引用本文:

蔡一峰,蓝求旺,陈尚君,等. 一种串扰感知的空分复用弹性光网络频谱分配算法[J]. 光通信技术,2022,46(5):20-24.

一种串扰感知的空分复用弹性光网络频谱分配算法

蔡一峰,蓝求旺,陈尚君,陈 鑫,沈建华*

(南京邮电大学 通信与信息工程学院,南京 210003)

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摘要:在基于多芯光纤(MCF)的空分复用弹性光网络(SDM-EON)中,针对纤芯间串扰导致的传输信号物理损伤问题,从频谱分配和纤芯选择角度出发,提出了一种串扰感知的SDM-EON频谱分配算法。该算法在为业务请求分配频谱资源时通过避免填充相邻纤芯来尽量减少单个请求内部的串扰以及请求与请求之间的串扰。数值仿真结果表明:在NSFNet和USNet 2种网络拓扑中,该算法能够在维持较低带宽阻塞率水平的同时有效改善串扰问题。

关键词:多芯光纤;空分复用;弹性光网络;串扰

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)05-0020-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.05.004

0 引言

       随着互联网的发展和全球通信的快速增长,多元化的业务(如网络直播、远程医疗、线上教育和云计算等)对网络的容量和速率的要求越来越高。采用固定频谱栅格和静态分配方式的传统波分复用(WDM)网络已经不再适用。基于光正交频分复用(OOFDM)技术的弹性光网络(EON)应运而生。不同于WDM资源粒度较粗的特点,EON对频谱资源进行了更精细地划分,提供了更细粒度的单元——频隙,即光信道中最小的分配单元。频隙的划分使得EON的频谱分配更加灵活,大大提高了频谱资源的利用率。即便如此,随着单根光纤承载的业务传输速率不断逼近物理极限,EON同样面临着严峻的挑战。为了进一步降低网络阻塞率,提高网络容量,基于空分复用(SDM)的EON(SDM-EON)得到了广泛关注,被认为是下一代光网络重要的发展方向之一。

  文献[1-6]介绍了利用多芯光纤(MCF)实现SDM-EON的相关进展。在基于MCF的SDM-EON中,纤芯间的串扰是一个关键问题,受到学术界的高度重视。FUJII S等人[7-8]对串扰类型进行建模分类,提出了纤芯优先级策略和纤芯分类策略。纤芯优先级策略通过避免填充相邻纤芯来减少纤芯分配过程中的串扰,纤芯分类策略通过为每根纤芯分配统一的带宽连接来减

少频谱碎片。仿真结果表明,这2种策略均可以改善整个网络的串扰和阻塞概率。但是这2种策略假定了一个业务请求只会被分配在某一根特定纤芯中,而事实上业务分配可能同时跨越多根纤芯[9]。为解决该问题,ARPANAEI F等人[10]提出了一种基于少模多芯光纤的中三维资源分配(3D-RA)算法,在该算法中,当单根纤芯无法满足业务需求时,将采用跨纤芯的分配方式以获得更低的阻塞概率。在此基础上,ZHANG S等人[12]提出资源分配模型,采用路径优先和频谱优先2种不同策略,通过业务的跨纤芯分配来建立光路,并选择浪费频隙最少的分配方案,提出了按照浪费频隙升序的路径优先(aW-PF)算法和浪费频隙升序的频谱优先(aW-SF)算法,进一步降低了业务阻塞概率。

  由于上述研究很少考虑跨纤芯频谱分配引入的串扰,因此本文提出一种串扰感知的SDM-EOM频谱分配算法,简称为CG-SF算法。


5 结束语

在基于MCF的SDM-EON中,纤芯之间的串扰是一个关键问题。本文提出了一种串扰感知的空分复用弹性光网络(SDM-EON)频谱分配算法(CG-SF算法),在为业务请求分配频谱资源时尽量避免单个请求内部的串扰以及请求与请求之间的串扰。数值仿真结果表明:aW-SF算法在牺牲了串扰性能的条件下,相比于其它几种算法明显降低了BBP,而本文提出的CG-SF算法,在维持与aW-SF算法基本一致的BBP的情况下,较大改善了串扰问题,且在低负载网络状况下尤为明显。因此,CG-SF算法不仅减少了纤芯间串扰,还提高了通信质量的可行性。本文不足在于仅仿真了2个特殊网络拓扑,后续工作将会着重在更多网络拓扑中验证其性能。