[发明专利]频谱灵活光网络中自适应负载均衡能耗优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种频谱灵活光网络中自适应负载均衡能耗优化方法及系统，为了有效提高光网络的频谱资源效率和降低光网络的能耗而设计。本发明对于每一个连接请求，采用不同线速率与调制格式的组合形成来承载连接请求的带宽需求，通过距离自适应的负载均衡调节方法，动态地调整每一条光纤链路的权重，以使连接请求选择负载较轻的光纤链路作为传输路径。本发明避免某些短距离的光纤链路被过量连接请求选择而造成阻塞，从而提高频谱灵活光网络的资源效率，实现高的能耗效率。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种频谱灵活光网络中自适应负载均衡能耗优化方法及系统。

背景技术

近年来，在移动互联网、大数据、云计算、数据中心等应用业务发展下，网络的能耗急剧上升，难以满足网络对业务服务质量需求，容易造成网络资源效率与能耗效率降低，使网络运营受到极大的挑战。传统网络节能方法与机制将受到极大地威胁。特别地，在传统节能方案中，并没有根据高峰与低谷业务变化特点，适当地减少或增加传输业务流量的光层能耗元件的端口，以减少网络的能耗。由于某些区域在某一时刻的带宽流量极大，而频谱灵活光网络带宽容量在限，在这一区域带宽资源无法满足连接请求对带宽要求，使得连接请求建立失败。同时，由于网络流量的分布不均匀，容易造成局部的光层能耗元件端口的流量达到最大，即端口处于满负荷地运行。可见，如何优化网络的能耗和提高网络的资源效率将成为一个关键技术，以使网络运营处理最佳状态。

在频谱灵活光网络中，用户可以根据连接请求的带宽需求粒度大小，利用不同的线速率和调制格式传输连接请求的带宽粒度，以实现网络资源最佳的配置。为了把连接请求的流量传输到光层，需求配置不同线速率光层传输端口，同时分配连接请求需要的频谱资源，而这些分配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。然而，由于大量的连接请求在频谱灵活光网络模建立，若不考虑频谱灵活光网络的负载占用情况，势必造成网络中某些链路因负载过大而引起连接请求建立失败，使连接请求产生阻塞。可见，在连接请求建立过程中，首先，需要考虑频谱灵活光网络的频谱资源占用状态，评估每一条光纤链路的负载占用情况，以及调整每一条光纤链路的权重，尽最大可能地找出一条工作路径来传输连接请求；其次，在所选择的路径中分配网络的频谱资源，满足频谱连续性和频谱一致性的双重约束条件；最后，根据连接请求的带宽粒度配置相应的光转发器和光再生器等能耗元件。目前，为了建立连接请求，传统的方法通常采用以下两个过程：

1)连接请求的工作路由计算与选择。在频谱灵活光网络中，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计算工作路径。然而，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的负载流量情况，也没有对把选择的工作路径进行能耗的评估，只是选择距离最短的路径作为工作路径。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，则连接请求建立路径失败。

2)连接请求的频谱资源查找与分配。根据连接请求的带宽需求，在所选择的工作路径中，查找连接请求所需要的频谱资源，所查找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。若找到连接请求所需要的频谱资源，为连接请求分配频谱资源。然而，一方面，在查找和分配连接请求所需要的频谱资源过程中，并没有考虑到占用的频谱资源对光纤链路负载造成的影响。另一方面，在为连接请求查找和分配频谱资源过程中，没有考虑分配频谱资源后对网络能耗造成的影响。因此，一方面，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；另一方面，连接请求在所选择的工作路径中分配频谱资源，容易造成能耗过大，不利于节能。

上述过程能够在频谱灵活光网络中成功建立连接请求。然而，由于连接请求在建立过程中，没有考虑网络负载和能耗问题，无法保证连接请求所选择的工作路径能耗最小，也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。

鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种频谱灵活光网络中自适应负载均衡能耗优化方法及系统，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容