一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法，属于弹性光网络路由与频谱分配技术领域。在该方法中，将路由和频谱等网络资源虚拟为“资源池”，通过利用二维矩形Packing模型求解满足频谱双重约束条件的“小矩形块”；通过感知业务持续时间，计算业务的离开时间，为离开时间相近的业务分配邻近的频谱资源，降低频谱碎片的产生；构建混合粒度业务的公平性模型，将相同粒度业务打包成“小矩形块”来进行路由与频谱分配。本方法能够满足频谱邻接性和连续性的双重约束，避免造成阻塞，提升了网络的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于弹性光网络路由与频谱分配
，涉及一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法。
技术介绍
随着高清视频、云计算等带宽密集型业务的大量涌现，以光网络为基础的信息传输设施在高带宽方面承受着越来越大的压力。由于现有的波分复用光网络(WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)采用固定通道间隔，即将光层的带宽资源粗糙、均匀、刚性地限制在一个波长量级上(一般为50GHz),导致WDM光网络灵活性低、带宽浪费严重，难以支持超100G业务的应用，已不能适应未来大容量、高带宽、可扩展的灵活传输需要。为此，基于正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)的弹性光网络(ElasticOpticalNetworks,EONs)于2009年被提出。EON使用OFDM技术将光层的带宽分配粒度降低到副载波信道的亚波长量级(6.25GHz或12.5GHz)，即光层信号传输的基本单元不再是粗粒度的波长，而是更精细粒度的“频隙”(FrequencySlot,FS)。当带宽需求不同的混合粒度业务出现时，只要为其分配所需数目的FS。从而有效实现了光层资源的虚拟化和按需配置，大大提高了网络带宽利用率和灵活率，以致其能够支持1Tb/s的业务传输。路由与频谱分配(RoutingandSpectrumAssignment,RSA)是实现弹性光网络高带宽传输的最基本问题。弹性光网络特有的资源细粒度化为带宽分配带来了新的挑战，包括如何满足频谱邻接性和频谱连续性的双重约束，如何降低频谱碎片对资源利用率的影响及如何保证公平性等。文献[JinnoM,KozickiB,TakaraH,etal.Distance-adaptivespectrumresourceallocationinspectrum-slicedelasticopticalpathnetwork[J].IEEECommunicationsMagazine,2010,48(8):138-145.]从满足RSA双重约束的角度出发，提出了一种距离自适应频谱资源分配方法以确保使用的频谱数目最少，频谱效率较高，但也带来复杂度过高的问题。文献[ChristodoulopoulosK,TomkosI,VarvarigosEA.ElasticbandwidthallocationinflexibleOFDM-basedopticalnetworks[J].JournalofLightwaveTechnology,2011,29(9):1354-1366.]将路由与频谱分配方法分解为路由、调制和频谱分配两阶段分别处理，并采用模拟退火方法对业务排序优化，达到降低计算复杂度、提高频谱利用率的目的，但并没有考虑频谱碎片的影响。为此，文献[CastroA,VelascoL,RuizM,etal.Dynamicroutingandspectrum(re)allocationinfutureflexgridopticalnetworks[J].ComputerNetworks,2012,56(12):2869-2883.]提出频谱重构方法为业务动态地提供所需的频隙，从而减少频谱碎片的产生、降低网络的阻塞率。虽然以上文献针对弹性光网络路由与频谱分配问题上提出了不同的解决方案，但是都未考虑不同粒度业务RSA的公平性问题。弹性光网络资源的充分利用和灵活调度是以牺牲公平性为代价的，频谱粒度的细化使得业务的粒度稍大就可能不满足频谱邻接性和连续性的约束，从而发生阻塞。而这种情况在以波长为基本分配单元的WDM光网络就没那么突出。可见，带宽单位的细化导致混合粒度业务的阻塞率存在较大差异，这对弹性光网络中大粒度业务带来严重影响，造成了网络总体性能的恶化。为此，文献[FujiiS,HirotaY,MurakamiK,etal.Pathdivisionmethodforfairnessindynamicelasticopticalpathnetworks[C]//2012InternationalConferenceonPhotonicsinSwitching(PS2012),Ajaccio,France:IEEEpress,2012:1-3.]利用路径距离与调制的关系，将长跳业务分为几个短跳,并逐跳寻路的方法来避免单个业务阻塞，达到降低网络阻塞率的效果。然而这种设计仅针对单个业务，缺少对混合粒度业务间差距的处理。文献[MaS,WangY,GuoB,etal.Afairness-awaredynamicspectrumallocationschemeinelasticopticalnetworks[C]//OptoElectronicsandCommunicationsConferenceandPhotonicsinSwitching(OECC/PS2013),KyotoJapan:IEEEpress,2013:1-2.]首先将网络中频谱均匀分为几个区域，随后将阻塞率相差最大的区域进行处理,从而提高公平性。但并未考虑频谱利用率。文献[马松威,郭秉礼,陈新,等.弹性光网络中基于效用的公平性感知动态频谱分配方案(英文)[J].光子学报,2014,43(7):1-5.]利用效用函数来缩小不同粒度业务之间阻塞率差距，从而平衡公平性和阻塞率之间的矛盾。但缺少对频谱碎片的处理，影响网络性能。文献[BonaniLH,dosSantosTozettiA,CallegatiF,etal.Routingissuesonspectrumsharingandpartitioningforflexibleopticalnetworks[C]//201416thInternationalConferenceonTransparentOpticalNetworks(ICTON2014),Graz,Austria:IEEEpress,2014:1-4.]将网络平均分配为n个大小相同的区域，并在每个频谱区域传输相同粒度的业务，从而降低频谱碎片形成的概率，但由于不同粒度业务需要的频隙数目不同，为不同粒度业务分配大小相同资源可能会带来不公平的问题。文献[CallegatiF,BonaniL,LezamaF,etal.TrunkReservationforFairUtilizationinFlexibleOpticalNetworks[J].IEEECommunicationLetters,2014,18(5):1-4.]将干线预留机制(TrunkReservation，TR)引入到弹性光网络来处理公平性问题，即如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法，其特征在于：在该方法中，将路由和频谱等网络资源虚拟为“资源池”，通过利用二维矩形Packing模型求解满足频谱双重约束条件的“小矩形块”；通过感知业务持续时间，计算业务的离开时间，为离开时间相近的业务分配邻近的频谱资源，降低频谱碎片的产生；构建混合粒度业务的公平性模型，将相同粒度业务打包成“小矩形块”来进行路由与频谱分配。

【技术特征摘要】
1.一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法，其特征在于：在该方法中，将路由和
频谱等网络资源虚拟为“资源池”，通过利用二维矩形Packing模型求解满足频谱双重约束条
件的“小矩形块”；通过感知业务持续时间，计算业务的离开时间，为离开时间相近的业务分
配邻近的频谱资源，降低频谱碎片的产生；构建混合粒度业务的公平性模型，将相同粒度业
务打包成“小矩形块”来进行路由与频谱分配。
2.根据权利要求1所述的一种基于碎片处理的公平路由与频谱分配方法，其特征在于：
在本方法中，所述由业务持续时间计算出业务离开时间为：tleaving＝tarrival+tholding，其中tleaving、
tarrival和tholding分别为业务的离开时间、达到时间和持续时间；
网络中可能存在多个离开时间相同的已分配业务，为确定优化路径，进行优化路径选择
法(OptimalPathSelectedPolicy,OPSP)，具体包括以下步骤：
步骤1：在离开时间最接近的已分配业务附近寻找可用频隙，如果存在，则确定为优化路
径；
步骤2：若步骤1得到的路径不唯一，则选择业务离去后释放连续频隙最大的；
步骤3：优化路径若仍不唯一，选择频谱连续程度高的进行分配；频谱连续程度定义为：
Maxmize(2*x+y),t≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊余，范雪，刘书鸣，王汝言，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50