[发明专利]一种空分复用弹性光网络的弹性分区频谱分配方法

说明书

本发明涉及一种空分复用弹性光网络的弹性分区频谱分配(EZSA)方法，属于光通信领域。随着频谱资源越来越紧张，如何充分利用网络中的资源和减少频谱碎片问题成为研究的重点，本发明考虑了频谱分配时的频谱紧密性和多纤芯之间的芯间串扰，改进了多纤芯场景下的固定频谱分区和弹性分区的方法，EZSA与传统的分区方法相比，首先将纤芯分组，减少多纤芯之间的串扰问题，然后确定调制格式将业务请求分为四大类并分配在相应的分区，并且在频谱分配过程中考虑频谱紧密性，最后当当前分区资源不足时，在弹性分区过程中采用基于业务分割的弹性分区机制，在避免产生过多的频谱碎片的同时，能保障频谱分配的灵活性，充分利用网络中的频谱资源，在资源有限的条件下保证业务的正常传输。

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体涉及空分复用弹性光网络中的弹性分区问题。

背景技术

随着各种网络服务的不断普及，互联网的整体流量增长迅速，导致了每年的通信带宽呈现指数级的增长，这些巨大的数据流需要在骨干网的光纤中传输，使得通信网面临巨大的带宽容量需求，传统的波分复用光通信系统依赖于单模光纤，其中光信号在频域中通过非重叠、固定时间间隔的通道并行传输，ITU固定频率栅格限值带宽分割和分配的颗粒度，导致分配和请求链路带宽不匹配。此外，波分复用(Wave Division Multiplexing,WDM)网络中无法自适应地选择调制格式，难以实现可扩展性，使其难以适应未来光网络的发展需求。基于正交频分复用(OFDM)的弹性光网络(Elastic Optical Network,EON)已经成为当今网络流量呈指数增长情况下解决频谱高效分配问题的一种极好的解决方案，但由于传统单芯光纤(Single- Mode Fibers，SMF)的非线性香农限制，其传输容量正在接近其上限，因此近年来提出的基于多纤芯的空分复用弹性光网络能进一步解决传输容量问题，但由于多纤芯的引入同时也引入了纤芯之间的串扰问题，从而增加了多纤芯之间的频谱碎片问题，若缺乏解决这些问题的方案将直接影响网络传输性能。

产生芯间串扰的原因主要是因为相邻的纤芯使用了相同的频谱槽，目前解决芯间串扰问题的方法有两种，一种是串扰避免，一种是串扰感知，串扰避免包括预定义纤芯优先级、预定义优先区域和纤芯分组，串扰感知是通过设置串扰阈值来对网络中的串扰进行物理控制实现的。本发明考虑到串扰感知的复杂程度，因此选择串扰避免中简单的纤芯分组来避免串扰。针对多纤芯之间的频谱碎片问题，文献[1]“On-Demand Spectrum and CoreAllocation for Reducing Crosstalk in Multicore Fibers in Elastic OpticalNetworks[J].Journal of Optical Communications and Networking,2014,6(12):1059-1071.”提出纤芯分类策略，它通过为每个纤芯分配统一的带宽连接来减少频谱碎片的产生。但固定每个纤芯中分配的带宽，降低了频谱分配的灵活性。随后又有文献[2]“Load-balanced adaptive routing flexible grouping spectrum and core assignment inSDM-EONs based on mixed super-channel[J].Optical Fiber Technology, 2019,51:6-16.”提出了基于单纤芯的弹性分区方法，这种方法在一定程度上提高了频谱分配的灵活性，但它是基于单纤芯上的分区，有分区过多且每个分区区域太小的缺点，反而会增加业务的阻塞率。现有的大多数方法都采用固定分区和单一的纤芯分类方法，并且频谱分配时并未考虑频谱紧密性和采用弹性分区后产生的频谱碎片问题，这种频谱分配方式“弹性”太低，不适合网络中存在复杂多样的业务类型的情况，并且太过固定且分区区域太小的分区方式反而会增加业务的阻塞率。

因此，考虑到现有分区方法的缺点，本发明提出一种空分复用弹性光网络的弹性分区频谱分配方法，在考虑芯间串扰的同时，通过弹性分区机制减少网络中的频谱碎片，提高业务传输的成功率。

发明内容