一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法基于距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，為業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)由若干光路串聯(lián)而成的鏈路代價(jià)最小且占用子載波數(shù)目最少的光路環(huán)，并依據(jù)業(yè)務(wù)的定義值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列；基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)面向光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)決策矩陣，將業(yè)務(wù)疏導(dǎo)到與當(dāng)前業(yè)務(wù)具有有效共享路徑最多的已路由業(yè)務(wù)上；基于頻譜優(yōu)先分配機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，為疏導(dǎo)在一個(gè)光通道中的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配所需的頻譜資源。本發(fā)明所述方法能夠有效地減少轉(zhuǎn)發(fā)器的使用數(shù)目和子載波的使用數(shù)目，從而大大節(jié)約轉(zhuǎn)發(fā)器資源與頻譜資源。
【專利說(shuō)明】一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)字廣播、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等多播應(yīng)用需求的增長(zhǎng)，光網(wǎng)絡(luò)面臨著業(yè)務(wù)流量爆炸式增長(zhǎng)所帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)和壓力。相比傳統(tǒng)的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)，基于光正交頻分復(fù)用的靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)因其彈性的頻譜資源分配模式和子載波調(diào)制模式，使得網(wǎng)絡(luò)具有更高的業(yè)務(wù)承載容量，但是網(wǎng)絡(luò)資源的增長(zhǎng)總是跟不上業(yè)務(wù)流量的增長(zhǎng)速度，網(wǎng)絡(luò)資源永遠(yuǎn)是稀缺的。因此，如何合理地分配有限的網(wǎng)絡(luò)資源是未來(lái)光通信的一個(gè)重要問(wèn)題。
[0003]在基于光正交頻分復(fù)用的靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)傳輸時(shí)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處的帶寬可變的轉(zhuǎn)發(fā)器將其調(diào)制到某個(gè)等級(jí)的子載波上，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)消耗的帶寬可變的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量將是巨大的，如果沒有有效的轉(zhuǎn)發(fā)器共享策略，就將造成轉(zhuǎn)發(fā)器資源的浪費(fèi)；此外，網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)間保護(hù)頻隙所占用的頻譜資源，也造成了額外的頻譜開銷，導(dǎo)致了頻譜資源的浪費(fèi)。因此，如何有效地節(jié)約轉(zhuǎn)發(fā)器資源與頻譜資源是一個(gè)非常值得研宄的問(wèn)題。
[0004]目前對(duì)基于光正交頻分復(fù)用的靈活網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的研宄主要集中在單播業(yè)務(wù)上，對(duì)組播業(yè)務(wù)的研宄還很少，尤其是對(duì)多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)。不同于一般的組播業(yè)務(wù)，多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)中的節(jié)點(diǎn)是同等的位置關(guān)系，沒有確定的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，通常稱這些節(jié)點(diǎn)為成員節(jié)點(diǎn)。多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)要求業(yè)務(wù)中的每個(gè)成員節(jié)點(diǎn)之間能實(shí)現(xiàn)信息的互通，即每個(gè)成員節(jié)點(diǎn)都能夠接收到其他所有節(jié)點(diǎn)的信息，也可以向其他所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。隨著視頻會(huì)議等多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)應(yīng)用的增長(zhǎng)，如何為這些業(yè)務(wù)安置合理的轉(zhuǎn)發(fā)器資源與頻譜資源就成了一個(gè)十分重要的研宄課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，該方法通過(guò)距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)的分布特點(diǎn)和距離自適應(yīng)準(zhǔn)則，為業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)由若干光路串聯(lián)而成的鏈路代價(jià)最小且占用子載波數(shù)目最少的光路環(huán)，并依據(jù)業(yè)務(wù)的定義值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列；在路由階段，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)面向光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)決策矩陣，將業(yè)務(wù)疏導(dǎo)到與當(dāng)前業(yè)務(wù)具有有效共享路徑最多的已路由業(yè)務(wù)所在光路環(huán)上；在頻譜分配階段，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，為進(jìn)行光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配所需的頻譜資源。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，通過(guò)距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)的分布特點(diǎn)和物理鏈路的權(quán)重值，為業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)由若干光路串聯(lián)而成的鏈路代價(jià)最小且占用子載波數(shù)目最少的光路環(huán)，并依據(jù)業(yè)務(wù)的定義值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列；基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)面向光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)決策矩陣，將業(yè)務(wù)疏導(dǎo)到與當(dāng)前業(yè)務(wù)具有有效共享路徑最多的已路由業(yè)務(wù)所在光路環(huán)上，在頻譜分配階段，基于頻譜優(yōu)先分配機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，為疏導(dǎo)在一個(gè)光通道中的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配所需的頻譜資源。
[0008]進(jìn)一步，在計(jì)算光路環(huán)時(shí)，當(dāng)計(jì)算完一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)間的最短路徑后，就將該最短路徑的起點(diǎn)和該最短路徑經(jīng)過(guò)的中間節(jié)點(diǎn)都從臨時(shí)拓?fù)渥訄D中刪除；然后，判斷該最短路徑是否經(jīng)過(guò)了業(yè)務(wù)的其他成員節(jié)點(diǎn)，如果有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則從業(yè)務(wù)的臨時(shí)成員節(jié)點(diǎn)集合中刪除該成員節(jié)點(diǎn)，如果沒有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則繼續(xù)采用最短路徑算法計(jì)算下一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)的最短路徑，直至計(jì)算完所有成員節(jié)點(diǎn)對(duì)；將計(jì)算出的經(jīng)過(guò)了業(yè)務(wù)的所有成員節(jié)點(diǎn)所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)后，從中查找出在串聯(lián)的最短路徑中節(jié)點(diǎn)連接度數(shù)為I的兩個(gè)成員節(jié)點(diǎn)njp η 2，并從臨時(shí)的拓?fù)渥訄D中刪除這些最短路徑經(jīng)過(guò)的除節(jié)點(diǎn)njpn2以外的所有節(jié)點(diǎn)。然后，在該臨時(shí)的拓?fù)渥訄D上，采用最短路徑算法計(jì)算一條連接節(jié)點(diǎn)H1和n2的最短路徑。
[0009]進(jìn)一步，所述的距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，具體包括:要實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)的排序，需要確定業(yè)務(wù)的大小，影響業(yè)務(wù)大小的因素主要有光路環(huán)的物理跳數(shù)hop、業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値捯约皹I(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)M ;根據(jù)計(jì)算出的光路環(huán)的傳輸路徑可統(tǒng)計(jì)出物理跳數(shù)hop ;根據(jù)公式:(|D|-1) Xb可計(jì)算出業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値?；在確定業(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)時(shí)，需要依據(jù)距離自適應(yīng)準(zhǔn)則，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)間最短路徑的權(quán)重值發(fā)生變化后，該機(jī)制可重新判斷變化后的權(quán)重值和不同調(diào)制等級(jí)下光信號(hào)的極限傳輸距離之間的大小關(guān)系，得到新的最高調(diào)制等級(jí)；最后，根據(jù)定義式:[(|D|-l)Xb/(MXCsl0t)IXhop計(jì)算得到業(yè)務(wù)的大小，并依據(jù)該定義式的值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列。
[0010]進(jìn)一步，所述的基于有效共孚路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制，具體包括:若當(dāng)如業(yè)務(wù)的成員節(jié)點(diǎn)包含于已路由業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)集合，則可將當(dāng)前業(yè)務(wù)疏導(dǎo)在已路由業(yè)務(wù)上；否則依據(jù)為當(dāng)前業(yè)務(wù)構(gòu)造的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣，查找出與當(dāng)前業(yè)務(wù)的光路環(huán)之間具有有效共享鏈路跳數(shù)最多的已路由業(yè)務(wù)，將當(dāng)前業(yè)務(wù)疏導(dǎo)在該已路由業(yè)務(wù)上。
[0011]進(jìn)一步，在基于有效共孚路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制中，光路環(huán)間有效共孚鏈路是指共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)是業(yè)務(wù)的成員節(jié)點(diǎn)的鏈路；如果共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均不是成員節(jié)點(diǎn)，而只是光路環(huán)的中間節(jié)點(diǎn)，則為無(wú)效共享鏈路；有一條以上的無(wú)效共享鏈路的兩個(gè)光路環(huán)之間不能進(jìn)行光疏導(dǎo)。
[0012]進(jìn)一步，所述的頻譜優(yōu)先分配機(jī)制，具體包括:為每個(gè)業(yè)務(wù)構(gòu)建一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，該調(diào)度向量的元素值為將要疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)序號(hào)，在為當(dāng)前業(yè)務(wù)分配頻譜時(shí)，根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)的優(yōu)先調(diào)度向量，為將疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配頻譜資源。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法能夠有效地減少轉(zhuǎn)發(fā)器的使用數(shù)目和子載波的使用數(shù)目，從而大大節(jié)約轉(zhuǎn)發(fā)器資源與頻譜資源。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明:
[0015]圖1為業(yè)務(wù)傳輸和資源分配的總流程圖；
[0016]圖2為光路環(huán)構(gòu)建流程圖；
[0017]圖3為基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由流程圖；
[0018]圖4為頻譜優(yōu)先分配策略流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明所涉及到的符號(hào)定義如下:
[0020]G:網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D；
[0021]N:網(wǎng)絡(luò)中的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)總數(shù)目；
[0022]R:待傳輸?shù)亩帱c(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)；
[0023]D:業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合；
[0024]|d:業(yè)務(wù)r的成員節(jié)點(diǎn)總數(shù)目；
[0025]b:業(yè)務(wù)R中每個(gè)成員節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求帶寬，假定業(yè)務(wù)R中每個(gè)成員節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求帶寬相等;
[0026]hop:業(yè)務(wù)R的物理總跳數(shù)；
[0027]M:業(yè)務(wù)R可使用的子載波的最尚調(diào)制等級(jí)；
[0028]Cslrt:子載波的最小帶寬容量(12.5Gb/s)；
[0029]r1:第i個(gè)已路由業(yè)務(wù)，i〈N;
[0030]rk:第k個(gè)已路由業(yè)務(wù)，k〈N ;
[0031]本發(fā)明所述方法具體步驟如下:步驟1:為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)待傳輸業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)光路環(huán)作為業(yè)務(wù)的傳輸路徑，其中，光路環(huán)是由連接業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)的若干光路串聯(lián)而成。根據(jù)預(yù)處理機(jī)制中定義的業(yè)務(wù)的大小對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行排序，并按降序插入空鏈表Q中；步驟2:從鏈表Q中取出一個(gè)業(yè)務(wù)R，構(gòu)造業(yè)務(wù)R的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣W，該矩陣的權(quán)重值為業(yè)務(wù)R的光路環(huán)與網(wǎng)絡(luò)中已路由業(yè)務(wù)&的光路環(huán)之間有效共享鏈路的跳數(shù)。如果業(yè)務(wù)R和已路由業(yè)務(wù)^具有相同的成員節(jié)點(diǎn)集合，或者業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合是業(yè)務(wù)!.i的成員節(jié)點(diǎn)集合的子集，則直接將業(yè)務(wù)R疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)&上，不用依據(jù)矩陣W中的權(quán)重值，算法轉(zhuǎn)到步驟4 ;否則，如果沒有已路由業(yè)務(wù)的成員節(jié)點(diǎn)集合包含業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合，算法轉(zhuǎn)到步驟3 ;步驟3:如果業(yè)務(wù)R的決策矩陣W中存在權(quán)重值大于零的已路由業(yè)務(wù)，則將R疏導(dǎo)在其決策矩陣W中權(quán)重值最大的業(yè)務(wù)rk上，當(dāng)已路由業(yè)務(wù)rk的光路環(huán)中僅有部分鏈路能疏導(dǎo)業(yè)務(wù)R，則為業(yè)務(wù)R的光路環(huán)中剩余的鏈路新建光路；如果業(yè)務(wù)R的決策矩陣W中的權(quán)重值都為零，說(shuō)明沒有已路由業(yè)務(wù)rk滿足業(yè)務(wù)R的有效共享路徑的條件，則為R新建光路環(huán)；步驟4:從鏈表Q中刪除業(yè)務(wù)R，并將業(yè)務(wù)R順序存入空鏈表Q_new中，判斷鏈表Q是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟2，否則算法轉(zhuǎn)到步驟5 ;步驟5:從鏈表Q_new中取出業(yè)務(wù)R，為業(yè)務(wù)R分配頻譜資源；步驟6:根據(jù)業(yè)務(wù)R與其他業(yè)務(wù)的路由疏導(dǎo)信息，構(gòu)建業(yè)務(wù)R的優(yōu)先調(diào)度向量1，該優(yōu)先調(diào)度向量評(píng)3的元素值為鏈表Q_new中將要疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)R上的業(yè)務(wù)序號(hào)，如果業(yè)務(wù)R的優(yōu)先調(diào)度向量Ws不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟7 ;如果為空，算法轉(zhuǎn)到步驟8 ;步驟7:為調(diào)度向量W 3中的每個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行頻譜分配，從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R的調(diào)度向量Ws中的所有業(yè)務(wù)；步驟8:從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R，更新網(wǎng)絡(luò)頻譜資源，判斷鏈表Q_new是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟5 ;否則算法結(jié)束。
[0032]本發(fā)明包含的模塊有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源模塊、基于距離自適應(yīng)的業(yè)務(wù)預(yù)處理模塊、基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)模塊、頻譜優(yōu)先分配模塊。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源模塊實(shí)現(xiàn)輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?、初始化網(wǎng)絡(luò)資源以及更新網(wǎng)絡(luò)資源；基于距離自適應(yīng)的業(yè)務(wù)預(yù)處理模塊實(shí)現(xiàn)為多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)構(gòu)建傳輸路徑，以及確定業(yè)務(wù)的路由順序；基于有效路徑感知的光疏導(dǎo)模塊實(shí)現(xiàn)在虛拓?fù)渖蠘?gòu)建一個(gè)面向光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)決策矩陣，將業(yè)務(wù)疏導(dǎo)在具有有效共享路徑最多的已路由業(yè)務(wù)所在的光路環(huán)上；頻譜優(yōu)先分配模塊實(shí)現(xiàn)在虛拓?fù)渖蠘?gòu)建一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，為疏導(dǎo)在一個(gè)光通道中的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配所需的頻譜資源。
[0033]為多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)構(gòu)建光路環(huán)的方法為:構(gòu)建兩個(gè)臨時(shí)物理拓?fù)渥訄D匕和G2,并令G1= G2=G ;構(gòu)建業(yè)務(wù)R的臨時(shí)成員節(jié)點(diǎn)集合，并令Dci= Do從集合Dci的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始，在子圖匕中，采用最短路徑算法依次計(jì)算成員節(jié)點(diǎn)間的物理最短路徑。當(dāng)計(jì)算完一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)間的最短路徑后，就將該最短路徑的起點(diǎn)和該最短路徑經(jīng)過(guò)的中間節(jié)點(diǎn)都從子圖匕中刪除。然后，判斷該最短路徑是否經(jīng)過(guò)了業(yè)務(wù)R的其他成員節(jié)點(diǎn)。如果有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則從業(yè)務(wù)R的臨時(shí)成員節(jié)點(diǎn)集合Dtl中刪除該成員節(jié)點(diǎn)，如果沒有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則繼續(xù)采用最短路徑算法計(jì)算下一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)間的最短路徑。然后將計(jì)算出的所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)，從中查找出在串聯(lián)的最短路徑中節(jié)點(diǎn)連接度數(shù)為I的兩個(gè)成員節(jié)點(diǎn)njP η 2，并從子圖G2中刪除這些最短路徑經(jīng)過(guò)的除節(jié)點(diǎn)η η 2以外的所有節(jié)點(diǎn)。在子圖匕中，采用最短路徑算法計(jì)算一條連接節(jié)點(diǎn)n JPn2的最短路徑。將子圖62中計(jì)算得到的最短路徑和子圖G1中計(jì)算得到的所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)就構(gòu)成了一個(gè)光路環(huán)。
[0034]在基于距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制中，要實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)的排序，需要確定業(yè)務(wù)的大小，影響業(yè)務(wù)大小的因素主要有光路環(huán)的物理跳數(shù)hop、業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値捯约皹I(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)。根據(jù)計(jì)算出的光路環(huán)的傳輸路徑可統(tǒng)計(jì)出物理跳數(shù)hop ;根據(jù)公式:(|D|-1) Xb可計(jì)算出業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値?；在確定業(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)時(shí)，需要依據(jù)距離自適應(yīng)準(zhǔn)則，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)間最短路徑的權(quán)重值發(fā)生變化后，該機(jī)制可重新判斷變化后的權(quán)重值和不同調(diào)制等級(jí)下光信號(hào)的極限傳輸距離之間的大小關(guān)系，得到新的最高調(diào)制等級(jí)。最后’根據(jù)定義式彳彳巾卜丨丨父^⑶父匕^”父^^計(jì)算出業(yè)務(wù)的大小，并依據(jù)該定義式的值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列。
[0035]基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)方法為:光疏導(dǎo)將多個(gè)業(yè)務(wù)疏導(dǎo)到一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器中進(jìn)行傳輸，也就是將多個(gè)子光路聚合為一個(gè)“光通道”。如果存在已路由業(yè)務(wù)IV滿足業(yè)務(wù)^和業(yè)務(wù)R具有相同的成員節(jié)點(diǎn)集合，或者業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合是業(yè)務(wù)^的成員節(jié)點(diǎn)集合的子集，則可將業(yè)務(wù)R疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)^上；否則依據(jù)為業(yè)務(wù)R構(gòu)造的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣，查找出與業(yè)務(wù)R的光路環(huán)之間具有有效共享鏈路跳數(shù)最多的已路由業(yè)務(wù)rk，將業(yè)務(wù)R疏導(dǎo)在此已路由業(yè)務(wù)rk上。其中，有效共享鏈路是指共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)是成員節(jié)點(diǎn)的鏈路。如果兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均不是成員節(jié)點(diǎn)，而只是光路環(huán)的中間節(jié)點(diǎn)，則為無(wú)效共享鏈路；如果某個(gè)已路由業(yè)務(wù)的光路環(huán)與業(yè)務(wù)R的光路環(huán)的某段共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均是中間節(jié)點(diǎn)，則在業(yè)務(wù)R的決策矩陣W中，該已路由業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值為零，業(yè)務(wù)R不能疏導(dǎo)在該已路由業(yè)務(wù)上。
[0036]在頻譜分配階段，頻譜優(yōu)先分配方法為:在光通道中的業(yè)務(wù)分配頻譜時(shí)，不僅要滿足子光路內(nèi)的頻譜連續(xù)性和一致性約束，還要滿足子光路間的頻譜連續(xù)性和一致性約束。為提高子光路間頻譜分配成功的概率，頻譜優(yōu)先分配方法為每個(gè)業(yè)務(wù)構(gòu)建一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，該調(diào)度向量的元素值為將要疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)序號(hào)，在為當(dāng)前業(yè)務(wù)分配頻譜時(shí)，根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)的優(yōu)先調(diào)度向量，為將疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配資源。
[0037]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0038]圖1為業(yè)務(wù)傳輸和資源分配的總流程圖，如圖所示:
[0039]步驟1:為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)待傳輸業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)光路環(huán)作為業(yè)務(wù)的傳輸路徑，在預(yù)處理機(jī)制中，根據(jù)計(jì)算出的光路環(huán)傳輸路徑，統(tǒng)計(jì)光路環(huán)所在的物理鏈路的物理總跳數(shù)hop、光路環(huán)可以使用的最高調(diào)制等級(jí)為M，并根據(jù)定義式[(|D 1-1) Xb/(MXCslot)] Xhop計(jì)算出業(yè)務(wù)的大小，最后依據(jù)該定義式的值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行排序，并按降序插入鏈表Q中。
[0040]步驟2:從鏈表Q中取出一個(gè)業(yè)務(wù)R，構(gòu)造業(yè)務(wù)R的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣W，該矩陣的權(quán)重值為業(yè)務(wù)R的光路環(huán)與網(wǎng)絡(luò)中已路由業(yè)務(wù)&的光路環(huán)之間有效共享鏈路的跳數(shù)。如果存在已路由業(yè)務(wù)η，滿足業(yè)務(wù)ri和業(yè)務(wù)R具有相同的成員節(jié)點(diǎn)集合，或者業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合是業(yè)務(wù)^的成員節(jié)點(diǎn)集合的子集，則直接將業(yè)務(wù)R疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)r ,上，不用依據(jù)矩陣W中的權(quán)重值，算法轉(zhuǎn)到步驟4 ;否則，如果不存在滿足條件的已路由業(yè)務(wù)&算法轉(zhuǎn)到步驟3。
[0041]步驟3:如果業(yè)務(wù)R的決策矩陣W中存在權(quán)重值大于零的已路由業(yè)務(wù)，則將R疏導(dǎo)在其決策矩陣W中權(quán)重值最大的業(yè)務(wù)rk上，當(dāng)已路由業(yè)務(wù)r k的光路環(huán)中僅有部分鏈路能疏導(dǎo)業(yè)務(wù)R，則為業(yè)務(wù)R的光路環(huán)中剩余的鏈路新建光路；如果業(yè)務(wù)R的決策矩陣W中的權(quán)重值都為零，說(shuō)明沒有已路由業(yè)務(wù)rk滿足業(yè)務(wù)R的有效共享路徑的條件，則為R新建光路環(huán)。
[0042]步驟4:從鏈表Q中刪除業(yè)務(wù)R，并將業(yè)務(wù)R順序存入空鏈表Q_new中，判斷鏈表Q是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟2，否則算法轉(zhuǎn)到步驟5。
[0043]步驟5:從鏈表Q_new中取出業(yè)務(wù)R，為業(yè)務(wù)R分配頻譜資源。
[0044]步驟6:根據(jù)業(yè)務(wù)R與其他業(yè)務(wù)的路由疏導(dǎo)信息，構(gòu)建業(yè)務(wù)R的優(yōu)先調(diào)度向量Ws，該優(yōu)先調(diào)度向量1的元素值為鏈表Q_new中將要疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)R上的業(yè)務(wù)序號(hào)，如果業(yè)務(wù)R的優(yōu)先調(diào)度向量Ws不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟7 ;如果為空，算法轉(zhuǎn)到步驟8。
[0045]步驟7:為調(diào)度向量1中的每個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行頻譜分配，從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R的調(diào)度向量Ws中的所有業(yè)務(wù)。
[0046]步驟8:從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R，并更新網(wǎng)絡(luò)頻譜資源。判斷鏈表Q_new是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟5 ;否則算法結(jié)束。
[0047]圖2為光路環(huán)構(gòu)建流程圖，如圖所示:
[0048]步驟1:初始化網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)渥訄D和節(jié)點(diǎn)集合。構(gòu)建臨時(shí)拓?fù)渥訄DGjP G 2，并令G1= G2=G ;構(gòu)建業(yè)務(wù)R的臨時(shí)成員節(jié)點(diǎn)集合D。，并令Dtl= D，即集合Dtl= D= Iv1, v2, Vf,Vjm, Vj,…，V|D|}，其中Vj是業(yè)務(wù)R的第j個(gè)成員節(jié)點(diǎn)；將集合D 中的節(jié)點(diǎn)組合為節(jié)點(diǎn)對(duì)集合 D1，并令 D1= {(V !, V2), (V2, V3),…，(Vj^1, Vj),…，(..., V|D|)} O
[0049]步驟2:求業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)間的最短路徑。在子圖匕上，采用最短路徑算法計(jì)算集合D1*節(jié)點(diǎn)對(duì)間的最短路徑，且每次只計(jì)算集合D1中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)的最短路徑。
[0050]步驟3:更新拓?fù)渥訄DGiq將該最短路徑的起點(diǎn)和經(jīng)過(guò)的中間節(jié)點(diǎn)都從子圖匕中刪除。
[0051]步驟4:更新集合Dtl和Diq判斷步驟2中計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)對(duì)的最短路徑經(jīng)過(guò)的中間節(jié)點(diǎn)是否屬于集合％。如果有中間節(jié)點(diǎn)屬于集合Dtl,則將這些節(jié)點(diǎn)從集合Dtl中刪除，并將最短路徑的鏈路起點(diǎn)也從集合Dtl中刪除，清空集合D i，然后將集合Dtl中剩余的節(jié)點(diǎn)重新依次組合為節(jié)點(diǎn)對(duì)，存入集合D1，算法轉(zhuǎn)到步驟5 ;如果中間節(jié)點(diǎn)都不是業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)，即沒有中間節(jié)點(diǎn)屬于集合Dtl,則從集合D1中刪除該最短路徑對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)對(duì)，算法轉(zhuǎn)到步驟5。
[0052]步驟5:構(gòu)建半個(gè)光路環(huán)。判斷集合01是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟2 ;否貝1J，將子圖匕計(jì)算出的所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成半個(gè)光路環(huán)。
[0053]步驟6:確定整個(gè)光路環(huán)。在半個(gè)光路環(huán)中查找光路連接度數(shù)為I的兩個(gè)成員節(jié)點(diǎn)njP η 2，從子圖G2中刪除半個(gè)光路環(huán)經(jīng)過(guò)的除節(jié)點(diǎn)η η 2以外的所有節(jié)點(diǎn)。然后，在子圖62上，采用最短路徑算法計(jì)算節(jié)點(diǎn)n glj η2的最短路徑。將子圖G2中計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)n i到n2的最短路徑和子圖G i中計(jì)算得到的所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)就構(gòu)成了一個(gè)光路環(huán)。
[0054]圖3為基于有效共孚路徑感知的光疏導(dǎo)路由流程圖，如圖所不:
[0055]步驟1:初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源。
[0056]步驟2:根據(jù)基于距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制中對(duì)業(yè)務(wù)的定義，將到達(dá)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)R按定義式的大小值降序插入鏈表Q中。
[0057]步驟3:從鏈表Q中取出業(yè)務(wù)R，并構(gòu)造業(yè)務(wù)R的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣W。構(gòu)造該矩陣W的過(guò)程就是給矩陣W中的元素賦值，這里的元素值即是權(quán)重值，各個(gè)權(quán)重值的初值均為零，矩陣W中已路由業(yè)務(wù)的權(quán)重值等于該已路由業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)R的有效共享鏈路跳數(shù)。構(gòu)造完業(yè)務(wù)R的矩陣W后，首先判斷是否存在已路由業(yè)務(wù)IV滿足業(yè)務(wù)ri和業(yè)務(wù)R具有相同的成員節(jié)點(diǎn)集合，或者業(yè)務(wù)R的成員節(jié)點(diǎn)集合是業(yè)務(wù)^的成員節(jié)點(diǎn)集合的子集，如果存在滿足條件的已路由業(yè)務(wù)A，則直接將業(yè)務(wù)R疏導(dǎo)在業(yè)務(wù)&上，不用依據(jù)矩陣W中的權(quán)重值，算法轉(zhuǎn)到步驟5 ;否則，如果不存在滿足條件的已路由業(yè)務(wù)IV算法轉(zhuǎn)到步驟4。
[0058]步驟4:判斷業(yè)務(wù)R的矩陣W中是否存在權(quán)重值大于零的已路由業(yè)務(wù)，如果存在，則將R疏導(dǎo)在矩陣W中權(quán)重值最大的已路由業(yè)務(wù)rk上，當(dāng)業(yè)務(wù)rk的光路環(huán)中僅有部分鏈路能疏導(dǎo)R，則為R的光路環(huán)中剩余的鏈路新建光路；如果矩陣W中的權(quán)重值都為零，說(shuō)明沒有已路由業(yè)務(wù)滿足業(yè)務(wù)R的有效共享路徑的條件，則為R新建光路環(huán)。
[0059]步驟5:從鏈表Q中刪除業(yè)務(wù)R，并將業(yè)務(wù)R順序存入空鏈表Q_new中，判斷鏈表Q是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟3，否則算法結(jié)束。
[0060]圖4為頻譜優(yōu)先分配策略流程圖，如圖所示:
[0061]步驟1:初始化網(wǎng)絡(luò)頻譜資源。
[0062]步驟2:從鏈表Q_new中取出業(yè)務(wù)R，為業(yè)務(wù)R的光路環(huán)分配頻譜資源。
[0063]步驟3:從基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)的光疏導(dǎo)路由信息中獲取業(yè)務(wù)R的優(yōu)先調(diào)度向量Ws，如果該調(diào)度向量Ws不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟4 ;如果為空，算法轉(zhuǎn)到步驟5。
[0064]步驟4:為調(diào)度向量Ws中的每個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行頻譜分配，并從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R調(diào)度向量Ws中的所有業(yè)務(wù)。
[0065]步驟5:從鏈表Q_new中刪除業(yè)務(wù)R，更新網(wǎng)絡(luò)頻譜資源，判斷鏈表Q_new是否為空，如果不為空，算法轉(zhuǎn)到步驟2 ;否則算法結(jié)束。
[0066]最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:通過(guò)距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)的分布特點(diǎn)和物理鏈路的權(quán)重值，為業(yè)務(wù)計(jì)算一個(gè)由若干光路串聯(lián)而成的鏈路代價(jià)最小且占用子載波數(shù)目最少的光路環(huán)，并依據(jù)業(yè)務(wù)的定義值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列；基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)面向光疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)決策矩陣，將業(yè)務(wù)疏導(dǎo)到與當(dāng)前業(yè)務(wù)具有有效共享路徑最多的已路由業(yè)務(wù)所在光路環(huán)上，在頻譜分配階段，基于頻譜優(yōu)先分配機(jī)制，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，為疏導(dǎo)在一個(gè)光通道中的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配所需的頻譜資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:在計(jì)算光路環(huán)時(shí)，當(dāng)計(jì)算完一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)間的最短路徑后，就將該最短路徑的起點(diǎn)和該最短路徑經(jīng)過(guò)的中間節(jié)點(diǎn)都從臨時(shí)拓?fù)渥訄D中刪除；然后，判斷該最短路徑是否經(jīng)過(guò)了業(yè)務(wù)的其他成員節(jié)點(diǎn)，如果有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則從業(yè)務(wù)的臨時(shí)成員節(jié)點(diǎn)集合中刪除該成員節(jié)點(diǎn)，如果沒有成員節(jié)點(diǎn)在該最短路徑上，則繼續(xù)采用最短路徑算法計(jì)算下一對(duì)成員節(jié)點(diǎn)的最短路徑，直至計(jì)算完所有成員節(jié)點(diǎn)對(duì)；將計(jì)算出的經(jīng)過(guò)了業(yè)務(wù)的所有成員節(jié)點(diǎn)所有最短路徑串聯(lián)起來(lái)后，從中查找出在串聯(lián)的最短路徑中節(jié)點(diǎn)連接度數(shù)為I的兩個(gè)成員節(jié)點(diǎn)njP η 2，并從臨時(shí)的拓?fù)渥訄D中刪除這些最短路徑經(jīng)過(guò)的除節(jié)點(diǎn)njP η 2以外的所有節(jié)點(diǎn)。然后，在該臨時(shí)的拓?fù)渥訄D上，采用最短路徑算法計(jì)算一條連接節(jié)點(diǎn)njPn2的最短路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:所述的距離自適應(yīng)的預(yù)處理機(jī)制，具體包括:要實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)的排序，需要確定業(yè)務(wù)的大小，影響業(yè)務(wù)大小的因素主要有光路環(huán)的物理跳數(shù)hop、業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値捯约皹I(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)M ;根據(jù)計(jì)算出的光路環(huán)的傳輸路徑可統(tǒng)計(jì)出物理跳數(shù)hop ;根據(jù)公式:(|D|-1) Xb可計(jì)算出業(yè)務(wù)在每條鏈路上傳輸?shù)目値挘辉诖_定業(yè)務(wù)可使用的最高調(diào)制等級(jí)時(shí)，需要依據(jù)距離自適應(yīng)準(zhǔn)則，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)間最短路徑的權(quán)重值發(fā)生變化后，該機(jī)制可重新判斷變化后的權(quán)重值和不同調(diào)制等級(jí)下光信號(hào)的極限傳輸距離之間的大小關(guān)系，得到新的最高調(diào)制等級(jí)；最后，根據(jù)定義式:[(|D|-l)Xb/(MXCsl0t)IXhop計(jì)算得到業(yè)務(wù)的大小，并依據(jù)該定義式的值對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行降序排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:所述的基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制，具體包括:若當(dāng)前業(yè)務(wù)的成員節(jié)點(diǎn)包含于已路由業(yè)務(wù)成員節(jié)點(diǎn)集合，則可將當(dāng)前業(yè)務(wù)疏導(dǎo)在已路由業(yè)務(wù)上；否則依據(jù)為當(dāng)前業(yè)務(wù)構(gòu)造的面向光疏導(dǎo)的決策矩陣，查找出與當(dāng)前業(yè)務(wù)的光路環(huán)之間具有有效共享鏈路跳數(shù)最多的已路由業(yè)務(wù)，將當(dāng)前業(yè)務(wù)疏導(dǎo)在該已路由業(yè)務(wù)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:在基于有效共享路徑感知的光疏導(dǎo)路由機(jī)制中，光路環(huán)間有效共享鏈路是指共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)是業(yè)務(wù)的成員節(jié)點(diǎn)的鏈路；如果共享鏈路的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)均不是成員節(jié)點(diǎn)，而只是光路環(huán)的中間節(jié)點(diǎn)，則為無(wú)效共享鏈路；有一條以上的無(wú)效共享鏈路的兩個(gè)光路環(huán)之間不能進(jìn)行光疏導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靈活網(wǎng)格光網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)光疏導(dǎo)方法，其特征在于:所述的頻譜優(yōu)先分配機(jī)制，具體包括:為每個(gè)業(yè)務(wù)構(gòu)建一個(gè)優(yōu)先調(diào)度向量，該調(diào)度向量的元素值為將要疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)序號(hào)，在為當(dāng)前業(yè)務(wù)分配頻譜時(shí)，根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)的優(yōu)先調(diào)度向量，為將疏導(dǎo)在當(dāng)前業(yè)務(wù)上的業(yè)務(wù)優(yōu)先分配頻譜資源。
【文檔編號(hào)】H04L12/761GK104506442SQ201510016070
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月13日
【發(fā)明者】劉煥淋, 歲蒙, 李瑞艷, 陳勇, 黃勝, 向勁松 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)