10.14489/vkit.2024.05.pp.033-040

DOI: 10.14489/vkit.2024.05.pp.033-040

Бойко А. П., Кузина Е. И., Кузин П. И.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫМ РЕСУРСОМ В ОПТИЧЕСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЯХ
(с. 33-40)

Аннотация. Современные оптические транспортные сети строятся на основе технологий спектрального уплотнения с гибкой сеткой частот и имеют возможность программного управления оптическими каналами. При проектировании и эксплуатации данных сетей решаются задачи маршрутизации и назначения спектра для составных оптических каналов, называемых световыми путями. Существующие модели световых путей носят в основном описательный характер или ограничиваются маршрутом. Представлен ряд критериев оптимальности для решения задач поиска и распределения световых путей. Разработана математическая модель светового пути, дано его строгое определение и формализованы его основные свойства для повышения эффективности управления спектральным ресурсом в оптических транспортных сетях. Множество допустимых световых путей предлагается формировать на основе отношения мощности оптического сигнала к мощности шума в полосе пропускания светового пути для конкретного вида сигнала. На основе предложенной модели возможно решение подзадач поиска маршрутов световых путей с учетом требований к непересекаемости спектров, смежности элементарных частотных интервалов каждого светового пути, непрерывности спектра на всем маршруте.

Ключевые слова: оптическая транспортная сеть; световые пути; качество передачи; распределение спектра.

Boyko A. P., Kuzina E. I., Kuzin P. I.
IMPROVEMENT OF SPECTRAL RESOURCE MANAGEMENT EFFICIENCY IN OPTICAL TRANSPORT NETWORKS
(pp. 33-40)

Abstract. Modern optical transport networks are built on the basis of spectral densification technologies with a flexible frequency grid and have the ability to programmatically control optical channels. When designing and operating these networks, routing and spectrum assignment problems for composite optical channels, called light paths, are solved. Existing light path models are mostly descriptive or limited to routing. The set of acceptable light paths is proposed to be formed based on the ratio of optical signal power to noise power in the light path bandwidth for a particular type of signal. A number of optimality criteria for solving the problems of search and distribution of light paths is presented. A mathematical model of a light path is developed, its strict definition of a light path is given and its main properties are formalized to improve the efficiency of spectral resource management in optical transport networks. On the basis of the proposed model it is possible to solve the subproblems of light path routes search taking into account the requirements for non-intersectivity of spectra, contiguity of elementary frequency intervals of each light path, continuity of the spectrum on the whole route.

Keywords: Optical transport network; Light path; Transmission quality; Spectrum allocation.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. П. Бойко, Е. И. Кузина (Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного, Санкт-Петербург, Россия)
П. И. Кузин (Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

A. P. Boyko, E. I. Kuzina (Marshal Budyonny Military Signal Academy, Saint-Petersburg, Russia)
P. I. Kuzin (Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S. M. Kirov, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Lуpez V., Velasco L. Elastic Optical Networks Architectures, Technologies, and Control: Optical Networks Series. Switzerland: Springer, 2016. 299 p.
2. Bijoy C. C., Eiji O. Elastic Optical Networks: Fundamentals, Design, Control, and Management. New Delhi: South Asian University, 2020. 9 p.
3. Фокин В. Г., Ибрагимов Р. З. Гибкие оптические сети: учеб. пособие. СПб: Лань, 2022. 252 с.
4. Mukherjee B. Optical WDM Networks. NY: Springer, 2006. 956 p.
5. Фокин В. Г. Оптические системы передачи и транспортные сети: учеб. пособие. М.: Эко-Трендз, 2008. 271 с.
6. Shimada T., Iiyama N., Kimura H., Hadama H. Dynamic Control Method of Queuing Delay with/without OEO Conversion in a Multi-Stage Access Network // 2012 World Telecommunications Congress. 5–6 March, 2012. Miyazaki, Japan, 2012.
7. Фокин В. Г. Когерентные оптические сети. СПб: Лань, 2023. 440 с.
8. Wang Y., Cao X., Pan Y. A Study of the Routing and Spectrum Allocation in Spectrum-Sliced Elastic Optical Path Networks // 2011 Proceedings IEEE INFO-COM. 10–15 April 2011. Shanghai, China, 2011. P. 1503–1511. DOI: 10.1109/INFCOM.2011.5934939
9. Recommendation ITU-T G.694.1. Spectral Grids WDM Applications: DWDM Frequency Grid. URL: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.694.1/en (дата обращения: 12.04.2024).
10. Behera S., Das G. Dynamic Routing and Spectrum Allocation in Elastic Optical Networks with Minimal Disruption // 2020 National Conference on Communications (NCC). 21–23 February 2020. Kharagpur, India, 2020.P. 1–5. DOI: 10.1109/NCC48643.2020.9056071
11. Adhikari D. A Dynamic Spectrum Allocation Scheme to Limit the FWM Effects in Elastic Optical Networks // 2022 International Conference on Smart Applications, Communications and Networking (Smart-Nets). November 2022. Palapye, Botswana, 2022. P. 1–6. DOI: 10.1109/SmartNets55823.2022.9993999
12. Routing and Spectrum Assignment Algorithm based on Spectrum Fragment Assessment of Arriving Services / B. Cheng et al. // 2019 28th Wireless and Optical Communications Conference (WOCC). 9–10 May 2019. Beijing, China, 2019. P. 1–4. DOI: 10.1109/WOCC.2019.8770679
13. Christodoulopoulos K., Tomkos I., Varvarigos E. A. Elastic Bandwidth Allocation in Flexible OFDM-Based Optical Networks // Journal of Lightwave Technology. 2011. V. 29(9). P. 1354–1366. DOI: 10.1109/JLT.2011.2125777
14. Zhu Z., Lu W., Zhang L., Ansari N. Dynamic Service Provisioning in Elastic Optical Networks With Hybrid Single-/Multi-Path Routing // Journal of Light-wave Technology. 2013. V. 31(1). P. 15–22.DOI: 10.1109/JLT.2012.2227683
15. Наний О. Е., Трещиков В. Н. Форматы модуляции для оптических DWDM систем связи с канальной скоростью 40 и 100 Гбит/с // T-Comm: Телекоммуникации и Транспорт. 2011. № 8. C. 76–78.
16. Бойко А. П., Кузин П. И., Обердерфер В. Н., Кузина Е. И. Совершенствование математических моделей волоконно-оптического линейного тракта // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2022. Т. 19, № 2(212). С. 26–31.

Eng

1. Lуpez V., Velasco L. (2016). Elastic Optical Networks Architectures, Technologies, and Control: Optical Networks Series. Switzerland: Springer.
2. Bijoy C. C., Eiji O. (2020). Elastic Optical Networks: Fundamentals, Design, Control, and Management. New Delhi: South Asian University.
3. Fokin V. G., Ibragimov R. Z. (2022). Flexible optical networks: Textbook. Saint Petersburg: Lan'. [in Russian language]
4. Mukherjee B. (2006). Optical WDM Networks. New York: Springer.
5. Fokin V. G. (2008). Optical transmission systems and transport networks: Textbook. Moscow: Eko-Trendz. [in Russian language]
6. Shimada T., Iiyama N., Kimura H., Hadama H. (2012). Dynamic Control Method of Queuing Delay with/without OEO Conversion in a Multi-Stage Access Network. 2012 World Telecommunications Congress. Miyazaki.
7. Fokin V. G. (2023). Coherent optical networks. Saint Petersburg: Lan'. [in Russian language]
8. Wang Y., Cao X., Pan Y. (2011). A Study of the Routing and Spectrum Allocation in Spectrum-Sliced Elastic Optical Path Networks. 2011 Proceedings IEEE INFOCOM, 1503 – 1511. Shanghai. DOI: 10.1109/INFCOM.2011.5934939
9. Recommendation ITU-T G.694.1. Spectral Grids WDM Applications: DWDM Frequency Grid. Retrieved from https://www.itu.int/rec/T-REC-G.694.1/en (Accessed: 12.04.2024).
10. Behera S., Das G. (2020). Dynamic Routing and Spectrum Allocation in Elastic Optical Networks with Minimal Disruption. 2020 National Conference on Communications (NCC), 1 – 5. Kharagpur. DOI: 10.1109/NCC48643.2020.9056071
11. Adhikari D. (2022). A Dynamic Spectrum Allocation Scheme to Limit the FWM Effects in Elastic Optical Networks. 2022 International Conference on Smart Applications, Communications and Networking (SmartNets), 1 – 6. Palapye. DOI: 10.1109/SmartNets55823.2022.9993999
12. Cheng B. et al. (2019). Routing and Spectrum Assignment Algorithm based on Spectrum Fragment Assessment of Arriving Services. 2019 28th Wireless and Optical Communications Conference (WOCC), 1 – 4. Beijing. DOI: 10.1109/WOCC.2019.8770679
13. Christodoulopoulos K., Tomkos I., Varvarigos E. A. (2011). Elastic Bandwidth Allocation in Flexible OFDM-Based Optical Networks. Journal of Lightwave Technology, 29(9), 1354 – 1366. DOI: 10.1109/JLT.2011.2125777
14. Zhu Z., Lu W., Zhang L., Ansari N. (2013). Dynamic Service Provisioning in Elastic Optical Networks With Hybrid Single-/Multi-Path Routing. Journal of Lightwave Technology, 31(1), 15 – 22. DOI: 10.1109/JLT.2012.2227683
15. Naniy O. E., Treshchikov V. N. (2011). Modulation formats for optical DWDM communication systems with channel speeds of 40 and 100 Gbit/s. T-Comm: Telekommunikatsii i Transport, (8), 76 – 78. [in Russian language]
16. Boyko A. P., Kuzin P. I., Oberderfer V. N., Kuzina E. I. (2022). Improvement of mathematical models of fiber-optic linear path. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, Vol. 19, 212(2), 26 – 31. [in Russian language] DOI: 10.14489/vkit.2022.02.pp.026-031

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2024.05.pp.033-040

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2024.05.pp.033-040

and fill out the form