傳送網路由規劃優化建模研究

徐 楠，李 崢，羅 聰

（沈陽市電信規劃設計院股份有限公司，沈陽 110021）

傳送網是通信網絡的底層網絡，服務于上層網絡間的數據傳輸，傳送網絡服務質量的好壞直接決定上層網絡進行業務管理的質量，傳送網絡的中斷，將導致整個網絡通信能力的降低，甚至引起業務的中斷，因此，傳送網的運營和管理是運營商高度關注的環節，只有保證傳送網有效運行，才能為各類業務網提供高質量的服務。

1 傳送網路由規劃關鍵技術

1.1 路由規劃的關鍵約束

（1）波長一致性約束，在光網絡中，如果光路傳輸過程中所經過的節點不能對波長進行轉換，那么光路傳輸的通路必須具備相同的波長，即為波長的一致性。針對波長一致性的約束，運營商為提高路由計算提出很多的規劃策略，RWA問題便是對于波長轉換能力的計算思路，通過增加傳輸網絡中的波長轉換節點，可極大地增加光網絡的靈活性，而且可降低網絡堵塞的概率。

（2）光信號傳輸損傷約束

數據傳輸轉化為光信號在光纖等在體內進行傳遞的過程中，會發生能量的損耗，導致光功率的減小，這些損耗呈現累加的趨勢，不能依靠傳輸的節點和距離進行判斷，當傳輸損耗足夠大，超過材質本身所能承受的閾值，那么傳輸過程中得光信號的正確率將不能保證。傳輸損耗的復雜性增加了路由計算的時間，嚴重損害了路由工作的效率。

OEO設備是是傳送網的一種重要通信設備。在光信號傳輸的過程中，經過OEO節點的過程中，此時利用光電轉換器可實現對損耗的光電信號進行糾正，以補償信號的損耗和消除信號噪聲和畸變。

2 路由規劃的研究現狀

傳送網中的路由計算問題在算法設計過程中主要有3種解決思路。

（1）在物理拓撲思路上進行資源分配，即對于所使用的OEO 資源，進行合適的OEO節點得選擇，簡稱自下而上的解決方案。

（2）根據光信號在傳輸過程中的損耗、OEO資源放置的位置對虛擬拓撲進行構建，在此基礎上對路由進行計算，并對其結果映射到實際的物理拓撲中，完成資源分配，簡稱為自上而下的解決方案。

（3）平面法，根據波長將網絡拓撲劃分為多個平面，各個平面通過節點連接節點具有轉換波長的功能，在該虛擬拓撲中完成路由計算。

基于光信號傳輸損耗信息的復雜性，自下而上方案需要不斷地對光信號的傳輸損耗、OEO的位置進行計算、檢查，現有的算法通常以權重累加光信號的損耗，這與實際的非線性損耗不符。而自上而下方案雖然對于光信號傳輸損耗能夠較好地表達，但所構建的虛擬拓撲難以表達資源的配置需求，因此在很多情況下，難以解決路由計算問題。而波平面法，在構建拓撲結構式會因傳送網規模的增大、傳輸數量的增加造成計算時間的延遲，這也不符合路由規劃的發展要求。

3 傳送網中的網絡優化

對于子問題1：

約束條件

對于子問題2

約束條件：

求得目標1目標函數：

求得目標2目標函數：

子問題1是業務在可達拓撲上算路，分配 OEO資源。子問題 2 是在物理拓撲上分配物理鏈路和波長資源，并且保證路由在物理拓撲不繞路。該過程可在拓撲業務過程中，計算路由、分配 OEO 資源，并可進行物理路由和波長資源的分配。該解決思路可有效降低網絡影響因素的復雜性，減少傳輸量損耗的問題，你盡可以簡化模型構建，在提供新的解決思路方面具有重要意義。

4 結束語

在分析影響輸電網絡的各種因素的基礎上，闡述了其關鍵技術和研究現狀，分析了以往研究方法的不足，并對改善問題進行了拉格朗日分解。所提出的優化模型能夠有效地表達傳輸網絡路由規劃中的OEO資源分配，OEO資源預留，重路由計算等場景，為傳送網網絡性能的分析、算法的設計、保護策略的驗證提供了可靠依據，對傳送網路由規劃和算法設計有重要作用。它不僅減少了重路由問題的規劃，而且為算法創新的問題提供了一種新的算法設計思路。

[1] 靳鵬，左春榮，楊善林等.下料問題與運輸問題聯合優化建模[J].中國管理科學，2013，2：91-97.