基于多维帧映射的光网络资源管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多维帧映射的光网络资源管理方法，提高调度资源动态性、实时性，针对复杂网络拓扑下、多任务请求到达网络建立光路的情况下，本方案分为以下几步：首先建立光网络资源模型，第二，对子域中各链路信息进行采集；第三，建立帧模块组；第四，用户任务请求光路的建立，按照所占用的资源形成请求包，建立路径，获得可用光网络资源；最后，任务请求建立光路占用信道或者数据传输结束时，即时完成资源的自动更新。本发明专利技术为目前通信网络多网管系统提供了一种统一化的光网络资源管理和呈现方式，实现不同区域不同网络系统下的光网络互通互连，使得不同网管系统可以实现公用资源的交叉调用，提高现有光网络资源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光网络资源管理
，具体涉及一种基于多维帧映射的光网络资源管理方法。
技术介绍
光网络是现代通信的基础传输平台。随着大型数据中心以及云计算的迅速发展，光网络传输数据呈爆炸式增长，对光网络资源分配的实时性和高效性要求越来越高，如何实现在有限的波长和光纤负载容量的条件下最大程度的实现数据传输是光网络技术发展面临的主要难题之一。目前4G网络建设以及投入、使用方兴未艾，某商家已就5G网络提出设想，达到更高的上传/下载速度。此举将会导致用户的数据使用量骤增，对底层光传输网络提出了更高的要求。光网络资源的自动管理是保证多任务任务请求到达网络时资源动态调度的关键，是实现资源自动发现的准确性，网络状态改变后资源动态更新的高效性性能的提高，是保证资源充分利用、任务请求最大程度建立光路的基础。在资源管理过程中实现资源描述的简单、高效，资源调用、更新的动态性和可扩展性是目前解决多任务请求同时到达网络的关键点。资源描述的方式有以下几种：RSL(Resource Specification Language)的语法源于轻量级目录访问协议LDAP(Light weight Directory Access Protocol)中的查询字符串格式,它的基本语法是\关系\,通过关系把属性和值联系起来。每个属性/值对作为控制参数以控制对资源的各种操作。RSL仅用来描述Globus中的资源请求和计算资源，不能描述其它资源，使用范围太小。WSDL(Web Service Description Language)主要用于计算、存储等资源的能力描述，通过屏蔽描述对象的差异性，将其功能抽象为具体值；但是其元素及属性种类定义受限，可扩展性较差。通过计算机语言的方式实现光网络资源的描述和资源调度，首先需要运用相应的计算机语言对各个元素的定义，将光网络资源的实际状态翻译成计算机语言，计算机语言需要再次进行翻译成机器语言，其实现流程复杂，运算的复杂度较高，其资源描述方式和更新模式不足以保障用户建立光路的QoS保障。尤其是ASON控制面提出后，从全局出发调度资源，对光网络资源实时动态更新要求越来越高；同时ASON的资源描述中，相关的各个厂家目前互相没有一种统一的、行之有效的资源描述方法实现快速的资源调度，使得资源调度效率相对较低，资源响应的准确性与资源的实时动态性差。
技术实现思路
本专利技术通过引入基于多维帧映射的资源描述方法，提出一种光网络资源管理方法，实现资源的准确描述，信息快速采集，基于任务请求的资源快速查找，同时保证光网络资源的实时性，最大程度的提高任务请求建立光路的可能性，提高光网络资源的利用率。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：基于多维帧映射的光网络资源描述和管理方法，包括以下步骤：步骤一，建立光网络资源模型步骤S10，判断光网络是否需要进行多区域划分：如果光网络拓扑节点数量小于10，将节点按照度从大到小的顺序进行编号，然后将其作为一个子域，执行步骤S12，否则执行步骤S11；步骤S11，记光网络拓扑为G＝(V,E)，其中节点数量为V，边数量为E，每条边的物理链路数为L，物理链路上波长的复用数量为W，设每个域节点数量为m，则每个域路由波长分配的复杂度为：Cop(m)＝L*W[m2+2(V/m)2]令Cop(m)'＝0，则有：L*W*(2m4-4V2)m3=0]]>进而得到最优解为记划分后域的数量为S，则因此划分后每个域最大节点数量对光网络拓扑节点进行子域的划分：步骤S11-1，依据节点度大小的先后顺序对所有节点进行排序并编号；步骤S11-2，选择节点度最大的节点作为首个子域的起始节点，选择与起始节点相连接的且度差值最大的节点优先划入该子域，且每个子域的节点数量不超过m'，若该域的节点数等于m'，则结束该域的划分；步骤S11-3，在剩余的节点中，选择度最大的节点作为另一个子域的起始节点，利用和步骤S11-2相同的方法进行子域的划分，直至全部节点确定所属的各个子域；步骤S12，建立子域的资源描述模型：每个子域的光网络资源由下面的资源状态矩阵来表示：公式（1）中各个变量代表的信息，即资源状态子矩阵为：式（1）中，Ws_i表示第i个子域中的资源状态信息，式（2）中，是子域中的节点a与节点b之间所有波长的占用/空闲情况状态矩阵；是指节点a与节点b之间标号为n的物理链路上，波长λx的占用/空闲情况；波长空闲/占用1/0表示（i∈[1,s]；n∈[1,L]；x∈[1,W]；a∈[1,V],b∈[1,V]）；式（2）矩阵最后一行中，X的取值为1或0，分别表示节点a与节点b之间有连接或无连接；步骤二，各节点信息的采集步骤S20，在每个子域中，选取度最大的节点作为该子域的网元管理节点，除了网元管理节点之外的各节点，向其邻居节点发送hello包，邻居节点接收到hello包后，向发送hello包的节点反馈hello包，以确定相邻的两个节点间是否有物理链路，即X的取值为1或0；步骤S21，如果子域中的两个节点之间有物理链路，则该两点基于OSPF协议获得相连链路上的资源信息，并分别向该子域的网元管理节点上传该两节点之间的各物理链路上波长占用情况信息步骤S22，对于有物理链路连接的两个节点a和b，其分别上传的资源状态信息和为同一信息，则网元管理节点对两个节点上传的代表同一信息的两个数据包进行对比校验，如果对比校验错误，则要求两个节点重新上传该数据；步骤S23，每个网元管理节点对其所在子域的节点上传的资源状态信息进行对比校验无误后，网元管理节点生成该子域的资源状态矩阵Ws_i，步骤三，建立帧模块组步骤S30，各网元管理节点生成所在子域的帧模块矩阵，该帧模块矩阵包括段开销和信息负载区：如上式所示，段开销为该矩阵的前二列，其中第一列A1至An（n∈[1,L]）为奇偶校验位，第二列M1至Mn（n∈[1,L]）为负载容量的标记位，每个标记对应一条物理链路的最大负载容量；矩阵中除段开销之外的部分为信息负载区，填充该子域的资源状态矩阵Ws_i；步骤S31，在网络拓扑的所有节点中，选取度最大的节点作为高级管理节点，各网元管理节点将其生成的帧模块矩阵发送给高级管理节点，高级管理节点按照子域中网元管理节的度大小顺序，将采集的帧模块矩阵形成帧模块矩阵组并保存在高级管理节点中，其中度最小的网元管理节点生成的帧模块矩阵位于帧模块矩阵组的最下层；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多维帧映射的光网络资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立光网络资源模型步骤S10，判断光网络是否需要进行多区域划分：如果光网络拓扑节点数量小于10，将节点按照度从大到小的顺序进行编号，然后将其作为一个子域，执行步骤S12，否则执行步骤S11；步骤S11，记光网络拓扑为G＝(V,E)，其中节点数量为V，边数量为E，每条边的物理链路数量为L，物理链路上波长的复用数量为W，设每个域节点数量为m，则每个域路由波长分配的复杂度为：Cop(m)＝L*W[m2+2(V/m)2]令Cop(m)'＝0，则有：L*W*(2m4-4V2)m3=0]]>进而得到最优解为记划分后域的数量为S，则因此划分后每个域最大节点数量对光网络拓扑节点进行子域的划分：步骤S11‑1，依据节点度大小的先后顺序对所有节点进行排序并编号；步骤S11‑2，选择节点度最大的节点作为首个子域的起始节点，选择与起始节点相连接的且度差值最大的节点优先划入该子域，且每个子域的节点数量不超过m'，若该域的节点数等于m'，则结束该域的划分；步骤S11‑3，在剩余的节点中，选择度最大的节点作为另一个子域的起始节点，利用和步骤S11‑2相同的方法进行子域的划分，直至全部节点确定所属的各个子域；步骤S12，建立子域的资源描述模型：每个子域的光网络资源由下面的资源状态矩阵来表示：公式（1）中各个变量代表的信息，即资源状态子矩阵为：式（1）中，Ws_i表示第i个子域中的资源状态信息，式（2）中，是子域中的节点a与节点b之间所有波长的占用/空闲情况状态矩阵；是指节点a与节点b之间标号为n的物理链路上，波长λx的占用/空闲情况；波长空闲/占用1/0表示（i∈[1,s]；n∈[1,L]；x∈[1,W]；a∈[1,V],b∈[1,V]）；式（2）矩阵最后一行中，X的取值为1或0，分别表示节点a与节点b之间有连接或无连接；步骤二，各节点信息的采集步骤S20，在每个子域中，选取度最大的节点作为该子域的网元管理节点，除了网元管理节点之外的各节点，向其邻居节点发送hello包，邻居节点接收到hello包后，向发送hello包的节点反馈hello包，以确定相邻的两个节点间是否有物理链路，即X的取值为1或0；步骤S21，如果子域中的两个节点之间有物理链路，则该两点基于OSPF协议获得相连链路的资源状态信息，并分别向该子域的网元管理节点上传该两节点之间的各物理链路上波长占用情况信息步骤S22，对于有物理链路连接的两个节点a和b，其分别上传的资源状态信息和为同一信息，则网元管理节点对两个节点上传的代表同一信息的两个数据进行对比校验，如果对比校验错误，则要求两个节点重新上传该数据；步骤S23，每个网元管理节点对其所在子域的节点上传的资源状态信息进行对比校验无误后，网元管理节点生成该子域的资源状态矩阵Ws_i，步骤三，建立帧模块组步骤S30，各网元管理节点生成所在子域的帧模块矩阵，该帧模块矩阵包括段开销和信息负载区：如上式所示，段开销为该矩阵的前二列，其中第一列A1至An（n∈[1,L]）为奇偶校验位，第二列M1至Mn（n∈[1,L]）为负载容量的标记位，每个标记对应一条物理链路的最大负载容量；矩阵中除段开销之外的部分为信息负载区，填充该子域的资源状态矩阵Ws_i；步骤S31，在网络拓扑的所有节点中，选取度最大的节点作为高级管理节点，各网元管理节点将其生成的帧模块矩阵发送给高级管理节点，高级管理节点按照子域中网元管理节的度大小顺序，将采集的帧模块矩阵形成帧模块矩阵组并保存在高级管理节点中，其中度最小的网元管理节点生成的帧模块矩阵位于帧模块矩阵组的最下层；步骤四，任务请求的建立步骤S40，用户发送任务请求包至高级管理节点，该请求包包括建立光路的源节点、目的节点与负载容量的请求矩阵：Wrequest；Wrequest＝＜c;a,b＞在上式中，a∈[1,V],b∈[1,V]，表示网络拓扑中的两个节点，c为任务请求容量；步骤S41，高级管理节点从任务请求包中获得源、目的节点，通过Dijkstra算法获得任务请求的最短路由，进而获得任务请求路由经过的边，和任务请求相关的网元管理节点，若相关网元管理节点的数量为1时，执行步骤S42，相关网元管理节点数量大于1时，执行步骤S44；步骤S42，当与该任务请求相关的网元管理节点的数量为1时，该任务请求为域内任务请求，则从帧模块组中该网元管理节点生成的帧模块的信息负载区中，提取出在该路由上的相关节点的资源状态子矩阵；步骤S43，将所有相关的资源状态子矩阵通过求与的方式得到资源状态可用矩阵，若该矩阵为空，则拒绝任务请求；若矩阵非空，则比较任务请求容量和资源状态可用矩阵中能提供的最大负载容量的大小，若任务请求容量小于最大负载容量，则得到最后可用资源，跳转至步骤S46；步骤S44，若...

【技术特征摘要】
1.基于多维帧映射的光网络资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，建立光网络资源模型
步骤S10，判断光网络是否需要进行多区域划分：
如果光网络拓扑节点数量小于10，将节点按照度从大到小的顺序进行编号，
然后将其作为一个子域，执行步骤S12，否则执行步骤S11；
步骤S11，记光网络拓扑为G＝(V,E)，其中节点数量为V，边数量为E，
每条边的物理链路数量为L，物理链路上波长的复用数量为W，设每个域节点
数量为m，则每个域路由波长分配的复杂度为：
Cop(m)＝L*W[m2+2(V/m)2]
令Cop(m)'＝0，则有：
L*W*(2m4-4V2)m3=0]]>进而得到最优解为记划分后域的数量为S，则因
此划分后每个域最大节点数量对光网络拓扑节点进行子域的划分：
步骤S11-1，依据节点度大小的先后顺序对所有节点进行排序并编号；
步骤S11-2，选择节点度最大的节点作为首个子域的起始节点，选择与起始
节点相连接的且度差值最大的节点优先划入该子域，且每个子域的节点数量不超
过m'，若该域的节点数等于m'，则结束该域的划分；
步骤S11-3，在剩余的节点中，选择度最大的节点作为另一个子域的起始节
点，利用和步骤S11-2相同的方法进行子域的划分，直至全部节点确定所属的各
个子域；
步骤S12，建立子域的资源描述模型：
每个子域的光网络资源由下面的资源状态矩阵来表示：
公式（1）中各个变量代表的信息，即资源状态子矩阵为：
式（1）中，Ws_i表示第i个子域中的资源状态信息，式（2）中，是
子域中的节点a与节点b之间所有波长的占用/空闲情况状态矩阵；是指
节点a与节点b之间标号为n的物理链路上，波长λx的占用/空闲情况；波长空
闲/占用1/0表示（i∈[1,s]；n∈[1,L]；x∈[1,W]；a∈[1,V],b∈[1,V]）；式（2）矩阵
最后一行中，X的取值为1或0，分别表示节点a与节点b之间有连接或无连接；
步骤二，各节点信息的采集
步骤S20，在每个子域中，选取度最大的节点作为该子域的网元管理节点，
除了网元管理节点之外的各节点，向其邻居节点发送hello包，邻居节点接收到
hello包后，向发送hello包的节点反馈hello包，以确定相邻的两个节点间是
否有物理链路，即X的取值为1或0；
步骤S21，如果子域中的两个节点之间有物理链路，则该两点基于OSPF协
议获得相连链路的资源状态信息，并分别向该子域的网元管理节点上传该两节
点之间的各物理链路上波长占用情况信息步骤S22，对于有物理链路连接的两个节点a和b，其分别上传的资源状态
信息和为同一信息，则网元管理节点对两个节点上传的代表同一信
息的两个数据进行对比校验，如果对比校验错误，则要求两个节点重新上传该数
据；
步骤S23，每个网元管理节点对其所在子域的节点上传的资源状态信息进行

\t对比校验无误后，网元管理节...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君刚，田相轩，刘故箐，车雅良，王凯，牛俊勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军西安通信学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61