[發明專利]一種自適應動態多播業務的疏導方法和節點系統

有效

• 申請號: 201210591427.4
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103067289A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 劉煥淋;方強;江上;歲蒙;鄧朗;黃勝;向勁松
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L12/801
• 分類號: H04L12/801;H04L12/761;H04Q11/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，具體涉及WDM網狀光網絡中的動態多播業務疏導技術。

背景技術

由于波分復用(wavelength?division?multiplex,?WDM)和密集波分復用(dense?wavelength?division?multiplexing,?DWDM)光纖技術的成熟和應用為通信網絡信息傳輸提供了巨大的帶寬和容量，目前每個波長信道的傳輸容量已經達到了10Gbps(OC-192)，甚至40Gbps?(OC-768)。但我們現有用戶的各種應用的需求帶寬僅為OC-1、OC-3或OC-12，所以單波長帶寬的高粒度與實際業務帶寬的低粒度之間的差異，使得為每個低速業務請求建立一個光路連接，資源利用率低且不經濟，并且在WDM網絡中每條光纖鏈路中所包含的波長數目以及網絡中每個節點內部所配備的光收發器是有限的，所以也就不能滿足為每個業務請求都建立一條直接的光路。因此，為了解決存在的這些矛盾，更好的利用有限的網絡資源，從而在WDM光網絡中提出了業務量疏導技術(traffic?grooming)。根據低速業務連接請求的狀態，可以分為靜態業務疏導和動態業務疏導。靜態業務疏導是已知所有的低速業務請求，并將這些低速業務請求構成業務需求矩陣，為此業務需求矩陣計算路由并分配波長，以滿足某些約束條件，并達到某些優化指標。這種計算可以是離線(off-line)處理的，即不需要實時的計算。靜態業務疏導實質是一個特殊虛拓撲設計問題，即為己知低速業務流建立合理的光路，形成最優的邏輯拓撲(虛拓撲)，疏導各個低速業務流。動態業務疏導中，低速業務請求隨機、順序的到達網絡，要求進行實時疏導、路由與波長分配(GRWA，Grooming，Routing?and?Wavelength?Assignment)計算，并且每個連接在網絡中維持一段時間，業務傳輸完成后將被拆除。動態業務疏導的目標是實時有效地選擇疏導路由，并合理分配有限的網絡資源，降低業務阻塞概率。

隨著數字廣播、物聯網和云計算應用需求的增長，網絡中點到多點、多點到單點和多點到多點的組播應用越來越多，網絡帶寬的消耗和擁塞發生快速增加，使網絡資源日趨緊張。需要尋找一種有效的動態多播業務疏導方法來提高網絡資源利用率，降低業務阻塞率。

針對動態多播業務疏導，引入了光樹的概念，它使得網絡中的每個節點同時具備了多個邏輯鄰節點，減少了業務的傳輸跳數，提高了網絡資源利用率。之前對于動態多播業務疏導的研究，提出了多種啟發式算法，但是這些算法都沒有考慮節點疏導端口數的限制，并且在不同時刻，網絡中每個節點的疏導能力都不同，網絡資源都是在動態變化的。

發明內容

針對現有的動態多播疏導方法沒有考慮節點疏導端口數約束，并且沒有考慮網絡資源的動態改變的問題，本發明提供了一種自適應動態多播業務疏導方法，可以有效地解決WDM光網絡中動態多播業務疏導問題，大幅度提高WDM光網絡的業務疏導性能。

本發明采用如下的技術方案，一種自適應動態多播業務的疏導方法，包括如下步驟：

構建一個具有多播分光和疏導能力的節點系統，包括用于信號分光和交換的光層、用于低速業務疏導的電域層；當節點系統收到連接請求，根據當前網絡狀態以及新到請求所需的帶寬構造網絡的輔助圖，輔助圖中包含已存在的光樹和光路，以及空閑的波長鏈路邊，構建時刪去帶寬粒度小于請求所需的帶寬粒度的波長鏈路邊；統計源節點處的光發送器個數和疏導端口個數，并計算光發送器個數和疏導端口個數的比值α，將α值與疏導端口閾值TH比較，當α≥TH,選擇最小化使用節點收發器策略，若α<TH,選擇最小化使用節點疏導端口策略；根據所選定的策略分配波長信道容量、節點光收發器數和節點疏導端口數。

一種自適應動態多播業務的節點系統，包括光層和電域層，所述光層包括若干解復用器、波長交換單元和分光器，電域層包括電疏導矩陣、若干光收/發器和可調諧光收/發器；輸入光纖首先經過解復用器分成若干個獨立的波長通道，然后直接通過波長交換單元交換到輸出光纖上的相應波長通道，并經過復用器輸出；可調諧光收/發器連接光層和電域層的電疏導矩陣，當有低速業務請求時，由可調諧光接收器轉換到電疏導矩陣疏導后由可調諧光發送器發送回光層。新業務想直接通過新建一條新光樹來完成傳輸時，則在源節點通過消耗一個光發送器進入波長交換單元，選擇一個合適的空閑波長在網絡中進行傳輸，當到達相應的目的節點時，消耗一個光接收器完成新業務的傳輸。