本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

隨著多媒體和云計(jì)算等高帶寬服務(wù)需求的不斷增加，互聯(lián)網(wǎng)流量呈現(xiàn)巨大的增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)網(wǎng)絡(luò)受固定波長(zhǎng)柵格的限制，造成帶寬資源的浪費(fèi)。與WDM網(wǎng)絡(luò)相比，彈性光網(wǎng)絡(luò)以頻譜利用率高、頻譜分配靈活等優(yōu)勢(shì)，成為極具潛力的下一代光網(wǎng)絡(luò)。

組播技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到單點(diǎn)、多點(diǎn)到多點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)傳送，能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬并降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。但是，彈性光網(wǎng)絡(luò)中組播在交換節(jié)點(diǎn)處復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，并且建立光組播路由等會(huì)造成數(shù)據(jù)包沖突加劇，如何有效解決彈性光網(wǎng)絡(luò)中交換節(jié)點(diǎn)處的組播沖突成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

目前，光組播沖突解決方法主要包括頻譜轉(zhuǎn)換、光緩存和偏射路由，它們分別在頻譜域、時(shí)間域和空間域上解決沖突問(wèn)題。由于目前尚未有成熟的光隨機(jī)存儲(chǔ)器，故光緩存一般由光纖延遲線構(gòu)成。光纖延遲線利用光在光纖中的傳播時(shí)延，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)包固定時(shí)間周期緩存的目的。當(dāng)用光纖延遲線來(lái)解決沖突時(shí)，隨著負(fù)載增加，沖突的數(shù)據(jù)包急劇增加，這就需要大量硬件設(shè)備，并導(dǎo)致較長(zhǎng)的時(shí)延和信號(hào)衰減等問(wèn)題。偏射路由是當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)包出現(xiàn)輸出沖突時(shí)，將其中一個(gè)數(shù)據(jù)包直接輸出，其余數(shù)據(jù)包路由到其他可用輸出端上。偏射路由會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的亂序，還會(huì)帶來(lái)較大的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重或連接度較低時(shí)，該方法不再有效。頻譜轉(zhuǎn)換主要是利用頻譜轉(zhuǎn)換器，是一種將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到另一段空閑頻譜的沖突解決方法。頻譜轉(zhuǎn)換不會(huì)帶來(lái)附加的時(shí)延和對(duì)到達(dá)數(shù)據(jù)包重新排序的問(wèn)題，在解決沖突方面效果較好。在這三種方法中，頻譜轉(zhuǎn)換是一種很有效的沖突解決方法。但是頻譜轉(zhuǎn)換器的價(jià)格較昂貴，因此，在運(yùn)用頻譜轉(zhuǎn)換方法解決組播沖突時(shí)，考慮如何使用較少的頻譜轉(zhuǎn)換器去實(shí)現(xiàn)較低的丟包率是十分有必要的。

在彈性光網(wǎng)絡(luò)組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，配置頻譜轉(zhuǎn)換器可以解決數(shù)據(jù)包的光頻譜域沖突。根據(jù)頻譜轉(zhuǎn)換能力，可以將頻譜轉(zhuǎn)換器分為兩類，即有限范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(LRSC)和全范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(FRSC)。LRSC能將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到相鄰的有限范圍的一段頻譜。FRSC在光交換節(jié)點(diǎn)中可以將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到光纖的頻譜范圍內(nèi)的任何其他頻譜上。FRSC能實(shí)現(xiàn)很好的性能，但成本較高；LRSC的成本代價(jià)相對(duì)較低。

現(xiàn)有的光組播沖突解決方案大多是基于WDM光網(wǎng)絡(luò)。但是，WDM光網(wǎng)絡(luò)中基于固定波長(zhǎng)柵格的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法都不再適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)，因此，需要設(shè)計(jì)新的適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法。不同于WDM光網(wǎng)絡(luò)中固定波長(zhǎng)的分配調(diào)度，彈性光網(wǎng)絡(luò)中需要考慮數(shù)據(jù)包所占頻譜大小是不固定的以及頻譜的連續(xù)性，所以調(diào)度方案會(huì)更加靈活也更加復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法，該方法在提高頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率、降低丟包率和減小成本代價(jià)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的雙重權(quán)重極大團(tuán)調(diào)度方法，其中，所述基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括：帶寬可變波長(zhǎng)選擇開關(guān)(Bandwidth-Variable Wavelength Selective Switch，BV-WSS)、分光器、光開關(guān)、帶寬可變光交叉連接器(Bandwidth-Variable Optical Cross Connection，BV-OXC)、有限范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(LRSC)、全范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(FRSC)和耦合器；

該方法包括適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組播沖突解決策略，同時(shí)，在LRSC解決光組播沖突階段，采用基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法；

所述基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播沖突解決策略是指當(dāng)光組播直接調(diào)度輸出端口失敗時(shí)，優(yōu)先使用所提的雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法分配LRSC來(lái)解決光組播沖突，選擇輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大情況下使用LRSC數(shù)目最少的調(diào)度方案，從而提升頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率，降低丟包率和節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)代價(jià)；當(dāng)LRSC全部被占用后，如果仍然存在沖突的光組播數(shù)據(jù)包，再采用少量的FRSC來(lái)繼續(xù)解決沖突，F(xiàn)RSC能夠?qū)_突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到光纖頻譜范圍內(nèi)的任何一段空閑頻譜上，從而進(jìn)一步提升交換節(jié)點(diǎn)解決沖突的能力和降低丟包率；

所述基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法是指先根據(jù)數(shù)據(jù)包所占頻譜之間的沖突關(guān)系構(gòu)建輔助圖，設(shè)置數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)和使用LRSC的數(shù)目作為頂點(diǎn)的權(quán)重，然后用圖著色算法得出所有極大團(tuán)，最后找出第一個(gè)權(quán)重和最大情況下第二個(gè)權(quán)重和最小的極大團(tuán)，即為輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大情況下使用LRSC數(shù)目最少的調(diào)度方案，從而提升頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率，降低丟包率和節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)代價(jià)。

進(jìn)一步，所述基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的彈性光組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括N個(gè)輸入/輸出端口，N個(gè)規(guī)模大小為1×M的帶寬可變波長(zhǎng)選擇開關(guān)(BV-WSS)，N×M個(gè)分光器，N×M×S個(gè)光開關(guān)，2個(gè)帶寬可變光交叉連接器(BV-OXC)，R個(gè)有限范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(LRSC)，H個(gè)全范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(FRSC)和N個(gè)耦合器；其中，LRSC采用反饋共享的配置方式，F(xiàn)RSC采用輸出共享的配置方式，有效降低了彈性光網(wǎng)絡(luò)組播節(jié)點(diǎn)的成本代價(jià)；

該組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)具體工作原理如下：首先數(shù)據(jù)包到達(dá)交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的輸入端，到達(dá)的數(shù)據(jù)包在同一根輸入光纖上占用不同的頻譜，通過(guò)一個(gè)規(guī)模為1×M的BV-WSS將不同數(shù)據(jù)包占用的頻譜進(jìn)行分離后送往分光器中，每個(gè)數(shù)據(jù)包被一個(gè)分光器復(fù)制成S份，再通過(guò)光開關(guān)控制組播數(shù)；若是單播數(shù)據(jù)包，僅僅一個(gè)光開關(guān)打開；若是組播數(shù)據(jù)包，就打開多個(gè)光開關(guān)；然后這些數(shù)據(jù)包都發(fā)送到第一個(gè)BV-OXC，其規(guī)模大小為(NMS+R)×(NK+H+R)；在同一時(shí)刻，若兩個(gè)或兩個(gè)以上去往同一輸出端口的數(shù)據(jù)包占用的頻譜有重疊，即發(fā)生頻譜沖突；若到達(dá)的數(shù)據(jù)包無(wú)頻譜沖突，則直接選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆丝?；若到達(dá)的數(shù)據(jù)包存在頻譜沖突，優(yōu)先分配LRSC將沖突的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換到有限范圍的空閑頻譜上；若LRSC被占用完后，仍然有數(shù)據(jù)包處于沖突狀態(tài)，這些沖突的數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)第一個(gè)BV-OXC后，再送往FRSC進(jìn)一步解決沖突，然后經(jīng)過(guò)第二個(gè)BV-OXC(規(guī)模大小為H×NK)選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆耍蝗敉ㄟ^(guò)LRSC后無(wú)沖突，則數(shù)據(jù)包直接經(jīng)過(guò)第一個(gè)BV-OXC選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆恕?/p>

進(jìn)一步，所述的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播沖突解決策略，采用以下步驟：

1)初始化階段。在此階段，首先初始化各到達(dá)的數(shù)據(jù)包，確定數(shù)據(jù)包的承載輸入頻譜，目的輸出端和組播數(shù)據(jù)包的復(fù)制份數(shù)。如果是組播數(shù)據(jù)包，將其進(jìn)行復(fù)制。判斷組播或單播數(shù)據(jù)包的目的端對(duì)應(yīng)頻譜是否空閑，若是，數(shù)據(jù)包直接傳輸；否則，進(jìn)行頻譜沖突解決。

2)LRSC解決沖突階段。目標(biāo)是降低丟包率和節(jié)點(diǎn)成本代價(jià)，因?yàn)檩敵鰯?shù)據(jù)包所占頻譜的總頻隙數(shù)直接影響丟包率大小，使用頻譜轉(zhuǎn)換器的數(shù)目直接影響成本大小，所以主要考慮如何使用最少數(shù)目的LRSC來(lái)得到輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。根據(jù)基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法使用LRSC來(lái)將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到有限范圍的目標(biāo)頻譜上。轉(zhuǎn)換操作每進(jìn)行一次，可用的LRSC數(shù)目減1。當(dāng)可用的LRSC數(shù)目為0，仍然存在沖突的數(shù)據(jù)包，并有空閑的頻隙，進(jìn)入下一階段；當(dāng)不存在沖突的數(shù)據(jù)包或無(wú)空閑頻隙時(shí)，算法結(jié)束。

3)FRSC解決沖突階段。目標(biāo)是解決上一個(gè)階段未成功調(diào)度的數(shù)據(jù)包的頻譜沖突。轉(zhuǎn)換操作每進(jìn)行一次，可用的FRSC數(shù)目減1。當(dāng)可用的FRSC數(shù)目為0，或者不存在沖突的數(shù)據(jù)包，或者無(wú)空閑頻隙時(shí)，算法結(jié)束。其中，整個(gè)調(diào)度過(guò)程中FRSC以隨機(jī)選擇的方式進(jìn)行分配。

進(jìn)一步，所述的基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法，采用以下步驟：

1)根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)包占用的輸入頻譜和可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜之間的沖突關(guān)系建立輔助圖。輔助圖的每個(gè)頂點(diǎn)表示一個(gè)數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜的一種情況。數(shù)據(jù)包可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜集可以表示為：

{[f_max(1,s-d),f_{max(1,s-d)+F-1}],...,[f_s-1,f_e-1],[f_s,f_e],[f_s+1,f_e+1],...,[f_{min(e+d,T)-F+1},f_min(e+d,T)]}

其中，[f_s,f_e]表示數(shù)據(jù)包的輸入頻譜，f_s表示數(shù)據(jù)包輸入頻譜的首頻隙索引值，f_e表示數(shù)據(jù)包輸入頻譜的尾頻隙索引值，F(xiàn)表示數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)，d表示頻譜的轉(zhuǎn)換度，整根光纖的頻譜范圍為[f₁,f_T]。

輔助圖的兩個(gè)頂點(diǎn)存在一條邊表示兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包之間無(wú)頻譜沖突，需滿足以下兩個(gè)條件：a)兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包來(lái)自相同輸入端輸入頻譜不重疊，或者兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包來(lái)自不同的輸入端；b)兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包去往相同輸出端輸出頻譜不重疊，或者兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包去往不同的輸出端。

2)為輔助圖中的每個(gè)頂點(diǎn)賦兩個(gè)權(quán)重。第一個(gè)權(quán)重是數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)，用W₁表示，W₁＝F_k，其中，k代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包，F(xiàn)_k代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包的頻隙數(shù)。第二個(gè)權(quán)重是數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程中使用LRSC的數(shù)目，用W₂表示，若數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和輸出頻譜不一致，說(shuō)明需要使用一個(gè)LRSC來(lái)進(jìn)行頻譜轉(zhuǎn)換，則權(quán)重設(shè)為1；數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和輸出頻譜一致，說(shuō)明沒有進(jìn)行頻譜轉(zhuǎn)換，不需要使用LRSC，則權(quán)重設(shè)為0。其中，f_k,x代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包輸入頻譜的首頻隙索引值，f_k,y代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換后輸出頻譜的首頻隙索引值。

3)根據(jù)圖著色算法找出輔助圖中的所有極大團(tuán)。

4)分別求出每個(gè)極大團(tuán)的兩個(gè)權(quán)重和，找出第一個(gè)權(quán)重和最大的所有極大團(tuán)，再在第一個(gè)權(quán)重和最大的極大團(tuán)中找出第二個(gè)權(quán)重和最小的極大團(tuán)。根據(jù)最終找到的極大團(tuán)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其組播沖突解決策略，其中，在LRSC解決沖突階段，設(shè)計(jì)了一種基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法。此結(jié)構(gòu)能夠很好地提升解決光組播沖突的能力和降低結(jié)構(gòu)代價(jià)，本發(fā)明在提高頻譜轉(zhuǎn)換器的利用率、降低丟包率和減小成本代價(jià)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和效果。

附圖說(shuō)明

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：

圖1為適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播沖突解決策略流程圖；

圖3為基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法流程圖；

圖4為數(shù)據(jù)包調(diào)度示意圖；

圖5(a)、(b)是頻譜轉(zhuǎn)換輔助圖，圖5(a)著色圖1，圖5(b)著色圖2。

具體實(shí)施方式

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。

圖1所示為適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，包括N個(gè)輸入/輸出端口，N個(gè)1×M的帶寬可變波長(zhǎng)選擇開關(guān)(BV-WSS)，N×M個(gè)分光器，N×M×S個(gè)光開關(guān)，2個(gè)帶寬可變光交叉連接器(BV-OXC)，R個(gè)有限范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(LRSC)，H個(gè)全范圍頻譜轉(zhuǎn)換器(FRSC)和N個(gè)耦合器。其中，LRSC采用反饋共享的配置方式，F(xiàn)RSC采用輸出共享的配置方式。

適用于彈性光網(wǎng)絡(luò)的基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)工作原理為：首先數(shù)據(jù)包到達(dá)交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的輸入端，到達(dá)的數(shù)據(jù)包在同一根輸入光纖上占用不同的頻譜，通過(guò)一個(gè)規(guī)模為1×M的BV-WSS將不同數(shù)據(jù)包占用的頻譜進(jìn)行分離后送往分光器中，每個(gè)數(shù)據(jù)包被一個(gè)分光器復(fù)制成S份，再通過(guò)光開關(guān)控制組播數(shù)。若是單播數(shù)據(jù)包，僅僅一個(gè)光開關(guān)打開；若是組播數(shù)據(jù)包，就打開多個(gè)光開關(guān)。然后這些數(shù)據(jù)包都發(fā)送到第一個(gè)BV-OXC，其規(guī)模大小為(NMS+R)×(NK+H+R)。在同一時(shí)刻，若兩個(gè)或兩個(gè)以上去往同一輸出端口的數(shù)據(jù)包占用的頻譜有重疊，即發(fā)生頻譜沖突。若到達(dá)的數(shù)據(jù)包無(wú)頻譜沖突，則直接選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆丝?。若到達(dá)的數(shù)據(jù)包存在頻譜沖突，優(yōu)先分配LRSC將沖突的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換到有限范圍的空閑頻譜上。若LRSC被占用完后，仍然有數(shù)據(jù)包處于沖突狀態(tài)，這些沖突的數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)第一個(gè)BV-OXC后，再送往FRSC進(jìn)一步解決沖突，然后經(jīng)過(guò)第二個(gè)BV-OXC(規(guī)模大小為H×NK)選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆耍蝗敉ㄟ^(guò)LRSC后無(wú)沖突，則數(shù)據(jù)包直接經(jīng)過(guò)第一個(gè)BV-OXC后選擇耦合器合路傳輸?shù)捷敵龆恕?/p>

圖2所示為基于共享頻譜轉(zhuǎn)換器的組播沖突解決策略流程圖，具體步驟為：

步驟1：初始化階段。在此階段，首先初始化各到達(dá)的數(shù)據(jù)包，確定數(shù)據(jù)包的分配頻譜和目的輸出端。判斷數(shù)據(jù)包的目的端對(duì)應(yīng)頻譜是否空閑，若是，數(shù)據(jù)包直接傳輸；否則，進(jìn)入步驟2。

步驟2：LRSC解決沖突階段。目標(biāo)是降低丟包率和節(jié)點(diǎn)成本代價(jià)，因?yàn)檩敵鰯?shù)據(jù)包所占頻譜的總頻隙數(shù)直接影響丟包率大小，使用頻譜轉(zhuǎn)換器的數(shù)目直接影響成本大小，所以主要考慮如何使用最少數(shù)目的LRSC來(lái)得到輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。根據(jù)基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法使用LRSC來(lái)將沖突數(shù)據(jù)包的頻譜轉(zhuǎn)換到有限范圍的目標(biāo)頻譜上。轉(zhuǎn)換操作每進(jìn)行一次，可用的LRSC數(shù)目減1。當(dāng)可用的LRSC數(shù)目為0，仍然存在沖突的數(shù)據(jù)包，并有空閑的頻隙，進(jìn)入下一階段；當(dāng)不存在沖突的數(shù)據(jù)包或無(wú)空閑頻隙時(shí)，算法結(jié)束。

步驟3：FRSC解決沖突階段。目標(biāo)是解決上一個(gè)階段未成功調(diào)度的數(shù)據(jù)包的頻譜沖突。轉(zhuǎn)換操作每進(jìn)行一次，可用的FRSC數(shù)目減1。當(dāng)可用的FRSC數(shù)目為0，或者不存在沖突的數(shù)據(jù)包，或者無(wú)空閑頻隙時(shí)，算法結(jié)束。其中，整個(gè)調(diào)度過(guò)程中FRSC以隨機(jī)選擇的方式進(jìn)行分配。

圖3所示，來(lái)自三個(gè)不同輸入端的三個(gè)數(shù)據(jù)包要去往同一個(gè)輸出端。假設(shè)每個(gè)端口所在的光纖一共6個(gè)頻隙，其中輸入端1的數(shù)據(jù)包A占用的頻譜為[1,3]，輸入端2的數(shù)據(jù)包B占用頻隙2，輸入端3的數(shù)據(jù)包C占用的頻譜為[5,6]。因?yàn)槿齻€(gè)數(shù)據(jù)包去往同一個(gè)輸出端，所以數(shù)據(jù)包A和數(shù)據(jù)包B存在頻譜沖突。下面我們將通過(guò)基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法來(lái)解決沖突。如果找到輸出數(shù)據(jù)包的總頻隙數(shù)最大情況下使用LRSC數(shù)目最少的調(diào)度方案，就可得到最佳的調(diào)度方案。

圖4所示為基于雙重權(quán)重極大團(tuán)的調(diào)度算法流程圖，具體步驟為：

步驟1：根據(jù)數(shù)據(jù)包占用的輸入頻譜和可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜之間的沖突關(guān)系建立輔助圖。輔助圖的每個(gè)頂點(diǎn)表示一個(gè)數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜的一種情況。數(shù)據(jù)包可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜集可以表示為：

{[f_max(1,s-d),f_{max(1,s-d)+F-1}],...,[f_s-1,f_e-1],[f_s,f_e],[f_s+1,f_e+1],...,[f_{min(e+d,T)-F+1},f_min(e+d,T)]}

其中，[f_s,f_e]表示數(shù)據(jù)包的輸入頻譜，f_s表示數(shù)據(jù)包輸入頻譜的首頻隙索引值，f_e表示數(shù)據(jù)包輸入頻譜的尾頻隙索引值，F(xiàn)表示數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)，d表示頻譜的轉(zhuǎn)換度，整根光纖的頻譜范圍為[f₁,f_T]。

輔助圖的兩個(gè)頂點(diǎn)存在一條邊表示兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包之間無(wú)頻譜沖突，需滿足以下兩個(gè)條件：a)兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包來(lái)自相同輸入端輸入頻譜不重疊，或者兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包來(lái)自不同的輸入端；b)兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包去往相同輸出端輸出頻譜不重疊，或者兩個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)包去往不同的輸出端。

圖5所示，根據(jù)圖3所示到達(dá)的數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和可行轉(zhuǎn)換的輸出頻譜建立輔助圖(假設(shè)LRSC的轉(zhuǎn)換度d＝2)。輔助圖的頂點(diǎn)：A、B、C表示不同的數(shù)據(jù)包，下標(biāo)為負(fù)數(shù)表示頻譜向左轉(zhuǎn)換，即向頻隙索引值更小的方向轉(zhuǎn)換；下標(biāo)為正數(shù)表示頻譜向右轉(zhuǎn)換，即向頻隙索引值更大的方向轉(zhuǎn)換；下標(biāo)為0表示不進(jìn)行頻譜轉(zhuǎn)換。比如頂點(diǎn)A₀表示數(shù)據(jù)包A的輸入頻譜[1,3]不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以輸出頻譜仍為[1,3]；頂點(diǎn)C_-1表示數(shù)據(jù)包C的輸入頻譜[5,6]向左轉(zhuǎn)換1度后輸出頻譜為[4,5]。頂點(diǎn)A₀與C_-1之間有邊相連，因?yàn)閿?shù)據(jù)包A和C來(lái)自不同的輸入端，輸入頻譜不存在沖突，它們的輸出頻譜[1,3]和[4,5]也不存在沖突。

步驟2：為輔助圖中的每個(gè)頂點(diǎn)賦兩個(gè)權(quán)重。第一個(gè)權(quán)重是數(shù)據(jù)包所占頻譜的頻隙數(shù)，用W₁表示，W₁＝F_k，其中，k代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包，F(xiàn)_k代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包的頻隙數(shù)。第二個(gè)權(quán)重是數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程中使用LRSC的數(shù)目，用W₂表示，若數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和輸出頻譜不一致，說(shuō)明需要使用一個(gè)LRSC來(lái)進(jìn)行頻譜轉(zhuǎn)換，則權(quán)重設(shè)為1；數(shù)據(jù)包的輸入頻譜和輸出頻譜一致，說(shuō)明沒有進(jìn)行頻譜轉(zhuǎn)換，不需要使用LRSC，則權(quán)重設(shè)為0。其中，f_k,x代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包輸入頻譜的首頻隙索引值，f_k,y代表第k個(gè)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換后輸出頻譜的首頻隙索引值。

如圖5所示，為每個(gè)頂點(diǎn)賦兩個(gè)權(quán)重(W₁,W₂)，比如頂點(diǎn)C_-1(2,1)：表示數(shù)據(jù)包C的輸入頻譜[5,6]向左轉(zhuǎn)換1度后輸出頻譜為[4,5]，所以賦予第一個(gè)權(quán)重W₁為2，第二個(gè)權(quán)重W₂為1。

步驟3：根據(jù)圖著色算法得出輔助圖中的所有極大團(tuán)。如A₀(3,0)，B₂(1,1)，C₀(2,0)和A₁(3,1)，B_-1(1,1)，C₀(2,0)是輔助圖中的兩組不同的極大團(tuán)，分別著上不同的顏色，如圖5(a)和圖5(b)所示。

步驟4：分別求出每個(gè)極大團(tuán)的兩個(gè)權(quán)重和，找出第一個(gè)權(quán)重和最大的所有極大團(tuán)，再在第一個(gè)權(quán)重和最大的極大團(tuán)中找出第二個(gè)權(quán)重和最小的極大團(tuán)。根據(jù)最終找到的極大團(tuán)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度。A₀(3,0)，B₂(1,1)，C₀(2,0)為找到的第一個(gè)權(quán)重和最大情況下第二個(gè)權(quán)重和最小的極大團(tuán)，數(shù)據(jù)包所占頻譜的總頻隙數(shù)為6，使用LRSC數(shù)目為1，即得出輸出數(shù)據(jù)包所占頻譜的總頻隙數(shù)最大情況下使用LRSC數(shù)目最少的調(diào)度方案。

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。