[發(fā)明專利]多芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中基于串?dāng)_感知頻譜可切片資源分配方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210794004.6
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115209248A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉煥淋;周建劍;陳勇
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中基于串?dāng)_感知的頻譜可切片資源分配方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：輸入多芯彈性光網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)G(N,E,F,C)，節(jié)點集合N，鏈路集合E，每鏈路包含頻隙集合F，纖芯集合C；計算網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中節(jié)點度數(shù)的平均值，記為D，為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中的每個按需節(jié)點架構(gòu)配置數(shù)目為D的頻譜切片機；

S2：將輸入的多芯光纖集合C中不相鄰的纖芯分為一組，并將分組后的纖芯組分為高、中和低優(yōu)先級的纖芯組；并對每個纖芯組的頻譜資源進行頻譜分區(qū)；

其中，纖芯組分配給第i組業(yè)務(wù)的頻譜分區(qū)大小的計算公式為：

在上式中，m和n分別為第i組業(yè)務(wù)的種類數(shù)和各種業(yè)務(wù)的種類總數(shù)，R_k和R_ij分別是第k種業(yè)務(wù)和第j種類的第i組業(yè)務(wù)所需的FS數(shù)，m≤n，P_k和P_ij分別是第k種業(yè)務(wù)和第j種第i組業(yè)務(wù)占總業(yè)務(wù)的比例，計算公式中的分式是用來計算區(qū)間業(yè)務(wù)請求占所有業(yè)務(wù)請求的比例，S為一根纖芯包含的頻隙數(shù)目，T_ime表示一個正整數(shù)值，表示對x取極大整數(shù)；

S3：根據(jù)業(yè)務(wù)請求的源節(jié)點和目的節(jié)點，在多芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中使用最短路徑方法選擇K條候選路由，存入集合P中，K的取值為網(wǎng)絡(luò)拓撲的節(jié)點平均度數(shù)取極大整數(shù)值；

S4：根據(jù)候選路徑長度確定業(yè)務(wù)采用的調(diào)制格式，并根據(jù)調(diào)制格式計算業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)并依次在候選路徑集合P中找出滿足業(yè)務(wù)頻隙需求的空閑的連續(xù)可用頻譜塊，若候選路徑集合P中存在滿足業(yè)務(wù)所需頻譜數(shù)的空閑連續(xù)頻譜資源，轉(zhuǎn)步驟S5，否則，轉(zhuǎn)步驟S6；

其中，業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)的計算公式為：

上式中，b表示業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，b_fs為每頻隙帶寬，在彈性光網(wǎng)絡(luò)中，b_fs＝12.5GHz，m為業(yè)務(wù)選擇的調(diào)制格式的調(diào)制效率，F(xiàn)_G為保護頻隙數(shù)目；

S5：執(zhí)行基于候選資源窗口的串?dāng)_感知頻譜資源分配策略，為業(yè)務(wù)選擇芯間串?dāng)_最小的頻譜窗；

S6：根據(jù)按需節(jié)點架構(gòu)的彈性光網(wǎng)絡(luò)中配置的頻譜切片模塊資源，對業(yè)務(wù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的候選路徑的中轉(zhuǎn)節(jié)點進行頻譜切片，執(zhí)行基于頻譜切片的分配代價感知資源分配策略。

2.如權(quán)利要求1所述的基于候選資源窗口的串?dāng)_感知頻譜資源分配策略，其特征在于：所述S5具體通過以下方式實現(xiàn)：

S501：根據(jù)圖論的頂點著色原理，將不相鄰的纖芯分為一組，將纖芯組分為高、中和低優(yōu)先等級，業(yè)務(wù)依次從高、中和低優(yōu)先級組中選擇業(yè)務(wù)待分配的纖芯；

S502：將候選路徑集合P中的候選路徑的空閑的連續(xù)可用頻譜塊，根據(jù)纖芯分組優(yōu)先級，對候選路徑的連續(xù)可用頻譜塊排序，保存在候選頻譜窗的集合中；

S503：依次計算集合中的各候選頻譜窗的芯間串?dāng)_值，若找到芯間串?dāng)_值小于芯間串?dāng)_閾值的候選頻譜窗，則將該頻譜窗分配給業(yè)務(wù)，并記錄該頻譜窗所在的纖芯和路徑信息；否則，業(yè)務(wù)的頻譜資源分配失敗，阻塞業(yè)務(wù)，算法結(jié)束；

其中，各候選頻譜窗的芯間串?dāng)_值的計算公式為：

在上式中，為纖芯c_i和其相鄰纖芯c_i′間的串?dāng)_，其中L為光纖傳輸長度，h表示單位傳輸長度的串?dāng)_增量，其中，α、r、β、ω_th分別表示光纖的耦合系數(shù)、彎曲半徑、傳播常數(shù)以及芯間距離；

其中，不同調(diào)制格式下的芯間串?dāng)_閾值參考取值為：

3.如權(quán)利要求1所述的基于頻譜切片的分配代價感知資源分配策略，其特征在于：所述S6具體通過以下方式實現(xiàn)：

S601：依次統(tǒng)計集合P中的各候選路徑的空閑的可用頻譜塊情況，并根據(jù)空閑頻譜塊包含的頻隙數(shù)大小，從大到小依次排列各可用頻譜塊在集合{b₁,b₂,...,b_j}中；

S602：根據(jù)業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)目，檢查交換節(jié)點是否有剩余的頻譜切片機，若有，根據(jù)頻譜切片機終止條件，從可用頻譜塊集合{b₁,b₂,...,b_j}中找到滿足業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)目的頻譜塊組合，存入頻譜塊集合ψ中，ψ＝{(ψ₁(b₁,b₂,...),ψ₂(b₁,b₃,...),...,ψ_r(b₂,b₃,...,b_j),...}；

其中，頻譜切片終止條件為：

在上式中，T表示候選路徑上表示業(yè)務(wù)r被切片為T個子切片部分的數(shù)目，對應(yīng)頻譜塊組合ψ_r包含空閑頻譜塊數(shù)目，|b_t|表示頻譜塊組合ψ_r第t個空閑頻譜塊所包含的頻隙數(shù)目，頻譜切片終止條件公式表明：當(dāng)被切片的業(yè)務(wù)所需總頻隙數(shù)目和切片后各自子切片之間的保護頻隙總數(shù)之和小于等于該路徑上總空閑頻隙數(shù)目，則切片停止；

S603：根據(jù)路徑分配代價計算公式，計算業(yè)務(wù)請求切片后，各子切片從路徑的候選頻譜窗組合ψ中選擇各頻譜窗組合ψ_r的總分配代價值；

其中，子切片在候選路徑P_j的頻譜窗組合ψ_r的總分配代價的計算公式為：

在上式中，表示子切片分配在路徑P_j的鏈路(a,b)上頻譜窗組合ψ_r中第t個頻頻隙塊b_t的代價值，其計算方法為：

在上式中，S^a,b(i)表示鏈路(a,b)的第i個頻隙是否占用的狀態(tài)，當(dāng)S^a,b(i)＝0，表示第i頻隙被占用，則該頻隙不能分配給當(dāng)前子切片請求，S^a,b(i)＝1表示示第i頻隙空閑；計算方法分為3種情況：在當(dāng)子切片請求分配在第t個頻頻隙塊b_t的頻譜窗起始索引值為1時，其代價值由頻譜塊結(jié)束頻隙的占用情況決定；當(dāng)子切片請求分配在第t個頻頻隙塊b_t的頻譜窗結(jié)束頻隙在鏈路頻隙的最右邊時，代價值由右邊相鄰頻隙的占用情況決定；在當(dāng)子切片請求分配在第t個頻頻隙塊b_t的頻譜窗起始和結(jié)束頻隙的索引值處于鏈路頻隙中間時，分配代價則由子切片擬占用頻譜塊的左邊和右邊的相鄰頻隙的占用情況決定；

S604：根據(jù)業(yè)務(wù)切片的總分配代價值，對頻譜窗組合升序排列；

S605：依次計算將頻譜窗組合分配給子切片后的芯間串?dāng)_值，若芯間串?dāng)_值小于串?dāng)_閾值，則將該頻譜窗組合分配給各子切片業(yè)務(wù)，算法結(jié)束；若排序的所有頻譜窗組合的芯間串?dāng)_值都不滿足串?dāng)_閾值要求，則子切片的資源分配失敗，阻塞業(yè)務(wù)，結(jié)束算法。