一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法技术

本发明专利技术涉及一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，属于光通信技术领域。本方法基于距离自适应的预处理机制，为业务计算一个由若干光路串联而成的链路代价最小且占用子载波数目最少的光路环，并依据业务的定义值对业务进行降序排列；基于有效共享路径感知的光疏导路由机制，通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵，将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务上；基于频谱优先分配机制，通过构造一个优先调度向量，为疏导在一个光通道中的业务优先分配所需的频谱资源。本发明专利技术所述方法能够有效地减少转发器的使用数目和子载波的使用数目，从而大大节约转发器资源与频谱资源。

【技术实现步骤摘要】
一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法
本专利技术属于光通信
，涉及一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法。
技术介绍
随着数字广播、物联网和云计算等多播应用需求的增长，光网络面临着业务流量爆炸式增长所带来的巨大挑战和压力。相比传统的波分复用光网络，基于光正交频分复用的灵活网格光网络因其弹性的频谱资源分配模式和子载波调制模式，使得网络具有更高的业务承载容量，但是网络资源的增长总是跟不上业务流量的增长速度，网络资源永远是稀缺的。因此，如何合理地分配有限的网络资源是未来光通信的一个重要问题。在基于光正交频分复用的灵活网格光网络中，业务传输时需要通过网络节点处的带宽可变的转发器将其调制到某个等级的子载波上，当网络规模增大时，网络消耗的带宽可变的转发器数量将是巨大的，如果没有有效的转发器共享策略，就将造成转发器资源的浪费；此外，网络中不同业务间保护频隙所占用的频谱资源，也造成了额外的频谱开销，导致了频谱资源的浪费。因此，如何有效地节约转发器资源与频谱资源是一个非常值得研究的问题。目前对基于光正交频分复用的灵活网格网络的研究主要集中在单播业务上，对组播业务的研究还很少，尤其是对多点到多点组播业务。不同于一般的组播业务，多点到多点组播业务中的节点是同等的位置关系，没有确定的源节点和目的节点，通常称这些节点为成员节点。多点到多点组播业务要求业务中的每个成员节点之间能实现信息的互通，即每个成员节点都能够接收到其他所有节点的信息，也可以向其他所有节点发送信息。随着视频会议等多点到多点组播业务应用的增长，如何为这些业务安置合理的转发器资源与频谱资源就成了一个十分重要的研究课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，该方法通过距离自适应的预处理机制，根据业务成员节点的分布特点和距离自适应准则，为业务计算一个由若干光路串联而成的链路代价最小且占用子载波数目最少的光路环，并依据业务的定义值对业务进行降序排列；在路由阶段，通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵，将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务所在光路环上；在频谱分配阶段，通过构造一个优先调度向量，为进行光疏导的业务优先分配所需的频谱资源。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，通过距离自适应的预处理机制，根据业务成员节点的分布特点和物理链路的权重值，为业务计算一个由若干光路串联而成的链路代价最小且占用子载波数目最少的光路环，并依据业务的定义值对业务进行降序排列；基于有效共享路径感知的光疏导路由机制，通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵，将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务所在光路环上，在频谱分配阶段，基于频谱优先分配机制，通过构造一个优先调度向量，为疏导在一个光通道中的业务优先分配所需的频谱资源。进一步，在计算光路环时，当计算完一对成员节点间的最短路径后，就将该最短路径的起点和该最短路径经过的中间节点都从临时拓扑子图中删除；然后，判断该最短路径是否经过了业务的其他成员节点，如果有成员节点在该最短路径上，则从业务的临时成员节点集合中删除该成员节点，如果没有成员节点在该最短路径上，则继续采用最短路径算法计算下一对成员节点的最短路径，直至计算完所有成员节点对；将计算出的经过了业务的所有成员节点所有最短路径串联起来后，从中查找出在串联的最短路径中节点连接度数为1的两个成员节点n1和n2，并从临时的拓扑子图中删除这些最短路径经过的除节点n1和n2以外的所有节点。然后，在该临时的拓扑子图上，采用最短路径算法计算一条连接节点n1和n2的最短路径。进一步，所述的距离自适应的预处理机制，具体包括：要实现对多点到多点组播业务的排序，需要确定业务的大小，影响业务大小的因素主要有光路环的物理跳数hop、业务在每条链路上传输的总带宽以及业务可使用的最高调制等级M；根据计算出的光路环的传输路径可统计出物理跳数hop；根据公式：(|D|-1)×b可计算出业务在每条链路上传输的总带宽；在确定业务可使用的最高调制等级时，需要依据距离自适应准则，即当节点间最短路径的权重值发生变化后，该机制可重新判断变化后的权重值和不同调制等级下光信号的极限传输距离之间的大小关系，得到新的最高调制等级；最后，根据定义式：[(|D|-1)×b/(M×Cslot)]×hop计算得到业务的大小，并依据该定义式的值对业务进行降序排列。进一步，所述的基于有效共享路径感知的光疏导路由机制，具体包括：若当前业务的成员节点包含于已路由业务成员节点集合，则可将当前业务疏导在已路由业务上；否则依据为当前业务构造的面向光疏导的决策矩阵，查找出与当前业务的光路环之间具有有效共享链路跳数最多的已路由业务，将当前业务疏导在该已路由业务上。进一步，在基于有效共享路径感知的光疏导路由机制中，光路环间有效共享链路是指共享链路的两个端节点至少有一个是业务的成员节点的链路；如果共享链路的两个端节点均不是成员节点，而只是光路环的中间节点，则为无效共享链路；有一条以上的无效共享链路的两个光路环之间不能进行光疏导。进一步，所述的频谱优先分配机制，具体包括：为每个业务构建一个优先调度向量，该调度向量的元素值为将要疏导在当前业务上的业务序号，在为当前业务分配频谱时，根据当前业务的优先调度向量，为将疏导在当前业务上的业务优先分配频谱资源。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法能够有效地减少转发器的使用数目和子载波的使用数目，从而大大节约转发器资源与频谱资源。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为业务传输和资源分配的总流程图；图2为光路环构建流程图；图3为基于有效共享路径感知的光疏导路由流程图；图4为频谱优先分配策略流程图。具体实施方式本专利技术所涉及到的符号定义如下：G：网络物理拓扑图；N：网络中的多点到多点组播业务总数目；R：待传输的多点到多点组播业务；D：业务R的成员节点集合；|D|：业务R的成员节点总数目；b：业务R中每个成员节点的请求带宽，假定业务R中每个成员节点的请求带宽相等；hop：业务R的物理总跳数；M：业务R可使用的子载波的最高调制等级；Cslot：子载波的最小带宽容量(12.5Gb/s)；ri：第i个已路由业务，i<N；rk：第k个已路由业务，k<N；本专利技术所述方法具体步骤如下：步骤1：为网络中的每个待传输业务计算一个光路环作为业务的传输路径，其中，光路环是由连接业务成员节点的若干光路串联而成。根据预处理机制中定义的业务的大小对业务进行排序，并按降序插入空链表Q中；步骤2：从链表Q中取出一个业务R，构造业务R的面向光疏导的决策矩阵W，该矩阵的权重值为业务R的光路环与网络中已路由业务ri的光路环之间有效共享链路的跳数。如果业务R和已路由业务ri具有相同的成员节点集合，或者业务R的成员节点集合是业务ri的成员节点集合的子集，则直接将业务R疏导在业务ri上，不用依据矩阵W中的权重值，算法转到步骤4；否则，如果没有已路由业务的成员节点集合包含业务R的成员节点集合，算法转到步骤3；步骤3：如果业务R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，其特征在于：通过距离自适应的预处理机制，根据业务成员节点的分布特点和物理链路的权重值，为业务计算一个由若干光路串联而成的链路代价最小且占用子载波数目最少的光路环，并依据业务的定义值对业务进行降序排列；基于有效共享路径感知的光疏导路由机制，通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵，将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务所在光路环上，在频谱分配阶段，基于频谱优先分配机制，通过构造一个优先调度向量，为疏导在一个光通道中的业务优先分配所需的频谱资源。

【技术特征摘要】
1.一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，其特征在于：通过距离自适应的预处理机制，根据业务成员节点的分布特点和物理链路的权重值，为业务计算一个由若干光路串联而成的链路代价最小且占用子载波数目最少的光路环，并依据业务所需的频谱大小对业务进行降序排列；基于有效共享路径感知的光疏导路由机制，通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵，将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务所在光路环上，在频谱分配阶段，基于频谱优先分配机制，通过构造一个优先调度向量，为疏导在一个光通道中的业务优先分配所需的频谱资源。2.根据权利要求1所述的一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，其特征在于：在计算光路环时，当计算完一对成员节点间的最短路径后，就将该最短路径的起点和该最短路径经过的中间节点都从临时拓扑子图中删除；然后，判断该最短路径是否经过了业务的其他成员节点，如果有成员节点在该最短路径上，则从业务的临时成员节点集合中删除该成员节点，如果没有成员节点在该最短路径上，则继续采用最短路径算法计算下一对成员节点的最短路径，直至计算完所有成员节点对；将计算出的经过了业务的所有成员节点所有最短路径串联起来后，从中查找出在串联的最短路径中节点连接度数为1的两个成员节点n1和n2，并从临时的拓扑子图中删除这些最短路径经过的除节点n1和n2以外的所有节点；然后，在该临时的拓扑子图上，采用最短路径算法计算一条连接节点n1和n2的最短路径。3.根据权利要求1所述的一种灵活网格光网络的多点到多点组播业务光疏导方法，其特征在于：所述的距离自适应的预处理机制，具体包括：要实现对多点到多点组播业务的排序，需要确定业务所需的频谱大小，影响业务所需的频谱大小的因素包括：光路环的物理跳数hop、业务在每条链路上传输的总带宽以及业务使用的最高调制等级M；根据计算出的光路环的传输路径统计出物理跳数h...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕淋，岁蒙，李瑞艳，陈勇，黄胜，向劲松，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85