[發(fā)明專利]一種靈活頻譜光網(wǎng)絡中的路由和頻譜分配方法

在審

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• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104320337A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 趙繼軍;李偉;姚秋彥;任丹萍
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工程大學
• 主分類號: H04L12/725
• 分類號: H04L12/725;H04L12/927;H04Q11/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發(fā)明涉及一種靈活頻譜光網(wǎng)絡中的路由和頻譜分配方法，QoS（Quality?of?Service，服務質(zhì)量）與能源消耗之間的權(quán)衡問題、針對多等級業(yè)務的不同需求進行不同光路資源分配過程的路由和頻譜分配方法，屬于光通信技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)的固定頻隙寬度波分復用光網(wǎng)絡通常以50GHz、100GHz的寬度劃分頻譜資源，每個頻隙對應一個波長。然而，一些請求不能完全占用一個波長的全部頻譜資源，導致了頻譜資源的低效利用。靈活頻譜光網(wǎng)絡采用靈活頻譜技術，以更細粒度的頻率劃分頻譜資源（如25GHz、12.5GHz、6.25GHz）。一個連接請求可以根據(jù)本身需求的帶寬占用合適數(shù)量的頻隙，從而提高了資源的利用率，適應不斷增長的業(yè)務量對帶寬的需求。

伴隨著業(yè)務量的增長，網(wǎng)絡中能源消耗器件的需求量也不斷增加。這些器件會消耗大量的能源并最終取代物理器件的帶寬限制成為網(wǎng)絡容量發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)網(wǎng)絡忽略了能源消耗對網(wǎng)絡發(fā)展的限制，網(wǎng)絡中所有的器件全部處于活躍狀態(tài)。這種方式在忙期可以更好的支持信號的傳輸，但是當網(wǎng)絡負載較低時，網(wǎng)絡中很多節(jié)點和鏈路是處于空閑狀態(tài)的，這些節(jié)點沒有傳輸、處理信號卻仍消耗能量。而在睡眠狀態(tài)下，器件消耗的能量非常小，可以被忽略。因此，將網(wǎng)絡中空閑節(jié)點和鏈路置于睡眠狀態(tài)可以達到節(jié)能的目的。

在靈活頻譜光網(wǎng)絡中，資源分配可通過路由和頻譜分配方法實現(xiàn)。為實現(xiàn)節(jié)能，可設計路由方法將更多的請求連接建立在已經(jīng)存在的光路徑節(jié)點和鏈路中，使更多的節(jié)點和鏈路處于空閑狀態(tài)，進而將其置于睡眠狀態(tài)。但是這種節(jié)能方法會對QoS性能，如BER（Bit?Error?Ratio，誤碼率），產(chǎn)生劣化。處于睡眠狀態(tài)的節(jié)點和鏈路不能用于傳輸信號，這可能導致不滿足QoS需求的路徑被選中，雖然在不考慮QoS需求時，這些路徑可以實現(xiàn)節(jié)能傳輸，但是不能保證用戶對QoS的需求，從而造成質(zhì)量阻塞。為解決能源消耗與QoS之間的權(quán)衡問題，目前的研究大多采用將用戶對QoS的需求作為節(jié)能光路的約束條件，但一些滿足QoS需求的路徑由于節(jié)點和鏈路處于睡眠狀態(tài)而無法使用，導致了連接的阻塞。另外，考慮到高等級業(yè)務對阻塞率和QoS需求較嚴格，而低等級業(yè)務的需求相對較低，在為高等級業(yè)務選擇光路資源時可以更多地關注保證QoS的過程，為低等級業(yè)務選擇光路資源時更多關注節(jié)能過程，保證QoS的同時實現(xiàn)節(jié)能。

目前考慮能源消耗、QoS的頻譜分配方法不能有效實現(xiàn)能源消耗和QoS之間的權(quán)衡。這種方法的主要缺點為：1）選擇能源有效的光路建立連接，將QoS作為約束參數(shù)，導致連接的阻塞；2）進行能源消耗和QoS權(quán)衡時，對高、低等級的區(qū)分需求考慮不全面。因此，如何在路由和頻譜分配過程中，針對能源消耗與QoS的權(quán)衡問題進行路由和頻譜分配方法的設計已成為研究的重點。

本發(fā)明主要目的是提供一種適用于靈活頻譜光網(wǎng)絡中能源和QoS感知的路由和頻譜分配方法。該方法考慮BER性能與能源消耗之間的權(quán)衡問題，為不同等級業(yè)務設計不同的路由方法，保證QoS，同時降低網(wǎng)絡的能源消耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用下述的技術方案：

一種靈活光網(wǎng)絡中能源和QoS感知路由和頻譜分配方法，該方法包括如下步驟：

1）將到達網(wǎng)絡的業(yè)務請求根據(jù)該業(yè)務對BER的需求映射到高等級業(yè)務或低等級業(yè)務中；

2）為該請求計算k條路由；

3）利用首次命中頻譜分配方法為k條路徑分配頻譜資源，得到k條光路；

4）計算這k條光路的BER及在每一條光路中建立光路后網(wǎng)絡消耗的能量；

5）選擇滿足業(yè)務BER需求和網(wǎng)絡能源需求的光路資源，建立連接；

所述計算k條路由具體為：分別為高低等級業(yè)務采用不同的值作為鏈路權(quán)重，計算k條路由；如果該請求屬于高等級業(yè)務，以長度為鏈路權(quán)重，利用k條最短路徑算法選擇k條長度最短路徑，將k條光路按照路徑距離從小到大編號，編號依次為1，2，…k；如果該請求屬于低等級業(yè)務，則將能源消耗作為鏈路權(quán)重，選擇k條當前網(wǎng)絡狀態(tài)下能源消耗最多的路徑，即已經(jīng)建立光路最多的路徑，這樣可以使盡可能多的網(wǎng)絡器件處于空閑狀態(tài)，將k條路徑按照消耗能量從小到大編號，編號依次為1，2，…k；

如果該請求屬于高等級業(yè)務，按照光路編號從小到大依次遍歷，當?shù)趇條光路的BER滿足該等級業(yè)務需求時，將該條光路記為候選光路；如果有k1條候選光路，則從中選擇使網(wǎng)絡能源消耗最小的光路建立連接；如果k條光路均不滿足BER需求則阻塞連接；