基于通道密度和最小間隙的周期式聚合光路重構(gòu)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于通道密度和最小間隙的周期式聚合光路重構(gòu)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法選擇最佳重構(gòu)方案、只進(jìn)行頻譜搬移、阻塞率改善較小和頻譜利用率較低的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：1)使用迪杰斯特拉方法和首次命中方法為新到達(dá)的連接請(qǐng)求選路和頻譜分配；2)執(zhí)行時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)周期時(shí)找出網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)存的所有光路；3)對(duì)每一條相沖突的光路都選擇通道密度最大和最小間隙最小的備選光路進(jìn)行重構(gòu)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)其阻塞率低，頻譜利用率高，減輕了關(guān)鍵鏈路的負(fù)擔(dān)，使得網(wǎng)絡(luò)流量更加均衡，可用于彈性光網(wǎng)絡(luò)中對(duì)頻譜碎片的整理。
【專利說(shuō)明】基于通道密度和最小間隙的周期式聚合光路重構(gòu)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及光路重構(gòu)方法，可用彈性光網(wǎng)絡(luò)中對(duì)頻譜碎片的整理。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的波分多路復(fù)用WDM網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)波長(zhǎng)容量固定，且相鄰波長(zhǎng)之間用保護(hù)帶寬分開以確保信號(hào)質(zhì)量與接收端的濾波，缺點(diǎn)是帶寬粒度大且使用不靈活，波長(zhǎng)間的保護(hù)帶寬也會(huì)造成頻譜資源的浪費(fèi)，為此需要一個(gè)數(shù)據(jù)速率更加彈性、靈活、可重構(gòu)以及資源更有效利用的光網(wǎng)絡(luò)。最近提出的頻譜分片彈性光網(wǎng)絡(luò)，SLICE可靈活地給業(yè)務(wù)分配可變帶寬，并高效地利用頻譜資源。在實(shí)際應(yīng)用中，為確保接收端的信號(hào)質(zhì)量與濾波效果，在分配頻譜資源時(shí)，要遵守頻譜一致性約束、頻譜連續(xù)性約束和頻譜沖突約束，鏈路中不滿足這三個(gè)約束條件的頻隙不能被分配。在一個(gè)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，光通道的建立與拆除過(guò)程會(huì)引起頻譜的碎片化。在小的非連續(xù)頻帶中的可用頻譜即碎片會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的頻譜效率受影響，降低了為一個(gè)連接找到足夠連續(xù)頻譜的可能性。盡管有足夠的頻譜可用，新到達(dá)的請(qǐng)求要么必須使用更多的網(wǎng)絡(luò)頻譜，要么被阻塞。因此，頻譜碎片會(huì)導(dǎo)致頻譜利用率降低和業(yè)務(wù)阻塞率上升。目前，對(duì)頻譜碎片這一問(wèn)題有以下幾種解決方案:
[0003]Patel A.N.等人在文獻(xiàn) “Defragmentat1n of Transparent FlexibleOptical WDM (FWDM) Networks，，(Optical Fiber Communicat1n Conference andExposit1n, 2011, pp.1-3)中首次提出了頻譜碎片的概念并給出了兩種周期式光路重構(gòu)算法:Greedy算法和最短路徑SP算法。Greedy算法和最短路徑SP算法，是將占有最大序號(hào)頻譜的連接請(qǐng)求重新分配到最小序號(hào)的頻譜上，并且是按照所占用頻譜序號(hào)降序重構(gòu)所有存在的連接請(qǐng)求。這樣可以使得所有存在的連接請(qǐng)求集中到小序號(hào)的頻譜范圍內(nèi)，但是每一次重構(gòu)所選擇的并不是最佳方案，重構(gòu)完成后仍然會(huì)占用較多的頻譜，使得阻塞率比較高。
[0004]Weiguo Ju, Shanguo Huang, Zhenzhen Xu, Jie Zhang, Wanyi Gu 等人在文獻(xiàn)“Dynamic Adaptive Spectrum Defragmentat1n Scheme in Elastic Optical PathNetworks，，，(Opto-Electronics and Communicat1ns Conference, 2012, pp.21-22)中提出了最大頻譜增益重路由算法MSGR和動(dòng)態(tài)頻譜移動(dòng)算法DSSD，這兩種算法都是觸發(fā)式光路重構(gòu)算法。MSGR算法只有在大顆粒度的連接請(qǐng)求離開后，釋放出足夠的頻譜資源時(shí)才能被觸發(fā)，該算法只允許具有最大頻譜增益的連接請(qǐng)求被重構(gòu)，該算法雖然進(jìn)行光路重構(gòu)的次數(shù)較少，但是對(duì)后續(xù)到達(dá)的連接請(qǐng)求影響不大，除非后續(xù)的連接請(qǐng)求正好占用被釋放的頻譜資源。DSSD算法只有在最小間隙超過(guò)某個(gè)門限值時(shí)才能被觸發(fā)，該算法只進(jìn)行頻譜搬移，而不對(duì)連接請(qǐng)求重新選路，這樣頻譜碎片仍然很大，對(duì)阻塞率改善不大。
[0005]Alberto Castro, Luis Velasco, Marc Ruiz 等人在文獻(xiàn) “Dynamic routing andspectrum(re)allocat1n in future flexgrid optical networks，，(Journal of ComputerNetworks, 2012, Volume 56，Issuel2, pp.2869-2883)中提出動(dòng)態(tài)選路與頻譜分配算法 RSA和SPRESS0算法。SPRESS0算法是觸發(fā)式光路重構(gòu)算法，當(dāng)新到達(dá)的連接請(qǐng)求無(wú)法建立時(shí)算法被觸發(fā)。該算法將與新到達(dá)連接請(qǐng)求最短路徑上有沖突的連接請(qǐng)求進(jìn)行頻譜搬移，但是路徑不會(huì)發(fā)生改變。
[0006]Yawei Yin, Ke Wen, David J.Geisler, Ruiting Liu, and S.J.B.Yoo 等人在文獻(xiàn)“Dynamic on-demand defragmentat1n in flexible bandwidth elastic opticalnetworks”(OPTICS EXPRESS, 2012, Volume 20，pp.1798-1804)中通過(guò)建立輔助圖，將光路重構(gòu)轉(zhuǎn)換為求輔助圖最大獨(dú)立集MIS的問(wèn)題。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)，求解MIS問(wèn)題所花費(fèi)時(shí)間不多，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大，MIS求解的復(fù)雜度大大增加，計(jì)算時(shí)間很長(zhǎng)，而且不適合于動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于通道密度和最小間隙的周期式聚合光路重構(gòu)方法，以在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下提高頻譜利用率，降低阻塞率。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)思路是:將分布“疏松”的連接請(qǐng)求聚合成“緊密”狀態(tài)，即將具有小通道密度和大最小間隙的連接請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為大通道密度和小最小間隙，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。具體步驟包括如下:
[0009](I)記錄起始時(shí)刻ts ；
[0010](2)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的連接請(qǐng)求(s_ dnew, Bnew)用迪杰斯特拉方法選擇一條從源節(jié)點(diǎn)Snew到宿節(jié)點(diǎn)dnOT的路徑，并按照首次命中的方法在有限的頻譜資源內(nèi)分配頻譜，如果所選通路上連續(xù)的空閑頻譜大于等于請(qǐng)求帶寬Bnew,則成功建立了一條從Snew到dnew占用連續(xù)頻譜的光路；否則，丟棄該連接請(qǐng)求；
[0011](3)記錄終止時(shí)刻te，則執(zhí)行時(shí)間為t = te-ts ;將執(zhí)行時(shí)間t與預(yù)先設(shè)定好的
[0012]周期P進(jìn)行比較，如果t彡P(guān)，則將網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)存的連接請(qǐng)求組成重構(gòu)集合?；，否則，等待下一個(gè)連接請(qǐng)求的到達(dá)，返回步驟(2);
[0013](4)統(tǒng)計(jì)重構(gòu)集合I；中所有的連接請(qǐng)求已建光路的通道密度和最小間隙，并對(duì)重構(gòu)集合I；中的連接請(qǐng)求進(jìn)行排序，其排序規(guī)則是:先按通道密度升序排序，再對(duì)通道密度相等的連接請(qǐng)求按照最小間隙降序排序；
[0014](5)找出排序后重構(gòu)集合I；中連接請(qǐng)求的所有與原光路頻譜不沖突的新光路，計(jì)算每條新光路的通道密度和最小間隙，并對(duì)所有新光路進(jìn)行排序，其排序規(guī)則是:先按通道密度降序排序，再對(duì)通道密度相等的新光路按照最小間隙升序排序；選擇排序后第一個(gè)新光路進(jìn)行重構(gòu)操作，即給新光路分配頻譜并釋放原光路上的頻譜；
[0015](6)判斷重構(gòu)集合I；中所有連接請(qǐng)求是否都進(jìn)行了重構(gòu)操作，若是，則返回步驟
(5);否則，結(jié)束碎片整理，更新起始時(shí)刻&并等待下一個(gè)連接請(qǐng)求的到達(dá)，返回步驟(2)。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]第一，減少了阻塞率，提高了頻譜利用率。
[0018]本發(fā)明選擇通道密度最大和最小間隙最小的新光路進(jìn)行重構(gòu)；通道密度越大，反映在相同的頻譜范圍內(nèi)連接請(qǐng)求在網(wǎng)絡(luò)中占用的鏈路數(shù)越多且所建路徑的平均跳數(shù)越少；占用的鏈路數(shù)越多說(shuō)明鏈路的使用效率越高，那些不常用的鏈路被使用的機(jī)率增大，從而減輕了關(guān)鍵鏈路的負(fù)擔(dān)；平均跳數(shù)越少說(shuō)明連接請(qǐng)求占用的平均資源越少，這里的資源指的是連接請(qǐng)求在鏈路上占用的頻譜之和。最小間隙越小，反映相鄰連接請(qǐng)求在頻譜上排列越緊密?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中只片面考慮連接請(qǐng)求在頻譜上緊密排列的缺點(diǎn)?？梢允沟妙l譜碎片更小，從而可以減少阻塞率并提高頻譜利用率。
[0019]第二，節(jié)省了更多的頻譜資源。
[0020]本發(fā)明每一次重構(gòu)操作選擇的都是最佳的新光路，克服了現(xiàn)有技術(shù)中每一次重構(gòu)所選擇的并不是最佳方案的缺點(diǎn)，使用更少的頻譜資源達(dá)到相同的效果，節(jié)省了更多的頻譜資源。
[0021]第三，減輕了關(guān)鍵鏈路的負(fù)擔(dān)，使得網(wǎng)絡(luò)流量更加均衡。
[0022]本發(fā)明不僅對(duì)連接請(qǐng)求進(jìn)行頻譜搬移，而且對(duì)其進(jìn)行重新選路，克服了現(xiàn)有技術(shù)只進(jìn)行頻譜搬移，而不對(duì)連接請(qǐng)求重新選路的缺點(diǎn)?？梢詼p輕關(guān)鍵鏈路的負(fù)擔(dān)，將連接請(qǐng)求所建路徑重新調(diào)整到那些比較空閑的鏈路上，提高了鏈路使用效率，使得網(wǎng)絡(luò)流量更加均衡。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0025]圖3本發(fā)明與現(xiàn)有方法的阻塞率性能仿真對(duì)比圖；
[0026]圖4為本發(fā)明與現(xiàn)有方法的頻譜利用率仿真對(duì)比圖；
[0027]圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有方法的平均計(jì)算時(shí)間仿真對(duì)比圖；
[0028]圖6為本發(fā)明與現(xiàn)有方法的重構(gòu)次數(shù)仿真對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和效果做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030]參照?qǐng)D1，本發(fā)明使用的網(wǎng)絡(luò)是由14個(gè)節(jié)點(diǎn)和21條鏈路組成的NSFNET網(wǎng)絡(luò)。為了更清晰的標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)為從O到13。鏈路是相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的物理連接，如鏈路(0，7)表示O號(hào)節(jié)點(diǎn)和7號(hào)節(jié)點(diǎn)之間存在一條物理連接，這條鏈路的長(zhǎng)度為480公里。連接請(qǐng)求用(s，d，B)表示，s是源節(jié)點(diǎn)，d是宿節(jié)點(diǎn)，B是請(qǐng)求帶寬。其中源節(jié)點(diǎn)s和宿結(jié)點(diǎn)d都在NSFNET的14個(gè)節(jié)點(diǎn)中選取，請(qǐng)求帶寬B不能超過(guò)頻隙集合F中頻隙的個(gè)數(shù)。本發(fā)明也可以使用其他網(wǎng)絡(luò)，比如CHNNET等。
[0031]參照?qǐng)D2，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0032]步驟I,記錄起始時(shí)刻ts。
[0033]步驟2，對(duì)新到達(dá)的連接請(qǐng)求進(jìn)行選路。
[0034]采用迪杰斯特拉方法為新到達(dá)的連接請(qǐng)求(snOT，dnew, Bnew)在網(wǎng)絡(luò)中選擇一條從源節(jié)點(diǎn)Snrat到宿結(jié)點(diǎn)dnOT的一條最短路徑pn?。例如對(duì)于使用的NSFNET網(wǎng)絡(luò)，如果源節(jié)點(diǎn)為0，宿結(jié)點(diǎn)為12，則迪杰斯特拉方法算出的最短路徑為O — 7 — 8 — 12，路徑總長(zhǎng)度為690公里。
[0035]步驟3，對(duì)選路后的連接請(qǐng)求進(jìn)行頻譜分配。
[0036]給選路后的連接請(qǐng)求分配頻譜資源，可采用首次命中、隨機(jī)分配和最大總數(shù)等方法，本實(shí)例中采用了首次命中方法，本步驟的具體步驟如下:
[0037]3a)采用頻隙集合F = Rs1, fs2,…,fsN}, I彡i彡N構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)中有限的頻譜，其中頻隙fSi是承載信息的低速子載波，相鄰頻隙有1/2的頻譜重疊，N是頻隙個(gè)數(shù)；
[0038]3b)令 i = I ;
[0039]3c)從頻隙集合F中第i個(gè)頻隙fSi開始，取出連續(xù)Bmw個(gè)頻隙，Bmw是新到達(dá)連接請(qǐng)求的請(qǐng)求帶寬，組成通道ci =、fsi，fs“I，…，}，Bnew ( N ；
[0040]3d)判斷最短路徑pnOT中各條鏈路上通道Ci內(nèi)的每個(gè)頻隙是否都空閑:如果空閑，則將該最短路徑Pnrat中各條鏈路中的Bmw個(gè)連續(xù)頻隙分配給連接請(qǐng)求，即資源分配成功，執(zhí)行步驟4;否則，執(zhí)行步驟3e)；
[0041]3e)改變i值，使其自動(dòng)增I ;再判斷i的大小，如果i彡N_BnOT+l，則返回步驟3c)；否則，資源分配失敗，執(zhí)行步驟4。
[0042]步驟4，將網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)存的連接請(qǐng)求組成重構(gòu)集合I；。
[0043]4a)記錄終止時(shí)刻te,則t = te-ts為執(zhí)行時(shí)間；
[0044]4b)判斷是否t彡P(guān)，其中P為預(yù)先設(shè)定好的周期，如果是，則執(zhí)行步驟4c);否則，返回等待下一個(gè)連接請(qǐng)求到達(dá)，返回步驟2 ；
[0045]4c)將網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)存的連接請(qǐng)求組成重構(gòu)集合I；。
[0046]步驟5，基于通道密度和最小間隙對(duì)重構(gòu)集合I；中的連接請(qǐng)求進(jìn)行排序。
[0047]本發(fā)明提出了通道密度和最小間隙的概念。通道密度是指網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路被通道覆蓋的連接請(qǐng)求個(gè)數(shù)。通道密度越大，反映在相同的頻譜范圍內(nèi)連接請(qǐng)求在網(wǎng)絡(luò)中占用的鏈路數(shù)越多且所建路徑的平均跳數(shù)越少；占用的鏈路數(shù)越多說(shuō)明鏈路的使用效率越高，那些不常用的鏈路被使用的機(jī)率增大，從而減輕了關(guān)鍵鏈路的負(fù)擔(dān)；平均跳數(shù)越少說(shuō)明連接請(qǐng)求占用的平均資源越少，這里的資源指的是連接請(qǐng)求在鏈路上占用的頻譜之和。最小間隙是指在連接請(qǐng)求所選路徑的所有鏈路中，與相鄰的連接請(qǐng)求頻譜之間數(shù)值最小的間隔。最小間隙越小，反映相鄰連接請(qǐng)求在頻譜上排列越緊密。
[0048]本步驟的具體步驟如下:
[0049]5a)令 j = I ;
[0050]5b)根據(jù)重構(gòu)集合I；中第j個(gè)連接請(qǐng)求已建光路占用的通道，統(tǒng)計(jì)其通道密度；
[0051]5c)根據(jù)重構(gòu)集合I；中第j個(gè)連接請(qǐng)求已建光路中的鏈路，統(tǒng)計(jì)其最小間隙；
[0052]5d)j值自動(dòng)增I ;判斷j值大小，如果j彡11； |，返回步驟5b)，否則，執(zhí)行步驟5e)，其中|τ」是重構(gòu)集合?;的模，表示重構(gòu)集合?;中元素的個(gè)數(shù)；
[0053]5e)對(duì)重構(gòu)集合I；中的連接請(qǐng)求進(jìn)行排序，即先按通道密度升序排序，再對(duì)通道密度相等的連接請(qǐng)求按照最小間隙降序排序，形成新的重構(gòu)集合T/。
[0054]步驟6，對(duì)排序后的重構(gòu)集合T/中連接請(qǐng)求使用最佳備選光路的進(jìn)行重構(gòu)操作。
[0055]6a)令k = 1，k表示重構(gòu)集合T/中元素的序號(hào)；
[0056]6b)選擇重構(gòu)集合T/中的第k個(gè)連接請(qǐng)求(sk, dk, Bk)；
[0057]6c)為第k個(gè)連接請(qǐng)求重新選路，得到最小跳數(shù)路徑Pk ；
[0058]將附圖1中NSFNET網(wǎng)絡(luò)的所有鏈路長(zhǎng)度改為1，再使用迪杰斯特拉方法重新為第k個(gè)連接請(qǐng)求選路，得到最小跳數(shù)路徑Pk ;在本實(shí)例中設(shè)源節(jié)點(diǎn)為1，宿結(jié)點(diǎn)為7，最小跳數(shù)路徑則為I — O — 7，路徑總長(zhǎng)度為690公里，路徑跳數(shù)為2 ；
[0059]6d)令m = I, m表示頻隙集合F中頻隙的序號(hào)；
[0060]6e)從頻隙集合F中第m個(gè)頻隙fsm開始，取出連續(xù)Bk個(gè)頻隙，Bk是重構(gòu)集合T/中的第k個(gè)連接請(qǐng)求的請(qǐng)求帶寬,組成通道Cm ={fam,fim+v--,fsm+Bk_l}, Bk ^ N ；
[0061]6f)判斷最小跳數(shù)路徑Pk中各條鏈路上通道Cm內(nèi)的每個(gè)頻隙是否都空閑:如果空閑，則將(Pk，cm)作為一個(gè)備選光路加入到重構(gòu)集合T/中的第k個(gè)連接請(qǐng)求的備選集合LPk中，否則，執(zhí)行步驟6g)；
[0062]6g)m值自動(dòng)加I ;判斷m值大小:如果m彡N_Bk+l,則返回步驟6e),否則,執(zhí)行步驟 6h)；
[0063]6h)分別統(tǒng)計(jì)備選集合LPk中的所有備選光路的通道密度和最小間隙；
[0064]6i)對(duì)備選集合LPk中的備選光路進(jìn)行排序，即先按通道密度降序排序，再對(duì)通道密度相等的連接請(qǐng)求按照最小間隙升序排序，形成新的備選集合UV ；
[0065]6j)選擇排序后的備選集合LPk’中排在第一位的備選光路進(jìn)行重構(gòu)操作:
[0066]首先，為第k個(gè)連接請(qǐng)求建立新光路(pk, Cm)；
[0067]然后，再釋放原光路上的頻譜，即設(shè)置原光路上的頻譜資源為空閑；
[0068]6k) k值自動(dòng)加I ;判斷k值大小:如果k彡Tr，，則返回步驟6b);否則，結(jié)束碎片整理方法，更新起始時(shí)刻&并等待下一個(gè)連接請(qǐng)求的到達(dá)，返回步驟2，其中It/ I是重構(gòu)集合T/的模，表示重構(gòu)集合T/中元素的個(gè)數(shù)。
[0069]本發(fā)明的效果可以通過(guò)以下仿真進(jìn)一步說(shuō)明:
[0070]1.仿真環(huán)境設(shè)置
[0071]為了說(shuō)明本發(fā)明在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的性能，采用了計(jì)算機(jī)仿真的方法。硬件環(huán)境:13CPU, 3.30 GHz/4 GB RAM。在仿真實(shí)驗(yàn)中，連接請(qǐng)求的產(chǎn)生服從到達(dá)率為λ的泊松分布，每個(gè)連接請(qǐng)求的持續(xù)時(shí)間服從均值為μ的負(fù)指數(shù)分布，其中平均持續(xù)時(shí)間為10小時(shí)。每個(gè)連接請(qǐng)求的原宿結(jié)點(diǎn)對(duì)是在圖1所示NSFNET拓?fù)渖想S機(jī)產(chǎn)生，請(qǐng)求帶寬的頻隙數(shù)均勻的在[I, 10]之間生成，每個(gè)頻隙所占頻譜寬度為2.5GHz，每條鏈路上有160個(gè)頻隙。相鄰連接請(qǐng)求之間需要有2個(gè)保護(hù)頻隙。拓?fù)渖系臋?quán)值表示的是相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離。
[0072]2.仿真內(nèi)容與結(jié)果分析
[0073]仿真1，用本發(fā)明和現(xiàn)有的Greedy算法、SP算法以及無(wú)光路重構(gòu)的D-FF方法，分別在相同的仿真環(huán)境中對(duì)阻塞率進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3。圖3中，橫軸表示網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量，縱軸表示阻塞率。
[0074]從圖3中可以看出，無(wú)光路重構(gòu)的D-FF算法阻塞率最大，Greedy算法和SP算法性能均有不同程度的改善，本發(fā)明阻塞率最低。本發(fā)明與無(wú)光路重構(gòu)的D-FF方法相比，當(dāng)業(yè)務(wù)量從100愛爾蘭增加到300愛爾蘭時(shí)，其阻塞率的改善程度從5.81%增加到了 10.84%。
[0075]仿真2，用本發(fā)明和現(xiàn)有的Greedy算法、SP算法以及無(wú)光路重構(gòu)的D-FF方法，分別在相同的仿真環(huán)境中對(duì)頻譜利用率進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖4。圖4中，橫軸表示網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量，縱軸表示頻譜利用率。
[0076]從圖4中可以看出，本發(fā)明的頻譜利用率最高，無(wú)碎片整理的D-FF方法最低。本發(fā)明比無(wú)碎片整理的D-FF方法的頻譜利用率提高了 23.4%?35.26%。
[0077]仿真3，用本發(fā)明和現(xiàn)有的Greedy算法、SP算法，分別在相同的仿真環(huán)境中對(duì)平均計(jì)算時(shí)間進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5。圖5中橫軸表示網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量，縱軸表示平均計(jì)算時(shí)間。
[0078]從圖5中可以看出，這幾種方法的計(jì)算時(shí)間都較長(zhǎng),Greedy算法和SP算法的計(jì)算時(shí)間在2s?Ils之間，而本發(fā)明的計(jì)算時(shí)間在55s?73s之間，比其他兩種算法長(zhǎng)很多。
[0079]仿真4，用本發(fā)明和現(xiàn)有的Greedy算法、SP算法，分別在相同的仿真環(huán)境中對(duì)重構(gòu)次數(shù)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖6。圖6中橫軸表示網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量，縱軸表示重構(gòu)次數(shù)。
[0080]從圖6中可以看出，Greedy算法和SP算法的重構(gòu)次數(shù)都在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，本發(fā)明在業(yè)務(wù)量小的時(shí)候重構(gòu)次數(shù)最少，隨著業(yè)務(wù)量增加，重構(gòu)次數(shù)隨著增多，而業(yè)務(wù)量達(dá)到260愛爾蘭時(shí)，重構(gòu)次數(shù)就會(huì)超過(guò)Greedy算法和SP算法。
[0081]綜上，本發(fā)明可以最大程度的降低阻塞率，并有著最高的頻譜利用率，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，重構(gòu)次數(shù)較多。
【權(quán)利要求】
1.一種基于通道密度和最小間隙的周期式碎片整理方法，包括如下步驟: (1)記錄起始時(shí)刻ts； (2)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的連接請(qǐng)求(sn?,dnOT, BneJ用迪杰斯特拉方法選擇一條從源節(jié)點(diǎn)Snew到宿節(jié)點(diǎn)dnOT的路徑，并按照首次命中的方法在有限的頻譜資源內(nèi)分配頻譜，如果所選通路上連續(xù)的空閑頻譜大于等于請(qǐng)求帶寬Bnew,則成功建立了一條從Snew到dnew占用連續(xù)頻譜的光路；否則，丟棄該連接請(qǐng)求； (3)記錄終止時(shí)刻te，則執(zhí)行時(shí)間為t= te-ts ;將執(zhí)行時(shí)間t與預(yù)先設(shè)定好的周期P進(jìn)行比較，如果t ^ P，則將網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)存的連接請(qǐng)求組成重構(gòu)集合?；，否則，等待下一個(gè)連接請(qǐng)求的到達(dá)，返回步驟(2); (4)統(tǒng)計(jì)重構(gòu)集合I；中所有的連接請(qǐng)求已建光路的通道密度和最小間隙，并對(duì)重構(gòu)集合I；中的連接請(qǐng)求進(jìn)行排序，其排序規(guī)則是:先按通道密度升序排序，再對(duì)通道密度相等的連接請(qǐng)求按照最小間隙降序排序； (5)找出排序后重構(gòu)集合I；中連接請(qǐng)求的所有與原光路頻譜不沖突的新光路，計(jì)算每條新光路的通道密度和最小間隙，并對(duì)所有新光路進(jìn)行排序，其排序規(guī)則是:先按通道密度降序排序，再對(duì)通道密度相等的新光路按照最小間隙升序排序；選擇排序后第一個(gè)新光路進(jìn)行重構(gòu)操作，即給新光路分配頻譜并釋放原光路上的頻譜； (6)判斷重構(gòu)集合I；中所有連接請(qǐng)求是否都進(jìn)行了重構(gòu)操作，若是，則返回步驟(5)；否則，結(jié)束碎片整理，更新起始時(shí)刻ts并等待下一個(gè)連接請(qǐng)求的到達(dá)，返回步驟(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(2)中按照首次命中的方法在有限的頻譜資源內(nèi)分配頻譜，包括如下步驟: 2a)采用頻隙集合F = {fs1； fs2,…，fsi；…，fsN}，l彡i彡N構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)中有限的頻譜，其中頻隙fSi是承載信息的低速子載波，相鄰頻隙有1/2的頻譜重疊，N是頻隙個(gè)數(shù)；
2b)令 i = I ; 2c)從頻隙集合F中第i個(gè)頻隙fSi開始，取出連續(xù)Bmw個(gè)頻隙，組成通道?.={爲(wèi)，爲(wèi)+1，…，A'+U1，Bnew ( N ； 2d)判斷經(jīng)過(guò)迪杰斯特拉方法所選路徑中各條鏈路上通道Ci內(nèi)的每個(gè)頻隙是否都空閑:如果空閑，則將通道Ci中的Bmw個(gè)連續(xù)頻隙分配給連接請(qǐng)求，結(jié)束資源分配；否則，執(zhí)行步驟2e)； 2e)改變i值，使其自動(dòng)增I ;再判斷i的大小，如果i ( N-Bn?+1，則返回步驟2c);否貝U，資源分配失敗并結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(5)中的通道密度，是指網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路被通道覆蓋的連接請(qǐng)求個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(5)中的最小間隙，是指在連接請(qǐng)求所選路徑的所有鏈路中，與相鄰的連接請(qǐng)求頻譜之間數(shù)值最小的間隔。
【文檔編號(hào)】H04J14/02GK104202112SQ201410465309
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】丁喆, 周志強(qiáng), 徐展琦, 曾曉東, 馬方 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)