面向弹性光网络的新型光纤链路升级策略及网络优化方法

In order to enable the long-distance transmission of 400Gb/s and 1Tb/s super-channels in the optical network and considering the reality that many standard single mode fibers (SSMFs) laid in the 90s of last century will soon be decommissioned, in the context of an elastic optical network (EON), this project provides a comprehensive study on the next generation fiber link upgradation strategies and network optimization methods. The main research contents are as follows: (1) to optimize the topology of a hybrid-fiber network, we develop a novel signal quality estimation model for hybrid-fiber optical channels and strategies for selecting fiber links to be upgraded; (2) to minimize the construction cost and maximize the spectrum utilization of EONs, we look into the joint optimization of fiber link upgradation and optical amplifier placement on ultra low loss (ULL) fiber links; (3) to maximize the overall network spectrum utilization in the course of fiber link upgradation, we propose efficient scheduling strategies for fiber link upgradation. The study on the ULL fiber upgradation for the elastic optical network is still in its inception phase. This project will seize this opportunity to carry out internationally first-class research and provide new ideas and methods for the development and construction of the next-generation optical network of China.

为实现400G甚至1T超级光通道在光网络中的长距离传输，同时考虑到我国将有大量上世纪90年代铺设的老旧光纤由于寿命到期而面临退役的现状，本项目主要研究弹性光网络的新型光纤链路升级策略及其网络优化方法。具体的研究内容包括：（1）面向混合光纤链路的光通道信号质量评估模型和升级链路选择策略，以优化混合光纤网络的拓扑结构；（2）在超低损耗光纤链路上的光放大器放置策略，并通过综合优化光纤链路的升级与光放大器的放置，降低弹性光网络的构建成本，提高其频谱资源使用效率；（3）高效的链路升级调度策略，以优化光网络在链路升级过程中的整体资源使用效率。鉴于目前对面向弹性光网络的新型光纤链路升级问题的研究尚处于起步阶段，本项目将抓住这个有利时机，争取做出国际一流的研究成果，为我国下一代光网络技术的发展与建设提供新思路新方法。

为实现400G甚至1T超级光通道在光网络中的长距离传输，同时考虑到我国将有大量上世纪 90年代铺设的老旧光纤由于寿命到期而面临退役的现状，本项目主要研究弹性光网络的新型光纤链路升级策略及其网络优化方法。具体的研究成果如下：（1）提出了面向混合光纤链路的光通道信号质量评估模型；针对静态业务，构建了混合整数线性规划模型（MILP），提出了高效的超低损耗光纤升级链路选择策略，针对动态业务，提出了一种基于光通道业务阻塞率的超低损耗光纤升级链路选择策略，仿真结果验证了提出策略的高效性，并揭示了网络性能随超低损耗光纤损耗系数的降低趋于饱和的现象。（2）构建了超低损耗光纤链路的放大器放置成本模型，提出了高效的光放大器优化放置策略，实现了放大器放置成本与网络性能的均衡。（3）定义了衡量在弹性光网络中超低损耗光纤升级过程的量化指标，构建了一个混合整数线性规划模型，提出了一个高效的多周期超低损耗光纤链路升级调度启发式算法。仿真结果验证了启发式算法的高效性，并发现了光纤链路升级的周期数存在一个最优值。（4）我们也将研究成果扩展到广义的光网络升级中，提出了高效的ROADM节点升级部署策略，C+L波段光网络L波段光放大器放置策略，超级光通道下光网络的负载均衡算法等。本项目对面向弹性光网络的新型光纤链路升级问题进行了深入的研究，并将研究成果进一步拓展到光网络其它方面的升级，研究成果发表在了国际顶级期刊上IEEE/OSA JLT和IEEE/JOCN上，并申请或授权了多项中国和美国发明专利授权，为我国下一代光网络技术的发展与建设提供新思路新方法。