[發(fā)明專利]基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710000588.4
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106792285B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉煥淋;彭涵;陳勇;李元;黃俊
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 廖曦

本發(fā)明涉及一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法，當(dāng)光組播直接調(diào)度輸出端口失敗時(shí)，沖突的光組播首先用LRSC解決光頻譜域的沖突，使用雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法建立各個(gè)數(shù)據(jù)包所占頻譜的沖突輔助圖，將數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)和使用LRSC的數(shù)目作為輔助圖頂點(diǎn)的兩個(gè)權(quán)重，再用圖著色算法來選擇輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大情況下使用LRSC數(shù)目最少的調(diào)度方案，提升頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率，降低丟包率和節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)代價(jià)。當(dāng)LRSC使用完后，若仍然有光組播處于沖突狀態(tài)，再用少量的FRSC來解決沖突，F(xiàn)RSC能將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到光纖頻譜范圍內(nèi)的任何一段空閑頻譜上，進(jìn)一步提升交換節(jié)點(diǎn)解決沖突的能力和降低丟包率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

隨著多媒體和云計(jì)算等高帶寬服務(wù)需求的不斷增加，互聯(lián)網(wǎng)流量呈現(xiàn)巨大的增長。傳統(tǒng)的波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)網(wǎng)絡(luò)受固定波長柵格的限制，造成帶寬資源的浪費(fèi)。與WDM網(wǎng)絡(luò)相比，彈性光網(wǎng)絡(luò)以頻譜利用率高、頻譜分配靈活等優(yōu)勢，成為極具潛力的下一代光網(wǎng)絡(luò)。

組播技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到單點(diǎn)、多點(diǎn)到多點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)傳送，能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬并降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。但是，彈性光網(wǎng)絡(luò)中組播在交換節(jié)點(diǎn)處復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，并且建立光組播路由等會造成數(shù)據(jù)包沖突加劇，如何有效解決彈性光網(wǎng)絡(luò)中交換節(jié)點(diǎn)處的組播沖突成為一個(gè)關(guān)鍵問題。

目前，光組播沖突解決方法主要包括頻譜轉(zhuǎn)換、光緩存和偏射路由，它們分別在頻譜域、時(shí)間域和空間域上解決沖突問題。由于目前尚未有成熟的光隨機(jī)存儲器，故光緩存一般由光纖延遲線構(gòu)成。光纖延遲線利用光在光纖中的傳播時(shí)延，達(dá)到對數(shù)據(jù)包固定時(shí)間周期緩存的目的。當(dāng)用光纖延遲線來解決沖突時(shí)，隨著負(fù)載增加，沖突的數(shù)據(jù)包急劇增加，這就需要大量硬件設(shè)備，并導(dǎo)致較長的時(shí)延和信號衰減等問題。偏射路由是當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)包出現(xiàn)輸出沖突時(shí)，將其中一個(gè)數(shù)據(jù)包直接輸出，其余數(shù)據(jù)包路由到其他可用輸出端上。偏射路由會產(chǎn)生嚴(yán)重的亂序，還會帶來較大的時(shí)延和時(shí)延抖動，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重或連接度較低時(shí)，該方法不再有效。頻譜轉(zhuǎn)換主要是利用頻譜轉(zhuǎn)換器，是一種將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到另一段空閑頻譜的沖突解決方法。頻譜轉(zhuǎn)換不會帶來附加的時(shí)延和對到達(dá)數(shù)據(jù)包重新排序的問題，在解決沖突方面效果較好。在這三種方法中，頻譜轉(zhuǎn)換是一種很有效的沖突解決方法。但是頻譜轉(zhuǎn)換器的價(jià)格較昂貴，因此，在運(yùn)用頻譜轉(zhuǎn)換方法解決組播沖突時(shí)，考慮如何使用較少的頻譜轉(zhuǎn)換器去實(shí)現(xiàn)較低的丟包率是十分有必要的。

在彈性光網(wǎng)絡(luò)組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，配置頻譜轉(zhuǎn)換器可以解決數(shù)據(jù)包的光頻譜域沖突。根據(jù)頻譜轉(zhuǎn)換能力，可以將頻譜轉(zhuǎn)換器分為兩類，即有限范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(LRSC)和全范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(FRSC)。LRSC能將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到相鄰的有限范圍的一段頻譜。FRSC在光交換節(jié)點(diǎn)中可以將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到光纖的頻譜范圍內(nèi)的任何其他頻譜上。FRSC能實(shí)現(xiàn)很好的性能，但成本較高；LRSC的成本代價(jià)相對較低。

現(xiàn)有的光組播沖突解決方案大多是基于WDM光網(wǎng)絡(luò)。但是，WDM光網(wǎng)絡(luò)中基于固定波長柵格的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法都不再適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)，因此，需要設(shè)計(jì)新的適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法。不同于WDM光網(wǎng)絡(luò)中固定波長的分配調(diào)度，彈性光網(wǎng)絡(luò)中需要考慮數(shù)據(jù)包所占頻譜大小是不固定的以及頻譜的連續(xù)性，所以調(diào)度方案會更加靈活也更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法，該方法在提高頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率、降低丟包率和減小成本代價(jià)方面具有明顯的優(yōu)勢和效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：