit abhängt, realisiert ein Anwenden eines ATM-Netzes an dem obersten Ende eines AON die Verwendung von viel größeren Netzen. Die Aufgabe besteht im Tragen der Zellen durch die virtuelle Topologie soweit es möglich ist in dem optischen Bereich. Ein Weiterleiten eines Pakets von Lichtpfad zu Lichtpfad wird über ein elektronisches Schalten durchgeführt, wenn es erforderlich ist.
  • Wenn wir ein Fernnetz entwickeln, muss eine vollständige logische Verbindungsfähigkeit angenommen werden, was bedeutet, dass jeder Knoten dazu fähig sein muss, mit jedem anderen Knoten im Netz zu verbinden. Im Allgemeinen besteht die Entwicklung aus drei Problemen, die optimal zu lösen sind: 1. Führen der VPCs; 2. Teilen von ihnen in VPLs; 3. Dimensionieren der VPLs. Diese Probleme hängen voneinander ab. Wenn unser Modell angewendet wird, kann das dritte Problem entspannt werden, und statt dessen haben wir eine Beschränkung: keine der VPL-Kapazitäten sollte die Teil-(Kanal-)Kapazität übersteigen. Die Erfindung schlägt ein Zweiphasenverfahren zum Erreichen einer Optimalität so oft wie möglich vor, wobei die erste Phase ein Finden von einem (oder zweien für Zuverlässigkeitszwecke) Knoten- und -Scheitelpunkt-Trennpfades (Pfaden) für jedes Knotenpaar und ein Zuordnen von Kapazitäten gemäß ihrem Verkehr zu ihnen. Die Aufgabe besteht im Minimieren der gesamten Netzkosten beim Führen der VPCs. Dies fordert Eingangsparameter, wie beispielsweise eine Position von Knoten, geschätzte Verkehrsanforderungen zwischen Knoten und die Kosten zum Aufbauen von physikalischen Verbindungen zwischen ihnen, wenn wir das Netz entwickeln; oder geschätzte Verkehrsanforderungen zwischen den Knoten und der physikalischen Topologie mit gegebenen Kapazitäten, wenn wir die VPCs umleiten. Der zweite Teil des Verfahrens enthält ein Trennen von Pfaden zwischen Knotenpaaren in Sequenzen und Verknüpfen von diesen Sequenzen in VPLs und ein Zuordnen einer Wellenlänge zu ihnen. Die Betonung wird auf diesen zweiten Teil gelegt. Die zu minimierende Aufgabe ist hier die Gesamtanzahl von Trennungen einer VPC, oder in anderen Worten ein Minimieren der Anzahl von VPLs entlang einer VPC. Es kann mathematisch als beschränktes diskretes Optimierungsproblem ausgedrückt werden, welches durch eine stochastische Optimierung gelöst werden kann (z. B. einen simulierten Vergütungs- oder einen genetischen Algorithmus). Die Neuheit der Erfindung liegt in dem Zweistufenmodell als Gesamtheit und insbesondere im zweiten Schritt mit der Aufgabe der Optimierung der Beschränkungen, d. h. der Formulierung des Problems, und darin, wie eine stochastische Optimierung auf dieses Problem anzuwenden ist, d. h. wie das Modell an den Optimierungsalgorithmus angepasst wird, um ein optimales Netz mit einem Minimum an Verwendung einer elektrischen Verarbeitung zu erhalten.
  • Das Verfahren ergibt die optimale virtuelle Topologie gleichzeitig mit der Wellenlängenzuordnung! Weiterhin erhöht es die Übertragungsverzögerungen im Netz nicht, weil wir einige der Ströme verbinden, wenn genügend Kapazität verfügbar ist, anstelle eines Umlenkens von einem der Ströme, was beim Stand der Technik nötig ist, wenn die Anzahl von Strömen auf einer physikalischen Verbindung größer als die Anzahl von verfügbaren Wellenlängen ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben werden, wobei:
  • 1 ein Beispiel eines Netzes mit sechs Knoten mit seiner physikalischen und virtuellen Topologie optimiert gemäß der Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Zum Vereinfachen der Darstellung der Idee und des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in 1 ein Beispiel eines Netzes gezeigt. Die Zeichnung zeigt das optimale ATM-Netz mit sechs Knoten 1116 über einem optischen Netz 1, das einen Wellenlängenmultiplex WDM oder einen Raummultiplex, Raum-DM verwendet. Die Anzahl von Knoten und der physikalische Abstand ist natürlich beliebig, und das gezeigte Verfahren ist nicht auf ein Netz mit der physikalischen Topologie von derjenigen in der Zeichnung beschränkt. Die Knoten der 1 sind durch sieben physikalische Verbindungen 28 miteinander verbunden, wie es in der Figur gesehen wird. Bei diesem Beispiel nehmen wir eine vollständige logische Verbindungsfähigkeit und drei unterschiedliche Wellenlängen a, b und c an. Mit der gegebenen physikalischen Topologie erhalten wir 15 VPCs: sieben einer Länge Eins (22; 26; 29; 31; 35; 39; 43), sechs einer Länge Zwei (21 und 25; 24 und 44; 27 und 28; 32 und 36; 30 und 34; 37 und 40) und zwei einer Länge Drei (23 und 45 und 41; 33 und 38 und 42). Insgesamt haben wir zehn "Sprünge", d. h. das Durchlaufen eines Knotens auf dem Weg von dem Ursprungsknoten zu dem Zielortknoten, wo eine elektrische Verarbeitung (ein neues Zuordnen und ein neues Multiplexen einer Wellenlänge) benötigt werden könnte, wenn nicht das Optimierungsverfahren gemäß der Erfindung, wie es nachfolgend gezeigt ist, die Anzahl von Sprüngen reduziert hätte. Das vorgeschlagene Optimierungsverfahren hat die Anzahl von Sprüngen, die durch Querverbindungen (CCs) verarbeitet werden, bei diesem Beispiel von 10 auf 4 reduziert. Diejenigen Stellen 50, 60, 70, 80, wo die Ströme gemischt werden und wo wir eine elektrische Verarbeitung und eine Pufferung benötigen, sind in 1 gezeigt.
  • Unter einer Vorgabe der Position der Knoten, der Verkehrsmatrix, der physikalischen Verbindungen und ihrer Kapazitäten beginnen wir mit dem ersten Schritt des Verfahrens, der ein Führen der Ursprungs-Zielort-Knotenpaare oder VPCs am obersten Ende des physikalischen Netzes basierend auf irgendwelchen Optimalitätskriterien ohne irgendwelche Beschränkungen in Bezug auf die optische Art der physikalischen Schicht, z. B. kürzester Pfad, am wenigsten belasteter Pfad, oder durch den Flussführungsalgorithmus mit Mehrfachnutzen enthält. Dieser Schritt enthält nichts Neues, so dass er nicht weiter erklärt werden wird, außer dass angegeben wird, dass dann, wenn anfangs die physikalischen Verbindungen und ihre Kapazitäten nicht gegeben sind, wir auch irgendwelche bekannten Optimalitätskriterien für diesen Parameter annehmen können. Jedoch selbst dann, wenn der Schritt Eins allein stehend nicht wichtig ist, ist er in Kombination mit dem zweiten Schritt wichtig, da er sicherstellt, dass eine Optimalität beim Anwenden von Schritt Zwei nicht verschlechtert wird. Vor einer gründlichen Beschreibung von Schritt Zwei ist es wichtig, die vielen Abkürzungen zu klären und zu definieren, welche die ATM-Technologie hervorbrachte.
  • Die Wege werden in Grundbaueinheiten aufgeteilt, die wir bei dieser Anmeldung mit bbus abkürzen, – jede Länge von einer physikalischen Verbindung, anders ausgedrückt eine physikalische Verbindung, ist eine Gruppe von bbus. Somit gibt es in 1 insgesamt 25 bbus, die von 21 bis 45 nummeriert sind. Die Vereinigung von allen physikalischen Verbindungen 28 und den Knoten 1116 ist das Netz 1. Eine Untergruppe von einer physikalischen Verbindung ist VP (bbus derselben Wellenlänge), z. B. 34, 35 und 37. Daher ist eine physikalische Verbindung eine Vereinigung von VPs. VPs sind getrennte Gruppen. Die VPs bedecken bzw. versorgen alle bbus einer physikalischen Verbindung. Eine serielle Gruppierung (Vereinigung) von (einem oder mehreren) VPs (derselben Wellenlänge) ist eine VPL. Eine serielle Gruppierung von (einer oder mehreren VPLs) ist eine VPC. Ein Beispiel wird dies einfacher machen: Die untere rechte Verbindung 8 in der 1 enthält fünf bbus 3438, aber es gibt nur drei VPs. Die VPC der Wellenlänge b zwischen Knoten 14 und 13, die die Verbindung 8 durchläuft, besteht aus einer einzigen VPL, die aus drei VPs 33, 38 und 42 besteht, und eine andere VP an der Verbindung 8 ist die VP der Wellenlänge c, die aus einer parallelen Begrenzung von drei bbus 34, 35 und 37 besteht. Die bbu 34 ist ein Teil einer VPC zwischen Knoten 12 und 16 und ist eine aus nur einer VP aufgebaute VPL. Da diese VPC eine Wellenlänge ändert, gibt es eine Notwendigkeit für eine elektrische Verarbeitung (Querverbindung) im Knoten 15. Die Querverbindung ist durch ein Bezugszeichen 70 visualisiert. Für das Knotenpaar 15 und 16, die durch die einzelne bbu 35 verbunden sind, ist die VP der Wellenlänge c eine VPL und eine VPC zur gleichen Zeit. Die VPLs sind die wichtigsten Aufbaublöcke, da sie die parallele und serielle Gruppierung von bbus sind, die keinerlei Verarbeitung benötigen. Die VPCs beschreiben nur eine Sequenz von VPLs, die durch einen Punkt-zu-Punkt-Strom verwendet werden.
  • Der zweite Schritt basiert wie gesagt auf einem beliebigen ersten Schritt und trennt Pfade zwischen Knotenpaaren in Sequenzen und vereinigt die Sequenzen in VPLs, die ihnen eine Wellenlänge zuordnen. Das Problem wächst mit der Anzahl von Knoten und der Anzahl von verfügbaren Wellenlängen schnell an. Bereits bei dem in 1 angegebenen Beispiel mit sechs Knoten und drei verfügbaren Wellenlängen und 25 bbus besteht der Zustandsraum aus 3^25 unterschiedlichen Zuständen. Somit ist das Problem für ein solches kleines Beispiel extrem komplex. Gemäß der Idee wird das Problem signifikant reduziert werden, wenn der Zustandsraum durch Beginnen mit einem Zuordnen von ein und derselben Wellenlänge zu allen logischen Verbindungen der Länge 1 zwischen benachbarten Knoten verengt wird. In 1 ist dies durch bbu 22; 26; 29; 31; 35; 39; 43 dargestellt, denen allen die Wellenlänge c zugeordnet worden ist. Diese Zuordnung verschlechtert die Allgemeinheit des Modells nicht, selbst wenn sie sie vereinfacht. Die gesamte Komplexität wird 3^7 mal niedriger sein: 3^18. Das Problem beginnt nun Form anzunehmen. Um mit dem Schritt Zwei im Modell fortzufahren, wird eine mathematische Formulierung des durch das Verfahren zu lösenden Problems benötigt. Auf diese erste Weise, die nachfolgend beschrieben ist, wird eine nicht deterministische globale Optimierung, wie z. B. ein simuliertes Tempern bzw. Ausglühen mit einem "Kühlungszeitplan" oder ein genetischer Algorithmus oder eine Tabellensuche, zum Erhalten der Objektfunktion verwendet, die im Minimieren der Gesamtanzahl von VPLs (Minimieren der Anzahl von Sprüngen für jede VPC) besteht. Nachfolgend ist gemäß der Erfindung gezeigt, wie das Problem formuliert werden kann, um durch ein simuliertes Tempern gelöst zu werden.
  • Die Eingaben sind: Die physikalische Topologie; Einer oder mehrere optimal gewählte Pfade; Die Anzahl von Wellenlängen, die durch eine jeweilige Faser unterstützt werden; Eine geschätzte Verkehrsanforderung zu einer Geschäftszeit für jedes Knotenpaar; Die Übertragungskapazität der Faser für eine jeweilige Wellenlänge. Der Algorithmus wird folgende Ausgaben ergeben: VPs, d. h. die parallele Bündlung bzw. Begrenzung von bbus; VPLs, d. h. die serielle Bündlung von VPs entlang einer VPC und die zu jeder einzelnen VPL zugeordnete Wellenlänge. Es gibt eine Anzahl von Beschränkungen, die nicht verletzt werden dürfen: Die Anzahl von Wellenlängen/Verbindungen kann den gegebenen Wert nicht übersteigen; Eine Übertragungskapazität jeder Wellenlänge sollte nicht überschritten werden; Eine maximale Anzahl von Sprüngen entlang einer VPC kann beschränkt werden. Der Algorithmus sucht seinen Weg zu einem globalen Optimum durch Machen von "elementaren Bewegungen", die in diesem Fall im Ändern der Wellenlänge eines beliebigen bbu im Netz bestehen. Es kann mehrere globale Optima geben. Eine elementare Bewegung ist hier als Ändern der Wellenlänge einer beliebigen bbu definiert, und prüft, ob die VPs in benachbarten Verbindungen mit einer VPL verkettet werden können oder nicht. Wenn sie von derselben Wellenlänge sind und wenn alle bbus von dieser Wellenlänge beide Verbindungen kreuzen, dann verketten wir diese VPs in eine VPL. Nachdem wir die Objektfunktion auswerten: zählen wir die Gesamtanzahl von VPLs und dann, wenn die Beschränkungen verletzt sind, fügen wir einen Schuldausdruck hinzu. Während eines Versuchens, die Objektfunktion zu minimieren, werden die Zustände, wo eine Schuld hinzugefügt ist, mit niedrigeren und niedrigeren Wahrscheinlichkeiten akzeptiert. Dies ist aufgrund des "Kühlens" beim simulierten Tempern so. Beim simulierten Tempern führen wir elementare Bewegungen zufällig durch. Wenn die Objektfunktion einen besseren Wert als im vorherigen Schritt hat, wird sie mit einer höheren Wahrscheinlichkeit angenommen, und wenn sie schlechter ist, mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit. Ein Akzeptieren bzw. Annehmen eines Zustands bedeutet, dass wir uns in den nächsten Schritt des Algorithmus zu einem der Nachbarn (benachbarten Zustände in dem mehrdimensionalen Zustandsraum) von diesem Zustand bewegen werden. Während eines Durchführens eines Kühlens werden alle Zustände zu Beginn mit nahezu derselben Wahrscheinlichkeit akzeptiert; am Ende wird die Wahrscheinlichkeit einer Akzeptanz nahezu deterministisch: eine bessere Bewegung wird akzeptiert, eine schlechtere wird zurückgewiesen.
  • Beim Anwenden eines simulierten Temperns (mit einem Kühlungszeitplan) haben Tests gezeigt, dass wir Ergebnisse in etwa 10^4 Schritten erlangen. Dieses Ergebnis ist ein globales Optimum mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 0,8. Wenn wir die gesamte Prozedur 10 mal wiederholen, wird die Wahrscheinlichkeit zum Finden eines globalen Optimums 1 – (10^-7) sein.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindungsschritte Eins und Zwei würde die Optimierungsprozedur genauso gut arbeiten, wenn wir anstelle eines Habens von mehreren Wellenlängen mehrere Fasern hätten (d. h. einen Raummultiplex anstelle von WDM). Dies würde eine Verwendung von Kabeln implizieren, die mehrere Fasern enthalten, und eine Verwendung derselben Wellenlänge im gesamten Netz. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel würde dies bedeuten, dass jede physikalische Verbindung 28 drei Fasern enthalten würde. Das gesamte Beispiel würde genau äquivalent wie das oben beschriebene sein, mit dem Unterschied, dass die drei Wellenlängen a, b und c stattdessen drei unterschiedliche Fasern bezeichnen würden, wobei jede dieselbe Wellenlänge verwendet. Eine VP würde dann als eine Faser in einer physikalischen Verbindung definiert sein. Zwischen Fasern von unterschiedlichen physikalischen Verbindungen kann ein optisches Schalten auf einfache Weise durchgeführt werden. Ein natürlicher Grund besteht dann darin, dass dann, wenn wir eine VPL aus mehreren VPs (Fasern) bilden, kein Verkehrsstrom bei Knoten zwischen diesen VPs eintreten oder austreten kann.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Bilden einer virtuellen Topologie einer ATM-Schicht, wobei die ATM-Schicht über ein physikalisches Netz (1) mit einem optischen Wellenlängenmultiplex (WDM = Wavelength Division Multiplexing) als physikalische Schicht getragen wird, wobei anfangs wenigstens folgendes gegeben ist: eine Position von Knoten (1116); eine Verkehrsmatrix; und eine Anzahl von Wellenlängen (a, b, c), die durch jede physikalische Verbindung (28) unterstützt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wellenlängen bei einer der physikalischen Verbindungen eine Basisaufbaueinheit bbu definiert, bbus derselben Wellenlänge bei derselben physikalischen Verbindung einen virtuellen Pfad VP definieren und eine serielle Gruppierung von VPs von ein und derselben Wellenlänge eine virtuelle Pfadverbindung VPL definieren, und dass zuerst End-zu-End-Verkehrsströme am obersten Ende des physikalischen Netzes durch irgendeines von vorbestimmten von Führungsverfahren geführt werden, wobei das Verfahren, wie z. B. ein kürzester Pfad, ein am wenigsten belasteter Pfad oder ein Flussmodell mit Mehrfachnutzen, Führungskriterien enthält, denen Beschränkungen in Bezug auf die optische Art der physikalischen Schicht fehlen, und dass zweitens ein Gruppieren der Basisaufbaueinheiten bbus (2145) seriell und parallel durch Anwenden eines nicht deterministischen Algorithmus, wie z. B. eines simulierten Temperns, mit der Objektfunktion eines Reduzierens einer Gesamtanzahl von VPLs Schritt für Schritt unter gegebenen Beschränkungen, die die Leistungsfähigkeit beschränken, als Eingaben erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppieren der Basisaufbaueinheiten bbus (2145) durch Ändern der Wellenlänge (a, b oder c) einer beliebigen bbu durchgeführt wird; ein Prüfen, ob die VPs in benachbarten Verbindungen mit einer VPL verkettet werden können oder nicht; die VPs in eine VPL verkettet werden, wenn die VPs von derselben Wellenlänge (a, b oder c) sind und wenn alle bbus der Wellenlänge zu Verkehrsströmen gehören, die alle diese VPs der VPL kreuzen; ein Auswerten der Objektfunktion durch Zählen der Anzahl von VPLs; ein Hinzufügen eines Schuldterms zu der Objektfunktion in dem Zustand, wenn wenigstens eine der Beschränkungen verletzt ist, und dann ein Akzeptieren des Zustands mit einer kleiner werdenden Wahrscheinlichkeit.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Anspruchs 2 für eine vordefinierte Anzahl von Malen wiederholt werden, oder bis keine weitere Verbesserung gemäß der Objektfunktion erreicht wird, wobei der erhaltene Zustandsraum als die virtuelle Topologie für das Netz ausgewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsraum durch Zuordnen von allen Basisaufbaueinheiten bbus, die den Verkehr von benachbarten Knotenpaaren (22; 26; 29; 31; 35; 39, 43) tragen, derselben Wellenlänge vor einem Anwenden des nicht deterministischen Algorithmus verengt wird.
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