[发明专利]面向云-雾弹性光网络提前预留请求的频谱资源分配方法

说明书

本发明公开了一种面向云‑雾弹性光网络提前预留请求的频谱资源分配方法，包括如下步骤：利用最短路径算法计算业务请求的k条最短候选路径；基于链路的频谱资源划分时间片和频谱槽，根据每个时间频谱单元的状态获取路径资源矩阵，根据路径资源矩阵获取处理业务请求所需的时间片和频谱槽数量；利用强化学习算法确认业务请求被分配的动作，根据动作获取奖励；根据奖励确认该分配方案是否有效，若有效，记录分配方案；所述分配方案包括业务请求调度的开始时间、最短候选路径、处理业务请求所需的时间片和频谱槽数量；依次遍历k条最短候选路径，选择产生最大奖励的分配方案。本发明具有很好的鲁棒性，可最大程度地提高频谱资源利用率。

技术领域

本发明涉及弹性光网络和云-雾通信技术领域，特别是涉及一种面向云-雾弹性光网络提前预留请求的频谱资源分配方法。

背景技术

随着5G通信、物联网(IoT)和虚拟现实技术的飞速发展，传统的云计算无法以高延迟和巨大的能耗来满足其需求。边缘计算作为云计算的一个很好的补充，与设备的距离更近并且延迟更低，云计算和边缘计算的合作可以融合它们的优势并提供更高质量的服务。同时，由于服务请求的带宽需求越来越多样化，对网络拥有灵活提供频谱能力提出了的新要求。

弹性光网络(Elastic Optical Network,EON)是有望在云计算和边缘计算之间承载灵活请求的基础网络。基于OFDM技术，将基板频谱资源切成独立的频谱时隙，每个频谱时隙通常占用6.25GHz或12.5GHz，可以高效、灵活地为到达的请求提供多个频谱时隙。因此，弹性光网络(EON)的应用使云边缘计算和5G技术可以更好地改善生活质量。

云-边数据中心之间经常存在许多大容量数据迁移或大容量数据备份的服务请求，这些批量数据迁移或备份服务请求不需要立即响应，它们总是有特定的截止期限。在截止日期到来之前，例如，第二天早晨8点，完成好这些服务请求即可。因此，这些请求也被称为提前预留(Advance Reservation,AR)请求。由于引入了时间域，因此可以将这些请求适当地延迟，以缓解网络资源压力，避免网络拥塞。对于分配提前预留请求，不仅应考虑频谱域资源，而且还应考虑时域。如果时间资源和频谱资源均满足要求，则可以成功分配请求。

路由和频谱分配(Routing and Spectrum Allocation,RSA)问题一直是EON中的热门问题。尽管许多研究在某些方面研究了大容量数据传输问题，并且大都提出了传统的启发式RSA算法，但是，在静态RSA和动态RSA中，传统的启发式RSA算法无法连续地进行优化，并且受到可伸缩性的限制，存在业务请求不能被合理分配处理、阻塞率较高的技术问题。

发明内容

针对现有弹性光网络中存在大量数据迁移或备份的提前预留请求时，传统的启发式RSA算法存在着较高阻塞率的技术问题，本发明提出一种面向云-雾弹性光网络提前预留请求的频谱资源分配方法，解决了现有物联网中数据备份、应用数据同步和虚拟机迁移等跨数据中心传输业务所存在的频谱资源分配的问题。

S1，对于一个业务请求利用最短路径算法计算出业务请求r的k条最短候选路径，其中，表示业务请求r所携带的业务数量，s表示源节点，d表示目的节点，t_a和t_d分别表示业务请求r的到达时间和截止时间；

S2，基于每条链路的频谱资源划分时间片和频谱槽，根据每个时间频谱单元的状态获取步骤S1中所述最短候选路径所对应的路径资源矩阵，根据路径资源矩阵获取处理业务请求r所需的时间片数量n_t和频谱槽数量n_f；

S3，根据步骤S2所得到的时间片数量n_t和频谱槽数量n_f利用强化学习算法确认业务请求r在步骤S2所得到的路径资源矩阵中被分配的动作A，根据动作A获取对应的奖励R；