[发明专利]频谱灵活光网络的故障概率和负载均衡折衷方法和系统

说明书

本发明涉及一种频谱灵活光网络的故障概率和负载均衡折衷方法和系统，为了实现连接请求在频谱灵活光网络传输较低故障概率和避免光纤链路的负载均衡而设计。本发明首先设置频谱灵活光网络的光纤链路故障概率，生成一组连接请求；其次为每个连接请求计算K条路径，计算每条工作路径的故障概率，并在每条工作路径上查找满足连接请求的频谱资源；最后设置故障概率和光纤链路负载调节参数，并计算K条路径的故障概率和光纤链路负载折衷的数值，选择最小折衷数值的路径作为连接请求的工作路径，并在所选择的路径中，分配连接请求的频谱资源，建立连接请求。本发明使频谱灵活光网络的频谱资源处于最佳状态，提高了频谱灵活光网络的频谱效率。

技术领域

本发明涉及一种频谱灵活光网络的故障概率和负载均衡折衷方法和系统。

背景技术

目前，在互联网、数据中心、云计算、大数据、物联网等应用业务需求下，全球信息量的95％以上都是通过光通信网络传送。正是由于业务对带宽巨大需求，光网络带宽需求将呈现出指数增长趋势，形成了光通信网络的规模不断增大，带来光网络复杂化，造成光网络资源效率低下和光网络发生故障的概率增大。传统光网络采用波分复用形成分配带宽资源，在通道间隔、传输速率、业务粒度都保持不变，容易形成光网络资源利用效率低下与带宽资源浪费严重，严重影响了光网络的传输效率。因此，频谱灵活光网络将成为解决带宽浪费与带宽粒度可变的有效手段。

在频谱灵活光网络中，用户可以根据连接请求的带宽粒度大小，利用不同的线速率和调制格式分配网络的频谱资源，以满足连接请求所需要的带宽需求。在频谱资源分配过程中，需要满足频谱资源的连续性和频谱资源一致性约束条件。然而，由于频谱灵活光网络的大规模建立，连接请求的发生故障潜在的风险以及网络资源效率将受到极大的威胁。一方面，为连接请求建立路径的过程中需要考虑工作路径的故障概率评估机制，尽可能地选择发生故障概率比较小的路径作为传输业务的工作路径；另一方面，由于某些区域在某一时刻的带宽流量需求极大，将会造成频谱灵活光网络的某些光纤链路的负载比较重，无法满足这一区域的连接请求，使得连接请求建立失败。目前，为了建立连接请求，通常采用以下两个步骤：

1)工作路由计算。在频谱灵光网络中，对于每一个连接请求，从源节点到目的节点进行路径计算，通常采用最短路径算法或是K条最短路径算法计算工作路径。然而，一方面，在传统工作路径计算方法中，并没有考虑到所计算工作路径发生故障的可能性，也没有对工作路径的故障概率进行评估，只是计算最小权重的路径；另一方面，传统工作路径的计算过程中，也没有考虑频谱灵活光网络的负载属性，也没有对每一条光纤链路进行负载大小进行评估，更没有评估所选择工作路径中的每一条光纤负载情况。若找到连接请求的工作路径，则工作路由计算成功，如果没有找到可用路径，则建立路径失败。

2)频谱资源分配。在工作路径路由计算成功后，根据连接请求的带宽需求，在所选择的工作路径中查找可用的频谱资源，可用的频谱资源必须满足频谱连续性和频谱一致性的双重约束条件。若找到连接请求的频谱资源，为连接请求预留频谱资源。然而，对于所选择的工作路径频谱占用率并没有考虑，也没有研究连接请求分配了频谱资源后对光纤链路的负载影响。因此，当前某些链路负载过重的光纤链路时，连接请求因频谱资源不足而造成资源分配失败。

上述步骤能够在频谱灵活光网络中成功建立连接请求。然而，一方面，无法保证连接请求的可靠性传输，没法降低连接请求传输路径潜在的故障概率；另一方面，没有考虑到连接请求所建立工作路径中光纤链路的负载使用情况。可见，针对上述两个存在的问题，在连接请求建立过程中，一方面，为了保证连接请求的服务质量，以频谱灵活光网络的光纤链路发生故障概率作为基础，引入连接请求的工作路径故障概率评估机制，以便减少连接请求在传输工作路径发生故障的概率。另一方面，在频谱灵活光网络中，为了避免某些光纤链路因频谱资源过度消耗而导致光纤链路没有可用频谱资源，从而引起光纤链路占用的频谱资源不均衡特性。因此，本发明将结合连接请求工作路径的故障概率与光纤链路的负载占用情况，提出频谱灵活光网络的故障概率和负载均衡折衷方法和系统。