專利名稱：彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波長(zhǎng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
波長(zhǎng)路由波分復(fù)用(WavelengthDivision Multiplexing, WDM)是一種光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，能夠在同一根光纖中，把不同的波長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸。傳統(tǒng)的WDM光網(wǎng)絡(luò)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其資源分配粒度(最小單位為一個(gè)波長(zhǎng))過大，會(huì)導(dǎo)致資源利用不充分，

圖1舉例說明傳統(tǒng)WDM光網(wǎng)中的頻譜分配示意圖。
針對(duì)這一問題，此前已經(jīng)有人提出了頻譜分片彈性光網(wǎng)絡(luò) SLICE (spectrum-sliced elastic optical path network)的概念根據(jù)用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)速率分配合適大小而不是固定大小的頻譜資源給端到端的光路。在SLICE中，將波長(zhǎng)一致性約束轉(zhuǎn)換成了頻譜一致性約束，各鏈路頻譜資源分片(即分成一個(gè)個(gè)頻隙slot)后由低到高統(tǒng)一標(biāo)號(hào)，在每一段鏈路上選擇相同標(biāo)號(hào)的slot即可滿足一致性，并且一起使用的 slot必須有連續(xù)的標(biāo)號(hào)，用FF(First-Fit)算法(即從最低標(biāo)號(hào)開始分配)。圖2舉例說明SLICE中頻譜分配示意圖。FF算法就是按照已給定的順序(預(yù)設(shè)順序或輪詢)尋找一個(gè)可用信道(而不是最近可用的為調(diào)度信道)，找到可用信道后便分配。
而在傳統(tǒng)資源分配方案中，無論路徑長(zhǎng)短都使用單一調(diào)制方式分配相同的頻譜資源，并且確保最長(zhǎng)的光路有足夠的傳輸質(zhì)量，圖3舉例說明傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)中不同路徑的頻譜分配示意圖。由于短路徑有足夠的信號(hào)質(zhì)量裕度來處理實(shí)際的光損耗，這樣就存在嚴(yán)重資源浪費(fèi)，針對(duì)這一問題人們提出了距離自適應(yīng)(distance adaptive, DA)彈性頻譜資源分配，即根據(jù)光路的鏈路跳數(shù)選擇不同的調(diào)制方式，圖4舉例說明SLICE網(wǎng)絡(luò)中不同路徑的頻譜分配示意圖。短距離采用高階調(diào)制方式(如16QAM)分配少一點(diǎn)的sl ot，長(zhǎng)距離采用低階調(diào)制方式(如QPSK)分配多一點(diǎn)的slot。參考公式R=Blog2N,R為請(qǐng)求的數(shù)據(jù)速率，B為所需的帶寬，N和調(diào)制方式有關(guān)，16QAM時(shí)N為16，QPSK時(shí)N為4)，圖5為SLICE中的傳統(tǒng)DA 方案流程圖。
上述方案中目前存在的缺陷是在選路時(shí)沒有綜合考慮鏈路可用頻譜資源情況，而是單純選擇最短路徑，可能會(huì)造成由于光路上資源不夠用導(dǎo)致阻塞產(chǎn)生，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的可靠性。發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)上述缺陷，如何解決因?yàn)樵谶x路時(shí)沒有綜合考慮鏈路可用頻譜資源情況而導(dǎo)致由于光路上資源不夠用產(chǎn)生阻塞，最后造成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)阻塞率較高的問題。
(二)技術(shù)方案
為解決上述問題，本發(fā)明提供了彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配方法，所述方法包括以下步驟
A :當(dāng)源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有通信業(yè)務(wù)的請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，首先判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已建立的空閑光路能否承載所述通信業(yè)務(wù)，如果能則以所述已建的空閑光路作為本次通信光路并執(zhí)行步驟F，否則執(zhí)行步驟B-F ；
B =PCE算路生成候選光路的輔助列表，所述輔助列表中包含每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；
C :根據(jù)所述鏈路跳數(shù)決定所采用的調(diào)制方式并計(jì)算相對(duì)應(yīng)的候選光路承載所述通信業(yè)務(wù)的所需頻隙數(shù)；
D =PCE根據(jù)所述所需頻隙數(shù)和光路可用頻隙數(shù)選擇工作路徑；
E :在所述工作路徑進(jìn)行頻隙分配，建立新光路作為本次通信光路；
F :在所述本次通信光路上進(jìn)行所述源節(jié)點(diǎn)與所述目的節(jié)點(diǎn)之間的通信業(yè)務(wù)。
優(yōu)選地，所述步驟B具體包括以下步驟
B1:PCE算路生成N個(gè)候選光路，其中所述N為正整數(shù)，且N彡2 ；
B2 :計(jì)算每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；
B3:按照所述鏈路跳數(shù)從小到大的順序排列生成所述輔助列表，所述輔助列表中記錄每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)和候選光路的編號(hào)。
優(yōu)選地,所述步驟C具體包括
Cl :根據(jù)距離自適應(yīng)調(diào)制算法確定每個(gè)候選光路的調(diào)制方式，其中所述距離自適應(yīng)調(diào)制算法為當(dāng)所述鏈路跳數(shù)超過預(yù)設(shè)的鏈路跳數(shù)閾值時(shí)選用低階調(diào)試方式，否則選用高階調(diào)制方式；
C2 :根據(jù)所述調(diào)試方式和進(jìn)行所述通信業(yè)務(wù)需要的數(shù)據(jù)速率，結(jié)合公式
R=Blog2N
計(jì)算出所需頻譜寬度，其中R為所述通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率，B為所需頻譜寬度，N為所述調(diào)制方式的階數(shù)；
C3 :再根據(jù)所述所需頻譜寬度和柵格大小，結(jié)合公式
權(quán)利要求
1.彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配方法，其特征在于，所述方法具體包括A :當(dāng)源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有通信業(yè)務(wù)的請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已建立的空閑光路能否承載所述通信業(yè)務(wù)，如果能則以所述已建的空閑光路作為本次通信光路并執(zhí)行步驟F，否則執(zhí)行步驟B-F;B :PCE算路生成候選光路的輔助列表，所述輔助列表中包含每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；C :根據(jù)所述鏈路跳數(shù)決定所采用的調(diào)制方式并計(jì)算相對(duì)應(yīng)的候選光路承載所述通信業(yè)務(wù)的所需頻隙數(shù)；D :PCE根據(jù)所述所需頻隙數(shù)和光路可用頻隙數(shù)選擇工作路徑；E :在所述工作路徑進(jìn)行頻隙分配，建立新光路作為本次通信光路；F :在所述本次通信光路上進(jìn)行所述源節(jié)點(diǎn)與所述目的節(jié)點(diǎn)之間的通信業(yè)務(wù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括G :所述通信業(yè)務(wù)完成后啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間內(nèi)暫不拆除所述本次通信光路。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括以下步驟B1 :PCE算路生成N個(gè)候選光路，其中所述N為正整數(shù)，且N≥2 ;B2 :計(jì)算每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；B3 :按照所述鏈路跳數(shù)從小到大的順序排列生成所述輔助列表，所述輔助列表中記錄每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)和候選光路的編號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括Cl :根據(jù)距離自適應(yīng)調(diào)制算法確定每個(gè)候選光路的調(diào)制方式，其中所述距離自適應(yīng)調(diào)制算法為當(dāng)所述鏈路跳數(shù)超過預(yù)設(shè)的鏈路跳數(shù)閾值時(shí)選用低階調(diào)試方式，否則選用高階調(diào)制方式；C2 :根據(jù)所述調(diào)試方式和所述通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率，結(jié)合公式R=Blog2N計(jì)算出所需頻譜寬度，其中R為所述通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率，B為所需頻譜寬度，N為所述調(diào)制方式的階數(shù)；C3 :再根據(jù)所述所需頻譜寬度和柵格大小，結(jié)合公式
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D具體包括Dl :統(tǒng)計(jì)所述輔助列表中各個(gè)候選光路的通信鏈路上的光路可用頻隙數(shù)；D2 :PCE根據(jù)所述所需頻隙數(shù)和所述光路可用頻隙數(shù)選擇適合承載所述通信業(yè)務(wù)的工作路徑選擇所述光路可用頻隙數(shù)減去所述所需頻隙數(shù)得到的差值最小的候選光路作為工作路徑；或選擇所述光路可用頻隙數(shù)除以所述所需頻隙數(shù)得到的比值最大的候選光路作為工作路徑。
6.彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括判斷單元、輔助列表生成單元、所需頻隙數(shù)計(jì)算單元、工作路徑選擇單元、新光路建立單元和通信業(yè)務(wù)執(zhí)行單元；所述判斷單元，用于判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已建立的光路能否承載所述通信業(yè)務(wù)，如果能則以所述已建的光路作為本次通信光路并直接跳至所述通信業(yè)務(wù)執(zhí)行單元，否則依次進(jìn)入所述輔助列表生成單元、所述所需頻隙數(shù)計(jì)算單元、所述工作路徑選擇單元、所述新光路建立單元和所述通信業(yè)務(wù)執(zhí)行單元；所述輔助列表生成單元，用于PCE算路生成候選光路的輔助列表，所述輔助列表中包含每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；所述所需頻隙數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述鏈路跳數(shù)決定所采用的調(diào)制方式并計(jì)算相對(duì)應(yīng)的候選光路承載所述通信業(yè)務(wù)的所需頻隙數(shù)；所述工作路徑選擇單元，用于PCE根據(jù)所述所需頻隙數(shù)和光路可用頻隙數(shù)選擇工作路徑;所述新光路建立單元，用于在所述工作路徑進(jìn)行頻隙分配，建立新光路作為本次通信光路；所述通信業(yè)務(wù)執(zhí)行單元，用于在所述本次通信光路上進(jìn)行所述源節(jié)點(diǎn)與所述目的節(jié)點(diǎn)之間的通信業(yè)務(wù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括定時(shí)單元，用于所述通信業(yè)務(wù)完成后啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間內(nèi)暫不拆除所述本次通光路。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助列表生成單元具體包括候選光路生成單元、鏈路跳數(shù)計(jì)算單元和列表生成單元；所述候選光路生成單元，PCE算路生成N個(gè)候選光路，其中所述N為正整數(shù)，且N彡2 ; 所述鏈路跳數(shù)計(jì)算單元，用于計(jì)算所述候選光路的鏈路跳數(shù)；所述列表生成單元，用于按照所述鏈路跳數(shù)從小到大的順序排列生成所述輔助列表， 所述輔助列表中記錄每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)和候選光路的編號(hào)。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述所需頻隙數(shù)計(jì)算單元具體包括調(diào)制方式選擇單元、所需頻譜寬度計(jì)算單元和所需頻隙數(shù)計(jì)算單元；所述調(diào)制方式選擇單元，用于根據(jù)距離自適應(yīng)調(diào)制算法確定每個(gè)候選光路的調(diào)制方式，其中所述距離自適應(yīng)調(diào)制算法為當(dāng)所述鏈路跳數(shù)超過預(yù)設(shè)的鏈路跳數(shù)閾值時(shí)選用低階調(diào)試方式，否則選用高階調(diào)制方式；所述所需頻譜寬度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述調(diào)試方式和所述通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率，結(jié)合公式R=Blog2N計(jì)算出所述所需頻譜寬度，其中R為所述通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)速率，B為所需頻譜寬度，N為所述調(diào)制方式的階數(shù)；所述所需頻隙數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述所需頻譜寬度和柵格大小，結(jié)合公式
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工作路徑選擇單元具體包括可用頻隙數(shù)統(tǒng)計(jì)單元和路徑確定單元；所述可用頻隙數(shù)統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)所述輔助列表中各個(gè)候選光路的通信鏈路上的光路可用頻隙數(shù)；所述路徑確定單元，用于PCE根據(jù)所述所需頻隙數(shù)和所述光路可用頻隙數(shù)選擇適合承載所述通信業(yè)務(wù)的工作路徑選擇所述光路可用頻隙數(shù)減去所述所需頻隙數(shù)得到的差值最小的候選光路作為工作路徑；或選擇所述光路可用頻隙數(shù)除以所述所需頻隙數(shù)得到的比值最大的候選光路作為工作路徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了彈性光網(wǎng)絡(luò)中資源感知的路由與頻譜資源分配方法和系統(tǒng)，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有通信業(yè)務(wù)的請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，首先判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已建立的空閑光路能否承載此通信業(yè)務(wù)，如果能則直接利用空閑光路進(jìn)行通信，否則PCE算路生成候選光路的輔助列表，輔助列表中包含每個(gè)候選光路的鏈路跳數(shù)；根據(jù)鏈路跳數(shù)決定調(diào)制方式并計(jì)算相對(duì)應(yīng)的候選光路承載通信業(yè)務(wù)的所需頻隙數(shù)；PCE根據(jù)所需頻隙數(shù)和光路可用頻隙數(shù)選擇工作路徑；在工作路徑進(jìn)行頻隙分配，建立新光路，進(jìn)行源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的通信；通信完成后暫不拆除新光路，啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間內(nèi)重復(fù)以上步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的資源感知，克服因最短路徑上的阻塞造成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)阻塞率較高的問題。
文檔編號(hào)H04L12/927GK103051547SQ20121056855
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張民, 王磊, 黃善國(guó), 陳雪, 張治國(guó) 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)