波分復用光網絡模擬方法
2023-06-01 09:41:36 2
專利名稱：波分復用光網絡模擬方法
技術領域：
本發明涉及一種對光網絡進行仿真的模擬系統，特別涉及波分復用光網絡模擬方法。
本發明包括數字計算機，所述計算機存儲有網元設備庫，其特點是所述網元設備庫中的光網絡元件是由一個或多個原子器件按一定的連接規則構成，所述的光網絡元件模型由信息結構模型描述，所述的數字計算機執行下述步驟
至少提供一主界面；所述主界面至少包含一光網絡配置作圖區、一可對所述網元設備庫中的光網絡元件進行操作的元件界面、一工具欄區；所述工具欄區提供可選擇性操作的系統規劃、性能模擬、路由和波長分配算法模擬功能，所述的系統規劃根據用戶的規劃目標在所述的光網絡配置作圖區中生成光網絡拓撲圖，所述的性能模擬對光網絡配置作圖區的光網絡進行動態性能模擬，所述的路由和波長分配算法模擬依據用戶提供的物理拓撲或邏輯拓撲，對光網絡中的動態業務選擇合適的路由和分配優化的波長，並對該算法進行評估；所述的系統規劃步驟包括輸入規劃目標的參數；根據輸入的系統參數提供一個優化的光網絡實現方案；根據確定的網絡方案從所述的網元設備庫中提取需要的光網絡元件，生成光網絡的物理拓撲圖；所述的路由和波長分配算法模擬步驟包括為網絡業務分配路由和波長；計算該路由和波長分配算法的阻塞概率；所述的性能模擬步驟包括配置光網絡物理拓撲，初始化網絡元件和鏈路狀態；設立仿真優先級；根據優先級依次對滿足仿真條件的網絡元件仿真；輸出仿真結果。
根據上述技術方案，所述的原子器件是在功能上將光網絡中各種複雜的網元設備進行細化，得出的最小功能單位的一類器件。
根據上述技術方案，所述的網元設備庫包括虛擬儀表和網絡器件，用所述的虛擬儀表對光網絡中的任意點進行在線監測，並以圖形方式和/或數據文件方式輸出。
根據上述技術方案，可根據需要利用所述網元設備庫中的元件任意生成宏器件，可將該生成的宏器件作為網元設備庫中的元件之一。
根據上述技術方案，可通過所述的網絡配置作圖區輸入任意網絡配置或調用已配置的網絡圖。
根據上述技術方案，通過所述的網絡配置作圖區動態地顯示模擬進程。
根據上述技術方案，對網絡仿真時數據流在網絡元件間傳遞，所述數據流由系統接口參數確定。
根據上述技術方案，對網絡元件仿真是在該元件通過獲取接口參數和結構參數後，對接口參數進行加工處理實現。
根據上述技術方案，所述的元件仿真條件為元件的輸入鏈路有數據、輸出鏈路沒有數據且滿足仿真優先級。
根據上述技術方案，所述的為網絡業務分配路由和波長進一步包括根據用戶輸入的系統參數和分配的路由及波長對傳輸層性能進行模擬。
上述方案可變化為工具欄區提供可選擇性操作的性能模擬功能，或工具欄區提供可選擇性操作的系統規劃和性能模擬功能，或工具欄區提供可選擇性操作的性能模擬、路由和波長分配算法模擬功能。
本發明可使系統規劃得到的結果能直接在性能模擬部分中進行模擬，也可對業務分配路由和波長，分析其阻塞概率，並能將分配的路由和波長在性能模擬部分進行模擬，大幅度提高了使用的方便性；本發明能在複雜的網絡環境下模擬波長路由算法、網絡各點的傳輸性能，能對全網的性能進行分析和診斷，因此，為波分復用光網絡的研究提供了一個低成本和高性能的平臺。
圖10為本發明的性能模擬流程圖；圖11為本發明的路由和波長分配流程圖。
在波分復用(WDM)光傳送網中，由於有了隔離器等器件的存在，可以將流經網絡每一器件的數據流看作是單向流動，即每時刻器件輸入輸出的數據是單向的。這樣，可以將WDM光傳送網中器件模型描述為如圖1所示結構，其中MII(Model Information Interface)代表模型信息接口。A代表輸入模型參數，A』代表輸出參數。C代表物理模型自身涉及到的固有參數，本發明中稱為結構參數。模型的信息加工過程可表示為A′＝f(A，C)系統傳輸過程可表示為圖2所示結構。在IM模型中，每一模型輸出參數為下一模型的輸入參數，故對系統模型而言，A』＝A。MII中可用同一類基本參數集合來表述輸入輸出參數集，這類基本參數集本發明稱為網絡信息模型的接口參數集。信號的傳輸過程可以看成是接口參數在系統模型之間「流動」和被加工的過程。模型基本數據可分為兩種類型接口參數、結構參數。模型自身涉及到的固有參數稱為結構參數，不同模型有不同的結構參數。導出參量B是指用戶關心和需要提取的一類參量，如用戶利用虛擬儀表在線監測模型的輸出數據，監測傳送信號波形、眼圖、功率等參數。它是由接口參數線性運算得到。有了信息接口模型、接口參數、結構參數，可以將網絡數據流規範。
本發明定義的原子功能模型本發明的原子功能模型是均針對波分復用光傳送網網元設備建模而言的。原子功能模型是指在功能上將光網絡中各種複雜的網元設備進行細化，得出設備的最小功能單位，原子功能就是指這樣一類基本的最小功能單位的集合，由它組成光網絡的原子功能模型庫，同時建立其連接規則。而原子器件是實現原子功能的一類器件。任一網元設備在功能上都是由原子功能模型按一定的連接規則構成，在結構上由原子器件按一定連接關係構成。光網絡中的任何網元設備在功能上都是原子功能模型庫的子集的互連。原子功能模型有很大的優越性，它清晰簡潔的表述了各種複雜模型內部的結構，使得對模型建模簡單化。應用原子功能模型的意義如下使得軟體用戶能很方便了解宏器件功能結構，工作原理，便於軟體使用；用戶能方便的對複雜器件參數的配置進行修改；有了原子功能模型後，能很方便的添加和刪除修改器件的內部結構，而無需修改軟體，具有很強的靈活性；能構利用原子模型庫任意搭配功能器件；對各種新型器件建模可以利用原子功能模型庫，由軟體用戶自己構建模型，提高了建模效率，使得軟體具有更強的升級性和擴容性。
本發明包括數字計算機，在計算機中存儲有網元設備庫，所述網元設備庫中的光網絡元件由一個或多個原子器件按一定的連接規則構成，所述的光網絡元件模型由信息結構模型描述。在網元設備庫中包含虛擬儀表，虛擬儀表包括示波器、光譜儀、眼圖、誤碼率分析儀等。虛擬儀表用來對光網絡中的任意點進行在線監測，該監測點的結構參數作為虛擬儀表的輸入，並以圖形和/或數據文件方式輸出，以圖形方式輸出如圖8、圖9所示。同時還可根據需要利用所述網元設備庫中的元件任意生成宏器件，也可將該生成的宏器件作為網元設備庫中的元件之一，以方便使用。可通過所述的網絡配置作圖區輸入任意網絡配置或調用已配置的網絡圖，以及動態地顯示模擬進程。
參考圖3步驟100啟動本模擬系統；步驟110在計算機顯示器上形成一主界面，所述主界面至少包含一光網絡配置作圖區4、一可對所述網元設備庫中的光網絡元件進行操作的元件界面7、一提供菜單5和工具6的工具欄區，如圖4所示，在菜單2和工具3上提供系統規劃、性能模擬、路由和波長分配模擬功能；步驟120判斷選擇的選項，如果為選項1則轉到步驟130，如果為選項2則轉到步驟140，如果為選項150則轉到步驟150；步驟130進行系統規劃，步驟140進行性能模擬，步驟150進行路由和波長分配模擬。
通過網絡配置作圖區還可輸入任意網絡配置或調用已配置的網絡圖，在進行網絡模擬時，模擬進程通過網絡配置作圖區動態地顯示。
參考圖4、圖6、圖7步驟200形成一界面，用戶通過該界面9輸入系統參數；步驟210根據輸入的參數，按行業標準提供一個光網絡實現的標準方案8，顯示在主界面的光網絡配置作圖區；步驟220允許用戶對上步給出的方案按需要進行修改，並對修改給予確認；步驟230按上步的方案從網元設備庫中提取需要的光網絡元件，通過連接組成光網絡的物理拓撲圖；步驟240則結束該次系統規劃操作。
參考圖10圖中的流程圖詳細地描述了性能模擬的實現步驟。步驟300對要進行性能模擬的光網絡進行配置；步驟310初始化網絡元件和鏈路狀態，包括計算元件串中元件總數，將元件和鏈路參數置零或清空，剔除不必仿真的元件；步驟320判斷是否需要初始賦值，如果判斷是肯定的，則執行步驟330，如果判斷是否定的則執行步驟350；步驟330輸出參數賦值和狀態參數設置；步驟350設立仿真的優先級，每個元件均設有仿真優先級，值為1-5；步驟360仿真元件指針指向第j個元件(初始j＝0)；步驟370判斷上步的仿真元件是否滿足仿真條件，即元件的輸入鏈路有數據、輸出鏈路沒有數據且滿足仿真優先級；如果判斷是肯定的則執行步驟380，如果是否定的則執行步驟460；步驟380判斷選取的仿真元件是否為宏器件，如果判斷是肯定的則執行步驟390，如果判斷是否定的則執行步驟410；步驟390輸入數據賦值和確定宏器件內的連接關係；步驟400調用宏器件內的子元件進行原子器件仿真；步驟410輸入數據賦值；步驟420判斷是否要創建窗口，如果判斷是肯定的則執行步驟430，如果判斷是否定的則執行步驟440；步驟430調用元件仿真並發送消息；步驟440調用元器件仿真；步驟450輸出參數賦值和狀態參數設置；步驟460使仿真元件指針指向下一個元件；步驟470判斷元件指針是否已到元件串尾，如果判斷是否定的則轉到步驟360繼續對下一個元件進行仿真，如果判斷是肯定的則執行步驟480；步驟480判斷是否所有優先級均已仿真，如果判斷是否定的則優先級加1後轉到步驟350繼續對次優先級的元器件仿真，如果判斷是肯定的則執行步驟490；步驟490判斷是否還有要仿真的元件，如果判斷是肯定的則轉到步驟350，否則執行步驟500；步驟500判斷是否為循環仿真或者仿真精度不夠，如果判斷是肯定的則轉到步驟320從新仿真，否則執行步驟501結束仿真。
圖11詳細地描述了路由和波長分配算法模擬的實現步驟步驟510對網絡物理拓撲進行配置；步驟515對網絡邏輯拓撲進行配置；步驟520進行功能選擇判斷，如果選擇為特定業務分配路由和波長，則執行步驟525，如果計算路由和波長分配(RWA)阻塞概率則執行步驟530；步驟525調用路由和波長分配(RWA)算法，為特定的業務選擇優化的路由和分配最佳的波長，路由和波條分配算法可為現有技術中的任何一種；步驟535判斷是否能夠為該特定業務分配路由和波長，如果判斷是肯定的則執行步驟540，如果判斷是否定的則執行步驟545；步驟545提示該業務阻塞然後轉到步驟590；步驟540顯示為該業務分配的路和波長；步驟555判斷是否需要進行傳輸層性能模擬，如果判斷是肯定的則執行步驟565，如果判斷是否定的則執行步驟590；步驟565輸入邏輯拓撲所有節點結構；步驟575輸入節點間物理連接關係；步驟580性能模擬軟體生成物理拓撲圖並進行仿真；步驟590結束該次路由和波長分配；步驟530確定呼叫仿真業務總數、業務到達率及平均服務時間；步驟550遍歷當前所有的業務，判斷其是否到達服務時間，如果判斷是肯定的則執行步驟560，否則轉到步驟570；步驟560拆除到達服務時間的業務；步驟570按泊松分布，產生源宿節點均勻分布的多條業務；步驟585調用路由和波條分配算法為第I條業務分配路由和波長(初始I＝1)；步驟595判斷是否無法分配路由和波長，如果判斷是肯定的則執行步驟600，如果判斷是否定的則執行步驟610；步驟600將阻塞業務總數增加1然後轉到步驟610；步驟610判斷步驟570產生的多條業務是否均已分配路由和波長，如果判斷是否定的則取下一條業務並轉到步驟585，否則執行步驟615；步驟615判斷總業務數是否達到初始要求，如果判斷是否定的則轉到步驟570，如果判斷是肯定的則執行步驟620；步驟620統計業務阻塞概率；步驟625結束本次計算。
以上所述，僅為本發明最佳的具體實方式，本發明的實現方法並不局限於此，任何在本發明領域內不脫離本發明精神下的改變，都應涵蓋在本發明範圍內。
權利要求
1.一種波分復用光網絡模擬方法，包括數字計算機，所述計算機存儲有網元設備庫，其特徵在於所述網元設備庫中的光網絡元件是由一個或多個原子器件按一定的連接規則構成，所述的光網絡元件模型由信息結構模型描述，所述的數字計算機執行下述步驟至少提供一主界面；所述主界面至少包含一光網絡配置作圖區、一可對所述網元設備庫中的光網絡元件進行操作的元件界面、一工具欄區；所述工具欄區提供可選擇性操作的性能模擬功能，所述的性能模擬對光網絡配置作圖區的光網絡進行動態性能模擬；所述的性能模擬步驟包括配置光網絡物理拓撲，初始化網絡元件和鏈路狀態；設立仿真優先級；根據優先級依次對滿足仿真條件的網絡元件仿真；輸出仿真結果。
2.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的原子器件是在功能上將光網絡中各種複雜的網元設備進行細化，得出的最小功能單位的一類器件。
3.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的網元設備庫包括虛擬儀表，用所述的虛擬儀表對光網絡中的任意點進行在線監測，並以圖形方式和/或數據文件方式輸出。
4.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於可根據需要利用所述網元設備庫中的元件任意生成宏器件，可將該生成的宏器件作為網元設備庫中的元件之一。
5.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於可通過所述的網絡配置作圖區輸入任意網絡配置或調用已配置的網絡圖。
6.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於通過所述的網絡配置作圖區動態地顯示模擬進程。
7.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於對網絡仿真時數據流在網絡元件間傳遞，所述數據流由系統接口參數確定。
8.根據權利要1或7所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於對網絡元件仿真是在該元件通過獲取接口參數和結構參數後，對接口參數進行加工處理實現。
9.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的元件仿真條件為元件的輸入鏈路有數據、輸出鏈路沒有數據且滿足仿真優先級。
10.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的工具欄區還提供有系統規劃功能，所述的系統規劃根據用戶的規劃目標在所述的光網絡配置作圖區中生成光網絡拓撲圖。
11.根據權利要求10所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的系統規劃步驟包括輸入規劃目標的參數；根據輸入的系統參數提供一個優化的光網絡實現方案；根據確定的網絡方案從所述的網元設備庫中提取需要的光網絡元件，生成光網絡的物理拓撲圖。
12.根據權利要求1所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的工具欄區還提供有路由和波長分配算法模擬功能。
13.根據權利要求12所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的路由和波長分配算法模擬步驟包括為網絡業務分配路由和波長；計算該路由和波長分配算法的阻塞概率。
14.根據權利要求13所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的為網絡業務分配路由和波長步驟進一步包括根據用戶輸入的系統參數和分配的路由及波長對傳輸層性能進行模擬。
15.一種波分復用光網絡模擬方法，包括數字計算機，所述計算機存儲有網元設備庫，其特徵在於所述網元設備庫中的光網絡元件是由一個或多個原子器件按一定的連接規則構成，所述的光網絡元件模型由信息結構模型描述，所述的數字計算機執行下述步驟至少提供一主界面；所述主界面至少包含一光網絡配置作圖區、一可對所述網元設備庫中的光網絡元件進行操作的元件界面、一工具欄區；所述工具欄區提供可選擇性操作的系統規劃、性能模擬、路由和波長分配算法模擬功能，所述的系統規劃根據用戶的規劃目標在所述的光網絡配置作圖區中生成光網絡拓撲圖，所述的性能模擬對光網絡配置作圖區的光網絡進行動態性能模擬，所述的路由和波長分配算法模擬依據用戶提供的物理拓撲或邏輯拓撲，對光網絡中的動態業務選擇合適的路由和分配優化的波長，並對該算法進行評估；所述的系統規劃步驟包括輸入規劃目標的參數；根據輸入的系統參數提供一個優化的光網絡實現方案；根據確定的網絡方案從所述的網元設備庫中提取需要的光網絡元件，生成光網絡的物理拓撲圖；所述的路由和波長分配算法模擬步驟包括為網絡業務分配路由和波長；計算該路由和波長分配算法的阻塞概率；所述的性能模擬步驟包括配置光網絡物理拓撲，初始化網絡元件和鏈路狀態；設立仿真優先級；根據優先級依次對滿足仿真條件的網絡元件仿真；輸出仿真結果。
16.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的原子器件是在功能上將光網絡中各種複雜的網元設備進行細化，得出的最小功能單位的一類器件。
17.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的網元設備庫包括虛擬儀表，用所述的虛擬儀表對光網絡中的任意點進行在線監測，並以圖形方式和/或數據文件方式輸出。
18.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於可根據需要利用所述網元設備庫中的元件任意生成宏器件，可將該生成的宏器件作為網元設備庫中的元件之一。
19.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於可通過所述的網絡配置作圖區輸入任意網絡配置或調用已配置的網絡圖。
20.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於通過所述的網絡配置作圖區動態地顯示模擬進程。
21.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於對網絡仿真時數據流在網絡元件間傳遞，所述數據流由系統接口參數確定。
22.根據權利要15或21所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於對網絡元件仿真是在該元件通過獲取接口參數和結構參數後，對接口參數進行加工處理實現。
23.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的仿真條件為元件的輸入鏈路有數據、輸出鏈路沒有數據且滿足仿真優先級。
24.根據權利要求15所述的波分復用光網絡模擬方法，其特徵在於所述的為網絡業務分配路由和波長進一步包括根據用戶輸入的系統參數和分配的路由及波長對傳輸層性能進行模擬。
全文摘要
本發明公開了一種波分復用(WDM)光網絡模擬方法,包括計算機,所述的計算機執行步驟:至少提供一主界面;所述主界面至少包含一光網絡配置作圖區、一工具欄區;所述工具欄區提供可選擇性操作的系統規劃、性能模擬、路由和波長分配算法模擬功能,所述的系統規劃根據用戶的規劃目標在所述的光網絡配置作圖區中生成光網絡拓撲圖,所述的性能模擬對光網絡配置作圖區的光網絡進行動態性能模擬,所述的路由和波長分配算法模擬依據用戶提供的物理拓撲或邏輯拓撲,對光網絡中的動態業務選擇合適的路由和分配優化的波長,並對該算法進行評估。為波分復用光網絡的研究提供了一個低成本和高性能的平臺。
文檔編號H04J14/02GK1369983SQ0210271
公開日2002年9月18日 申請日期2002年1月24日 優先權日2002年1月24日
發明者顧畹儀, 張 傑, 程曉飛, 馬恆 申請人:北京郵電大學, 深圳市中興通訊股份有限公司