[發明專利]彈性光網絡中最小代價頻譜分配與碎片感知的路由方法

有效

• 申請號: 201710155837.7
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106953710B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 劉煥淋;尹亞蕊;陳勇;熊翠蓮;王寅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04Q11/00;H04L5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發明涉及一種彈性光網絡中最小代價頻譜分配與碎片感知的重配置路由機制，屬于光纖通信技術領域。本發明通過設計的最小代價頻譜分配模型提高路由中頻譜分配的效率和減少頻譜碎片。在路由的頻譜分配過程中不僅考慮業務的鏈路頻譜連續性，且通過最小化碎片大小及其持續時間以減小碎片的影響，最大程度地保持可用頻譜的連續性。當業務阻塞時，提出了基于碎片感知的重配置機制，通過定義的重配置增益計算模型，選擇重配置后產生碎片最小的已路由業務進行再分配，為阻塞業務提供足夠頻譜資源的同時進一步優化網絡頻譜。本發明提供一種最小代價頻譜分配與碎片感知的重配置機制，能夠有效降低網絡中的帶寬阻塞率，提高網絡頻譜資源利用率。

技術領域

本發明屬于光纖通信技術領域，涉及彈性光網絡中最小代價頻譜分配與碎片感知的路由方法。

背景技術

隨著高清電視，三維視頻點播，電子學習和云計算等一些應用的普及，網絡帶寬需求呈指數級迅速增長。傳統的波分復用光網絡(Wavelength Division Multiplexing,WDM)采用固定波長帶寬的分配方式，不能根據業務實際帶寬需求靈活地分配帶寬資源，造成頻譜利用效率低下。主要表現在，當業務需求帶寬小于一個波長通道時，仍為業務分配一個波長的帶寬；當業務請求的帶寬大于一個波長帶寬時，需要為業務分配多個連續的波長，但相鄰波長間的頻譜保護間隔使得大部分帶寬無法被利用，造成帶寬利用率低下。為提高頻譜利用率，基于相干光正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的彈性光網絡因其柵格粒度小，頻譜分配靈活等優勢，成為極具潛力的下一代光網絡。

彈性光網絡中頻譜資源被分割為更小的柵格粒度，由于正交頻分復用的子載波之間具有正交性，所以相鄰的OFDM子載波之間可以相互重疊，減少了頻譜資源的浪費。當業務請求帶寬較小時，能夠根據業務需求分配恰好足夠的頻譜資源；當請求帶寬較大時，可以將多個連續的子載波聚合成超級信道以實現高速率業務的傳輸。彈性光網絡中的資源分配所需要解決的基本問題是路由頻譜分配(Routing and Spectrum Allocation,RSA)問題。在頻譜分配的過程中需要滿足頻譜鄰接性以及頻譜連續性限制，即頻譜連續性是指在路徑的每條鏈路上，分配的頻譜的頻隙索引值必須是連續的，無間隔的；頻譜一致性限制指的是，路徑中每條鏈路上分配的頻譜的起始頻隙索引值和結束頻隙索引值必須是完全相同的。在頻譜分配過程中，為滿足以上兩種約束，就會產生單條鏈路上空閑的頻譜不連續，相鄰鏈路上空閑頻譜不一致的現象，這些空閑的頻譜塊即為頻譜碎片。頻譜碎片的產生，限制了頻譜利用率的進一步提升。另外，隨著光路動態的建立與拆除，一段時間后網絡中的頻譜會處于一種雜亂狀態，一些空閑的頻譜由于不滿足連續性而無法服務業務，如果不對這些空閑的頻譜碎片進行整理，那么由于頻譜分配過程中必須滿足頻譜連續性和頻譜鄰接性的雙重限制，較小的頻譜碎片資源難以被利用，同時新的頻譜碎片又不斷生成，網絡資源利用率將受到威脅，引發網絡服務質量下降。因此，研究減少網絡頻譜碎片進而提高頻譜利用率，降低網絡阻塞率是十分必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供彈性光網絡中最小代價頻譜分配與碎片感知的路由方法，用于減小網絡頻譜碎片，提高頻譜利用率，降低網絡阻塞率。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

彈性光網絡中最小代價頻譜分配與碎片感知的路由方法，在該機制中，為避免碎片產生，采用最小代價頻譜分配模型以最小化分配頻譜對網絡碎片化影響；當業務阻塞時，通過定義的重配置增益計算模型，選出重配置后產生碎片最小的已路由業務進行再分配，進一步優化網絡頻譜資源；該機制具體包括以下步驟：

步驟1：綜合考慮分配頻譜代價及產生的碎片代價，定義最小代價頻譜分配模型，選擇總代價最小的頻譜塊為業務進行路由頻譜分配，以最小化分配頻譜產生的碎片；

步驟2：當業務由于沒有足夠的連續頻譜而阻塞時，通過定義的重配置增益計算模型，選出重配置后產生碎片最小的已路由業務進行再分配，為阻塞業務提供足夠頻譜資源的同時進一步優化網絡頻譜。