[发明专利]弹性光网络中最小代价频谱分配与碎片感知的路由方法

说明书

本发明涉及一种弹性光网络中最小代价频谱分配与碎片感知的重配置路由机制，属于光纤通信技术领域。本发明通过设计的最小代价频谱分配模型提高路由中频谱分配的效率和减少频谱碎片。在路由的频谱分配过程中不仅考虑业务的链路频谱连续性，且通过最小化碎片大小及其持续时间以减小碎片的影响，最大程度地保持可用频谱的连续性。当业务阻塞时，提出了基于碎片感知的重配置机制，通过定义的重配置增益计算模型，选择重配置后产生碎片最小的已路由业务进行再分配，为阻塞业务提供足够频谱资源的同时进一步优化网络频谱。本发明提供一种最小代价频谱分配与碎片感知的重配置机制，能够有效降低网络中的带宽阻塞率，提高网络频谱资源利用率。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及弹性光网络中最小代价频谱分配与碎片感知的路由方法。

背景技术

随着高清电视，三维视频点播，电子学习和云计算等一些应用的普及，网络带宽需求呈指数级迅速增长。传统的波分复用光网络(Wavelength Division Multiplexing,WDM)采用固定波长带宽的分配方式，不能根据业务实际带宽需求灵活地分配带宽资源，造成频谱利用效率低下。主要表现在，当业务需求带宽小于一个波长通道时，仍为业务分配一个波长的带宽；当业务请求的带宽大于一个波长带宽时，需要为业务分配多个连续的波长，但相邻波长间的频谱保护间隔使得大部分带宽无法被利用，造成带宽利用率低下。为提高频谱利用率，基于相干光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的弹性光网络因其栅格粒度小，频谱分配灵活等优势，成为极具潜力的下一代光网络。

弹性光网络中频谱资源被分割为更小的栅格粒度，由于正交频分复用的子载波之间具有正交性，所以相邻的OFDM子载波之间可以相互重叠，减少了频谱资源的浪费。当业务请求带宽较小时，能够根据业务需求分配恰好足够的频谱资源；当请求带宽较大时，可以将多个连续的子载波聚合成超级信道以实现高速率业务的传输。弹性光网络中的资源分配所需要解决的基本问题是路由频谱分配(Routing and Spectrum Allocation,RSA)问题。在频谱分配的过程中需要满足频谱邻接性以及频谱连续性限制，即频谱连续性是指在路径的每条链路上，分配的频谱的频隙索引值必须是连续的，无间隔的；频谱一致性限制指的是，路径中每条链路上分配的频谱的起始频隙索引值和结束频隙索引值必须是完全相同的。在频谱分配过程中，为满足以上两种约束，就会产生单条链路上空闲的频谱不连续，相邻链路上空闲频谱不一致的现象，这些空闲的频谱块即为频谱碎片。频谱碎片的产生，限制了频谱利用率的进一步提升。另外，随着光路动态的建立与拆除，一段时间后网络中的频谱会处于一种杂乱状态，一些空闲的频谱由于不满足连续性而无法服务业务，如果不对这些空闲的频谱碎片进行整理，那么由于频谱分配过程中必须满足频谱连续性和频谱邻接性的双重限制，较小的频谱碎片资源难以被利用，同时新的频谱碎片又不断生成，网络资源利用率将受到威胁，引发网络服务质量下降。因此，研究减少网络频谱碎片进而提高频谱利用率，降低网络阻塞率是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供弹性光网络中最小代价频谱分配与碎片感知的路由方法，用于减小网络频谱碎片，提高频谱利用率，降低网络阻塞率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

弹性光网络中最小代价频谱分配与碎片感知的路由方法，在该机制中，为避免碎片产生，采用最小代价频谱分配模型以最小化分配频谱对网络碎片化影响；当业务阻塞时，通过定义的重配置增益计算模型，选出重配置后产生碎片最小的已路由业务进行再分配，进一步优化网络频谱资源；该机制具体包括以下步骤：

步骤1：综合考虑分配频谱代价及产生的碎片代价，定义最小代价频谱分配模型，选择总代价最小的频谱块为业务进行路由频谱分配，以最小化分配频谱产生的碎片；

步骤2：当业务由于没有足够的连续频谱而阻塞时，通过定义的重配置增益计算模型，选出重配置后产生碎片最小的已路由业务进行再分配，为阻塞业务提供足够频谱资源的同时进一步优化网络频谱。