[發明專利]頻譜靈活光網絡中自適應負載均衡能耗優化方法及系統

有效

• 申請號: 201710868470.3
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107426110B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳伯文;張捷;高明義;沈綱祥
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04Q11/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明涉及一種頻譜靈活光網絡中自適應負載均衡能耗優化方法及系統，為了有效提高光網絡的頻譜資源效率和降低光網絡的能耗而設計。本發明對于每一個連接請求，采用不同線速率與調制格式的組合形成來承載連接請求的帶寬需求，通過距離自適應的負載均衡調節方法，動態地調整每一條光纖鏈路的權重，以使連接請求選擇負載較輕的光纖鏈路作為傳輸路徑。本發明避免某些短距離的光纖鏈路被過量連接請求選擇而造成阻塞，從而提高頻譜靈活光網絡的資源效率，實現高的能耗效率。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，具體涉及一種頻譜靈活光網絡中自適應負載均衡能耗優化方法及系統。

背景技術

近年來，在移動互聯網、大數據、云計算、數據中心等應用業務發展下，網絡的能耗急劇上升，難以滿足網絡對業務服務質量需求，容易造成網絡資源效率與能耗效率降低，使網絡運營受到極大的挑戰。傳統網絡節能方法與機制將受到極大地威脅。特別地，在傳統節能方案中，并沒有根據高峰與低谷業務變化特點，適當地減少或增加傳輸業務流量的光層能耗元件的端口，以減少網絡的能耗。由于某些區域在某一時刻的帶寬流量極大，而頻譜靈活光網絡帶寬容量在限，在這一區域帶寬資源無法滿足連接請求對帶寬要求，使得連接請求建立失敗。同時，由于網絡流量的分布不均勻，容易造成局部的光層能耗元件端口的流量達到最大，即端口處于滿負荷地運行?？梢姡绾蝺灮W絡的能耗和提高網絡的資源效率將成為一個關鍵技術，以使網絡運營處理最佳狀態。

在頻譜靈活光網絡中，用戶可以根據連接請求的帶寬需求粒度大小，利用不同的線速率和調制格式傳輸連接請求的帶寬粒度，以實現網絡資源最佳的配置。為了把連接請求的流量傳輸到光層，需求配置不同線速率光層傳輸端口，同時分配連接請求需要的頻譜資源，而這些分配的頻譜資源必須滿足頻譜連續性和頻譜一致性的雙重約束條件。然而，由于大量的連接請求在頻譜靈活光網絡模建立，若不考慮頻譜靈活光網絡的負載占用情況，勢必造成網絡中某些鏈路因負載過大而引起連接請求建立失敗，使連接請求產生阻塞?？梢?，在連接請求建立過程中，首先，需要考慮頻譜靈活光網絡的頻譜資源占用狀態，評估每一條光纖鏈路的負載占用情況，以及調整每一條光纖鏈路的權重，盡最大可能地找出一條工作路徑來傳輸連接請求；其次，在所選擇的路徑中分配網絡的頻譜資源，滿足頻譜連續性和頻譜一致性的雙重約束條件；最后，根據連接請求的帶寬粒度配置相應的光轉發器和光再生器等能耗元件。目前，為了建立連接請求，傳統的方法通常采用以下兩個過程：

1)連接請求的工作路由計算與選擇。在頻譜靈活光網絡中，對于每一個連接請求，從源節點到目的節點進行路徑計算，通常采用最短路徑算法計算工作路徑。然而，在傳統工作路徑計算方法中，并沒有考慮到所計算工作路徑的負載流量情況，也沒有對把選擇的工作路徑進行能耗的評估，只是選擇距離最短的路徑作為工作路徑。若找到連接請求的工作路徑，則工作路由計算成功，如果沒有找到可用路徑，則連接請求建立路徑失敗。

2)連接請求的頻譜資源查找與分配。根據連接請求的帶寬需求，在所選擇的工作路徑中，查找連接請求所需要的頻譜資源，所查找的頻譜資源必須滿足頻譜連續性和頻譜一致性的雙重約束條件。若找到連接請求所需要的頻譜資源，為連接請求分配頻譜資源。然而，一方面，在查找和分配連接請求所需要的頻譜資源過程中，并沒有考慮到占用的頻譜資源對光纖鏈路負載造成的影響。另一方面，在為連接請求查找和分配頻譜資源過程中，沒有考慮分配頻譜資源后對網絡能耗造成的影響。因此，一方面，當前某些鏈路負載過重的光纖鏈路時，連接請求因頻譜資源不足而造成資源分配失??；另一方面，連接請求在所選擇的工作路徑中分配頻譜資源，容易造成能耗過大，不利于節能。

上述過程能夠在頻譜靈活光網絡中成功建立連接請求。然而，由于連接請求在建立過程中，沒有考慮網絡負載和能耗問題，無法保證連接請求所選擇的工作路徑能耗最小，也沒有考慮到連接請求所建立工作路徑中光纖鏈路的負載使用情況。

鑒于上述的缺陷，本設計人積極加以研究創新，以期創設一種頻譜靈活光網絡中自適應負載均衡能耗優化方法及系統，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容