本發(fā)明涉及一種彈性光網(wǎng)絡(eon)中基于分段調(diào)制的頻譜分配方案，屬于彈性光網(wǎng)絡、頻譜資源分配技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的波分復用(wdm，wavelengthdivisionmultiplexing)光網(wǎng)絡中的業(yè)務分配是基于固定信道間隔的頻譜，導致頻譜利用效率低?；谡活l分復用(ofdm，orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)的彈性光網(wǎng)絡將頻譜資源分割為較細的單元(稱為頻隙fs)，并可以根據(jù)業(yè)務需求進行靈活組合，從而有效地提高了頻譜效率。

傳統(tǒng)光網(wǎng)絡中對于業(yè)務需求一般采用固定調(diào)制方式的頻譜分配方案，也即所有連接請求選擇一種固定的調(diào)制方式，并不能根據(jù)其傳輸距離選擇適當?shù)恼{(diào)制方式，從而不能有效地利用頻譜資源。針對這一缺點，ding等提出了基于距離自適應選擇調(diào)制方式，可以分配最小的頻譜資源給建立業(yè)務所需光路[z.ding,z.xu,x.zeng,t.ma,andf.yang,"hybridroutingandspectrumassignmentalgorithmsbasedondistance-adaptationcombinedcoevolutionandheuristicsinelasticopticalnetworks,"opticalengineering,vol.53,pp.046105-046105,2014.]。jinno等人提出了一種對于長距離路徑采用高階調(diào)制格式，對較短路徑采用低階調(diào)制格式的自適應性頻譜分配方案。該方案最小化了必須分配的頻譜時隙的數(shù)量，但對于長距離的光路，仍然需要使用低階調(diào)制方式[m.jinnoetal.，“distance-adaptivespectrumresourceallocationinspectrum-slicedelasticopticalpathnetwork，”ieeecomm.mag.,vol.48,no.8,pp.138–145,2010.]。沈綱祥等人提出了基于保護路徑的分段調(diào)制頻譜分配方案，在節(jié)點具有頻譜轉(zhuǎn)換功能的情況下，引入保護路徑分段思路，采用高階的調(diào)制方式減少使用的頻隙，提高頻譜利用率[g.shen,h.guo,ands.k.bose，“survivableelasticopticalnetworks:surveyandperspective(invited)，”photonicnetw.commun.,vol.31,no.1,pp.71–87,2016.]。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種彈性光網(wǎng)絡(eon)中基于分段調(diào)制的頻譜分配方案，其特征在于：首先對網(wǎng)絡拓撲中所有節(jié)點進行評估并計算得出各節(jié)點的活躍程度hk，定義活躍度最高的兩個節(jié)點為中心節(jié)點并在其之間建立專用信道；通過分段調(diào)制方式，將任意節(jié)點對之間的長距離光路首先引導至中心節(jié)點對，再經(jīng)由專用信道建立光路；相對于節(jié)點對間的長距離光路，采用分段方法后任意節(jié)點至中心節(jié)點間距離減少，采用更高階的調(diào)制方式，減少光路占用的頻隙數(shù)；

根據(jù)相關文獻可知：bpsk、qpsk、8qam、16qam、32qam和64qam等不同調(diào)制方式對應的最大傳輸距離分別為9600km、4800km、2400km、1200km、600km和300km。因此，彈性光網(wǎng)絡中對業(yè)務需求建立光路時，調(diào)制方式選擇受到最大傳輸距離的約束[bocoia,schusterm,rambachf,etal.reach-dependentcapacityinopticalnetworksenabledbyofdm[c].opticalfibercommunication-incudespostdeadlinepapers,2009.ofc2009.conferenceon.ieee,2009:1-3.]。

本發(fā)明提出的一種彈性光網(wǎng)絡(eon)中基于分段調(diào)制的頻譜分配方案基于以下兩點：

(1)確定中心節(jié)點。根據(jù)節(jié)點之間業(yè)務情況，將節(jié)點活躍度最高的兩個節(jié)點設為中心節(jié)點并在其間建立專用信道；

(2)根據(jù)源節(jié)點和目的節(jié)點間的距離，盡可能利用中心節(jié)點和專用信道，選擇頻譜資源利用率最高的調(diào)制方式。

分段調(diào)制方案的原則如下：

(1)調(diào)制等級判斷，對于第t個業(yè)務，如果源節(jié)點(s)和目的節(jié)點(e)間光路徑可使用的調(diào)制等級不低于專用信道調(diào)制等級，則不進行分段調(diào)制。

(2)根據(jù)距離判斷，對于第t個業(yè)務，如果源節(jié)點至最近的中心節(jié)點距離大于等于源節(jié)點到目的節(jié)點之間的最短距離，則不需要分段調(diào)制。

具體實施過程如下：

步驟一：假設網(wǎng)絡中共有n個節(jié)點，節(jié)點間業(yè)務均勻分布；首先使用最短路徑算法dijkstraalgorithm遍歷所有節(jié)點對；引入節(jié)點活躍度hk，其含義表示如下：考慮網(wǎng)絡中任意光路pi，j,i，j∈(1，n)，對于光路pi，j通過的所有節(jié)點集合{i，j}有：

此處

對hk降序排列，活躍度最高的兩個節(jié)點定義為中心節(jié)點c1和c2；

步驟二：固定中心節(jié)點c1、c2并在其間建立專用信道，根據(jù)c1和c2間距離選用滿足傳輸條件的最高階調(diào)制階數(shù)，記為m0；

步驟三：對于任意兩節(jié)點之間的業(yè)務t，采用最短路徑算法，根據(jù)距離計算相應的調(diào)制階數(shù)mt；

步驟四：判斷m0和mt，如果m0≤mt，則源節(jié)點和目的節(jié)點之間不需要進行分段，保持調(diào)制方式mt不變；如果m0＞mt，轉(zhuǎn)步驟五；

步驟五：假設源節(jié)點到中心節(jié)點距離為ds，c1，ds，c2，源節(jié)點到目的節(jié)點距離為ds，e；

步驟六：判斷min(ds，c1，ds，c2)和ds，e，如果min(ds，c1，ds，c2)<ds，e則通過中心節(jié)點進行分段調(diào)制，即從源節(jié)點→中心節(jié)點對→目的節(jié)點間對應鏈路采用的調(diào)制方案分別為ms，c1，m0，mc2，e；如果min(ds，c1，ds，c2)≥ds，e，則保持原調(diào)制方式階數(shù)mt不變

有益效果

本發(fā)明提出的基于分段調(diào)制的頻譜分配方案，引入?yún)?shù)節(jié)點活躍度hk，并基于活躍度建立中心節(jié)點對及其之間的專用信道。同時考慮節(jié)點之間調(diào)制和距離情況，盡可能選擇基于中心節(jié)點對的分段調(diào)制，每段使用更高階的調(diào)制方式，分配較少的頻隙數(shù)，提高網(wǎng)絡總體頻譜資源使用效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的改進方案中基于分段調(diào)制的頻譜分配方案圖。(節(jié)點間距離已標出，單位：km)

圖2為本發(fā)明提出的改進方案框圖。

具體實施步驟

下面對本發(fā)明提出的改進方案進行說明

如圖1所示拓撲，以8節(jié)點，13條鏈路的拓撲為例。節(jié)點間的業(yè)務服從均勻分布，首先計算各個節(jié)點的活躍程度hk，

此處

經(jīng)計算可知，h1＝14，h2＝14，h3＝8，h4＝8，h5＝7，h6＝8，h7＝8，h8＝7,hk進行降序排序，則1,2節(jié)點活躍度最高，將其設為中心節(jié)點并可計算出m0是32qam。如圖1所示，如需在節(jié)點3-4間建立(藍色實線標出)。由于節(jié)點3-4間最短距離為1300km，采用距離自適應的調(diào)制方式，使用高階調(diào)制方式，可以減少頻隙使用。此時最高階的調(diào)制m3，4為16qam，假設在該情況下業(yè)務需占用8個頻隙(fs)。

由于m3，4＞m0且min(d3,1,d3,2)小于d3,4，采取進行分段調(diào)制。分段后光路為3-1-2-4(紅色虛線標出)。其中光路3-1根據(jù)距離自適應調(diào)制方式，最高可使用64qam調(diào)制，只需占用2個頻隙，光路1-2為專用信道，使用32qam調(diào)制，占用4個頻隙，光路2-4最高可使用64qam調(diào)制，只需占用2個頻隙。由此可知，在未采用分段的情況下，總共需要占用8個頻隙；采用分段調(diào)制以后，只需要4個頻隙。本發(fā)明提出的采用分段調(diào)制方式，不僅可以減少所需分配的頻隙用，同時減小了可能產(chǎn)生的頻譜碎片，提高了頻譜資源利用率。

圖2為本發(fā)明提出的改進方案框圖。