波分复用光网络模拟方法技术领域
本发明涉及一种对光网络进行仿真的模拟系统，特别涉及波分复用光网络
模拟方法。
发明背景
随着通讯业务的急剧增加，波分复用(WDM)光传送网发挥着越来越大的作
用，同时高速、大容量的密集波分复用光网络中网元器件性能的研究、网络性
能的研究、非线性效应的研究、波长分配及路由算法的研究、网络规划设计及
组网方案的研究、传输过程中信号的演变情况等都成为研究的重点。而硬件网
络平台中存在着网络的固定性、成本高、不灵活、效率低等限制因素，导致了
对波分复用光传送网络的研究越来越多的是建立在软件平台上的模拟。软件模
拟在光网络中的研究作用越来越重要。波分复用光网络系统的模拟软件已逐步
成为研究波分复用光网络的重要工具。另一方面，光信号的在线监测一直是一
个难题，光学仪表价格昂贵，很难支持在线监测。
发明内容
针对现有技术中存在的技术难点和不足，本发明提供一种波分复用光网络
模拟方法，该模拟系统能在复杂的网络环境下模拟波长路由算法、网络各点的
传输性能，对全网的性能进行诊断。
本发明包括数字计算机，所述计算机存储有网元设备库，其特点是：
所述网元设备库中的光网络元件是由一个或多个原子器件按一定的连接规
则构成，所述的光网络元件模型由信息结构模型描述，所述的数字计算机执行
下述步骤：
至少提供一主界面；所述主界面至少包含一光网络配置作图区、一可对所
述网元设备库中的光网络元件进行操作的元件界面、一工具栏区；
所述工具栏区提供可选择性操作的系统规划、性能模拟、路由和波长分配
算法模拟功能，所述的系统规划根据用户的规划目标在所述的光网络配置作图
区中生成光网络拓扑图，所述的性能模拟对光网络配置作图区的光网络进行动
态性能模拟，所述的路由和波长分配算法模拟依据用户提供的物理拓扑或逻辑
拓扑，对光网络中的动态业务选择合适的路由和分配优化的波长，并对该算法
进行评估；
所述的系统规划步骤包括：输入规划目标的参数；根据输入的系统参数提
供一个优化的光网络实现方案；根据确定的网络方案从所述的网元设备库中提
取需要的光网络元件，生成光网络的物理拓扑图；
所述的路由和波长分配算法模拟步骤包括：为网络业务分配路由和波长；
计算该路由和波长分配算法的阻塞概率；
所述的性能模拟步骤包括：配置光网络物理拓扑，初始化网络元件和链路
状态；设立仿真优先级；根据优先级依次对满足仿真条件的网络元件仿真；输
出仿真结果。
根据上述技术方案，所述的原子器件是在功能上将光网络中各种复杂的网
元设备进行细化，得出的最小功能单位的一类器件。
根据上述技术方案，所述的网元设备库包括虚拟仪表和网络器件，用所述
的虚拟仪表对光网络中的任意点进行在线监测，并以图形方式和/或数据文件
方式输出。
根据上述技术方案，可根据需要利用所述网元设备库中的元件任意生成宏
器件，可将该生成的宏器件作为网元设备库中的元件之一。
根据上述技术方案，可通过所述的网络配置作图区输入任意网络配置或调
用已配置的网络图。
根据上述技术方案，通过所述的网络配置作图区动态地显示模拟进程。
根据上述技术方案，对网络仿真时数据流在网络元件间传递，所述数据流
由系统接口参数确定。
根据上述技术方案，对网络元件仿真是在该元件通过获取接口参数和结构
参数后，对接口参数进行加工处理实现。
根据上述技术方案，所述的元件仿真条件为：元件的输入链路有数据、输
出链路没有数据且满足仿真优先级。
根据上述技术方案，所述的为网络业务分配路由和波长进一步包括：根据
用户输入的系统参数和分配的路由及波长对传输层性能进行模拟。
上述方案可变化为：工具栏区提供可选择性操作的性能模拟功能，或工具
栏区提供可选择性操作的系统规划和性能模拟功能，或工具栏区提供可选择性
操作的性能模拟、路由和波长分配算法模拟功能。
本发明可使系统规划得到的结果能直接在性能模拟部分中进行模拟，也可
对业务分配路由和波长，分析其阻塞概率，并能将分配的路由和波长在性能模
拟部分进行模拟，大幅度提高了使用的方便性；本发明能在复杂的网络环境下
模拟波长路由算法、网络各点的传输性能，能对全网的性能进行分析和诊断，
因此，为波分复用光网络的研究提供了一个低成本和高性能的平台。
附图说明
图1为本发明的信息模型结构图；
图2为本发明光网络信息传输结构图；
图3为本发明的主流程图；
图4为本发明的主界面图；
图5为本发明的系统规划流程图；
图6为本发明的系统规划子界面；
图7为系统规划结果图；
图8为光网络某点的光谱图；
图9为光网络某点的眼图；
图10为本发明的性能模拟流程图；
图11为本发明的路由和波长分配流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本发明定义的光网络信息结构模型
信息模型结构是波分复用光网络模拟方法结构的基础，是模拟系统结构的
框架。它直接涉及到系统的可实现性、运算效率、升级能力和扩容能力等。
在波分复用(WDM)光传送网中，由于有了隔离器等器件的存在，可以将流
经网络每一器件的数据流看作是单向流动，即每时刻器件输入输出的数据是单
向的。这样，可以将WDM光传送网中器件模型描述为如图1所示结构，
其中MII(Model Information Interface)代表模型信息接口。A代表输入模
型参数，A’代表输出参数。C代表物理模型自身涉及到的固有参数，本发明中称
为结构参数。模型的信息加工过程可表示为：
A′＝f(A，C)
系统传输过程可表示为图2所示结构。在IM模型中，每一模型输出参数为下一
模型的输入参数，故对系统模型而言，A’＝A。MII中可用同一类基本参数集合来
表述输入输出参数集，这类基本参数集本发明称为网络信息模型的接口参数集。
信号的传输过程可以看成是接口参数在系统模型之间“流动”和被加工的过程。
模型基本数据可分为两种类型：接口参数、结构参数。模型自身涉及到的固有
参数称为结构参数，不同模型有不同的结构参数。导出参量B是指用户关心和
需要提取的一类参量，如用户利用虚拟仪表在线监测模型的输出数据，监测传
送信号波形、眼图、功率等参数。它是由接口参数线性运算得到。有了信息接
口模型、接口参数、结构参数，可以将网络数据流规范。
本发明定义的原子功能模型
本发明的原子功能模型是均针对波分复用光传送网网元设备建模而言的。
原子功能模型是指在功能上将光网络中各种复杂的网元设备进行细化，得出设
备的最小功能单位，原子功能就是指这样一类基本的最小功能单位的集合，由
它组成光网络的原子功能模型库，同时建立其连接规则。而原子器件是实现原
子功能的一类器件。任一网元设备在功能上都是由原子功能模型按一定的连接
规则构成，在结构上由原子器件按一定连接关系构成。光网络中的任何网元设
备在功能上都是原子功能模型库的子集的互连。原子功能模型有很大的优越性，
它清晰简洁的表述了各种复杂模型内部的结构，使得对模型建模简单化。应用
原子功能模型的意义如下：使得软件用户能很方便了解宏器件功能结构，工作
原理，便于软件使用；用户能方便的对复杂器件参数的配置进行修改；有了原
子功能模型后，能很方便的添加和删除修改器件的内部结构，而无需修改软件，
具有很强的灵活性；能构利用原子模型库任意搭配功能器件；对各种新型器件
建模可以利用原子功能模型库，由软件用户自己构建模型，提高了建模效率，
使得软件具有更强的升级性和扩容性。
本发明包括数字计算机，在计算机中存储有网元设备库，所述网元设备库
中的光网络元件由一个或多个原子器件按一定的连接规则构成，所述的光网络
元件模型由信息结构模型描述。在网元设备库中包含虚拟仪表，虚拟仪表包括：
示波器、光谱仪、眼图、误码率分析仪等。虚拟仪表用来对光网络中的任意点
进行在线监测，该监测点的结构参数作为虚拟仪表的输入，并以图形和/或数
据文件方式输出，以图形方式输出如图8、图9所示。同时还可根据需要利用所
述网元设备库中的元件任意生成宏器件，也可将该生成的宏器件作为网元设备
库中的元件之一，以方便使用。可通过所述的网络配置作图区输入任意网络配
置或调用已配置的网络图，以及动态地显示模拟进程。
参考图3：步骤100启动本模拟系统；步骤110在计算机显示器上形成一主
界面，所述主界面至少包含一光网络配置作图区4、一可对所述网元设备库中的
光网络元件进行操作的元件界面7、一提供菜单5和工具6的工具栏区，如图4
所示，在菜单2和工具3上提供系统规划、性能模拟、路由和波长分配模拟功
能；步骤120判断选择的选项，如果为选项1则转到步骤130，如果为选项2则
转到步骤140，如果为选项150则转到步骤150；步骤130进行系统规划，步骤
140进行性能模拟，步骤150进行路由和波长分配模拟。
通过网络配置作图区还可输入任意网络配置或调用已配置的网络图，在进
行网络模拟时，模拟进程通过网络配置作图区动态地显示。
参考图4、图6、图7：步骤200形成一界面，用户通过该界面9输入系统
参数；步骤210根据输入的参数，按行业标准提供一个光网络实现的标准方案8，
显示在主界面的光网络配置作图区；步骤220允许用户对上步给出的方案按需
要进行修改，并对修改给予确认；步骤230按上步的方案从网元设备库中提取
需要的光网络元件，通过连接组成光网络的物理拓扑图；步骤240则结束该次
系统规划操作。
参考图10：图中的流程图详细地描述了性能模拟的实现步骤。步骤300对
要进行性能模拟的光网络进行配置；步骤310初始化网络元件和链路状态，包
括：计算元件串中元件总数，将元件和链路参数置零或清空，剔除不必仿真的
元件；步骤320判断是否需要初始赋值，如果判断是肯定的，则执行步骤330，
如果判断是否定的则执行步骤350；步骤330输出参数赋值和状态参数设置；步
骤350设立仿真的优先级，每个元件均设有仿真优先级，值为1-5；步骤360
仿真元件指针指向第j个元件(初始j＝0)；步骤370判断上步的仿真元件是否
满足仿真条件，即：元件的输入链路有数据、输出链路没有数据且满足仿真优
先级；如果判断是肯定的则执行步骤380，如果是否定的则执行步骤460；步骤
380判断选取的仿真元件是否为宏器件，如果判断是肯定的则执行步骤390，如
果判断是否定的则执行步骤410；步骤390输入数据赋值和确定宏器件内的连接
关系；步骤400调用宏器件内的子元件进行原子器件仿真；步骤410输入数据
赋值；步骤420判断是否要创建窗口，如果判断是肯定的则执行步骤430，如果
判断是否定的则执行步骤440；步骤430调用元件仿真并发送消息；步骤440调
用元器件仿真；步骤450输出参数赋值和状态参数设置；步骤460使仿真元件
指针指向下一个元件；步骤470判断元件指针是否已到元件串尾，如果判断是
否定的则转到步骤360继续对下一个元件进行仿真，如果判断是肯定的则执行
步骤480；步骤480判断是否所有优先级均已仿真，如果判断是否定的则优先级
加1后转到步骤350继续对次优先级的元器件仿真，如果判断是肯定的则执行
步骤490；步骤490判断是否还有要仿真的元件，如果判断是肯定的则转到步骤
350，否则执行步骤500；步骤500判断是否为循环仿真或者仿真精度不够，如
果判断是肯定的则转到步骤320从新仿真，否则执行步骤501结束仿真。
图11详细地描述了路由和波长分配算法模拟的实现步骤：步骤510对网络
物理拓扑进行配置；步骤515对网络逻辑拓扑进行配置；步骤520进行功能选
择判断，如果选择为特定业务分配路由和波长，则执行步骤525，如果计算路由
和波长分配(RWA)阻塞概率则执行步骤530；步骤525调用路由和波长分配(RWA)
算法，为特定的业务选择优化的路由和分配最佳的波长，路由和波条分配算法
可为现有技术中的任何一种；步骤535判断是否能够为该特定业务分配路由和
波长，如果判断是肯定的则执行步骤540，如果判断是否定的则执行步骤545；
步骤545提示该业务阻塞然后转到步骤590；步骤540显示为该业务分配的路和
波长；步骤555判断是否需要进行传输层性能模拟，如果判断是肯定的则执行
步骤565，如果判断是否定的则执行步骤590；步骤565输入逻辑拓扑所有节点
结构；步骤575输入节点间物理连接关系；步骤580性能模拟软件生成物理拓
扑图并进行仿真；步骤590结束该次路由和波长分配；步骤530确定呼叫仿真
业务总数、业务到达率及平均服务时间；步骤550遍历当前所有的业务，判断
其是否到达服务时间，如果判断是肯定的则执行步骤560，否则转到步骤570；
步骤560拆除到达服务时间的业务；步骤570按泊松分布，产生源宿节点均匀
分布的多条业务；步骤585调用路由和波条分配算法为第I条业务分配路由和波
长(初始I＝1)；步骤595判断是否无法分配路由和波长，如果判断是肯定的则
执行步骤600，如果判断是否定的则执行步骤610；步骤600将阻塞业务总数增
加1然后转到步骤610；步骤610判断步骤570产生的多条业务是否均已分配路
由和波长，如果判断是否定的则取下一条业务并转到步骤585，否则执行步骤
615；步骤615判断总业务数是否达到初始要求，如果判断是否定的则转到步骤
570，如果判断是肯定的则执行步骤620；步骤620统计业务阻塞概率；步骤625
结束本次计算。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实方式，本发明的实现方法并不局限于
此，任何在本发明领域内不脱离本发明精神下的改变，都应涵盖在本发明范围
内。