弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法。该方法包括：对于多个连接请求生成候选路由集合；遍历候选路由集合，选择占用总频隙数最少的路由集合作为工作路由集合；为工作路由集合分配频隙。本发明专利技术的方法以多个请求占用的总频隙数作为依据选择工作路由集合，从全局角度提高了频谱利用率；并且当连接请求的带宽变化时，可以根据本发明专利技术的方法来动态改变工作路由，提高的路由和频谱的适配性。

Routing and spectrum allocation methods in resilient optical networks

The present invention provides a routing and spectrum allocation method in an elastic optical network. The method includes: generating candidate routing sets for multiple connection requests; traversing candidate routing sets; selecting the route set with the smallest total frequency gap as the work routing set; assigning the frequency gap for the work routing set. The total number of frequency gap method of the present invention to multiple requests as the basis for the selection of occupation work route set, from a global perspective to improve the spectrum utilization rate; and when the bandwidth of the connection request, can change the dynamic routing method according to the invention, adaptive routing and spectrum to improve the.

【技术实现步骤摘要】
弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法
本专利技术涉及光通信
，尤其涉及一种用于弹性光网络的路由选择和频谱分配方法。
技术介绍
随着宽带业务、数据中心与云计算业务的快速发展，弹性光网络凭借其高效的频谱利用率，正在逐渐代替目前常用的波分复用网络，以应对业务流量爆炸式增长带来的压力。相对于波分复用网络中采取的固定频谱栅格的资源分配方式，弹性光网络基于光正交频分复用(OpticalOrthogonalFrequencyDivisionMultiplex，O-OFDM)多载波调制技术，频谱资源可以被切割成较小的频隙，如12.5GHz，带宽请求的适配更加的灵活，然而这也使得弹性光网络中路由选择和频谱分配问题更加复杂，如何根据当前的宽带请求选择合适的路径并分配频隙，以提高频谱资源利用率是弹性光网络的重点研究内容。在现有技术中，通常是单纯选择最短路径或者单纯选择可用频隙最多的路径，这种方式没有从全局角度综合考虑路由和频谱的适配，导致频谱利用率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法。该方法包括：步骤1：对于多个连接请求生成候选路由集合；步骤2：遍历所述候选路由集合，选择占用总频隙数最少的路由集合作为工作路由集合；步骤3：为所述工作路由集合分配频隙。在本专利技术的专利技术中，步骤1包括：步骤11：在用于反映所述多个连接请求情况的原始拓扑中，为一连接请求选择K条不同路径，其中，K大于等于2；步骤12，遍历K条路径，计算已选择路径的当前频隙占用数和预估的最佳频隙占用数；步骤13：在当前频隙占用数大于预估的最佳频隙占用数的情况下，从原始拓扑中删除已选路径，生成新的拓扑；步骤14：在新的拓扑中，为下一个连接请求选择K条路径，重复执行步骤22和23，直到处理完所有的连接请求。在本专利技术的方法中，所选择的K条路径是包含跳数最少的K条路径。在本专利技术的方法中，所选择的K条路径没有相交边。在本专利技术的方法中，对于在新的拓扑中找不到任何一条路径的连接请求，在原始拓扑中重新选择路径。在本专利技术的方法中，在步骤1中，根据连接请求的单条链路需要的带宽，从大到小依次处理所述多个连接请求。在本专利技术的方法中，所述预估的最佳频隙数是已分配路径所需的频隙数和未分配路径所需频隙数之和。在本专利技术的方法中，在步骤3中，根据以下原则为所述工作路由集合分配频隙：对于连接请求i，设所选择的工作路由是pathi，分配频隙为从ai至bi连续分配，对于其余的连接请求j，设所选择的工作路径为pathj，设已分配的频隙为从aj至bj连续分配，其中pathi≠pathj，则为连接请求i分配的频隙是：ai＝bj+1，bi＝ai+Npath，如果pathi与pathj相交；ai＝aj，bi＝ai+Npath，如果pathi与pathj不相交，其中，Npath为连接请求i所需的频隙数。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：以多个请求占用的总频隙数作为依据选择最优的工作路由集合，从全局角度提高了频谱利用率，并且当连接请求的带宽变化时，可以根据本专利技术的方法来动态改变工作路由集合，提高的路由和频谱的适配性。附图说明以下附图仅对本专利技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本专利技术的范围，其中：图1示出了原始拓扑和标线示意图；图2示出了基于图1的路径交叉示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的路由选择和频谱分配方法的流程图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的原始拓扑和剪枝后的拓扑图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的原始拓扑和剪枝后的拓扑图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于弹性光网络中的路由选择和频谱分配的方法。概括而言，本专利技术的方法包括两部分，一是首先根据跳数选择K个最短路径作为候选路径集合；二是根据反映连接请求的原始拓扑图生成路径交叉图，并选择具有最小间隔色数的路径集合，作为最优路径集合。为了使下文的描述更清楚，首先介绍原始拓扑图、路径交叉图和间隔色数的概念。图1所示为原始拓扑图，图中的A、B、C、D、E、F、G、H表示弹性光网络中的节点，即路由器，标线1-8指示连接请求1至8的源节点到目的节点的已选择路径，例如，标线1指示请求C至G建立连接，路径为C-F-H-G；标线2表示请求A至C建立连接，路径为A-C；标线3表示A至D建立连接，路径为A-B-D；标线4表示D至H建立连接，路径为D-G-H；标线5表示A至H建立连接，路径为A-C-F-H；标线6表示A至G建立连接，路径为A-B-D-G；标线7表示请求B至E建立连接，路径为B-D-E；标线8表示C至D建立连接，路径为C-E-D。图2示出了根据图1的原始拓扑的路径之间的关系生成的路径交叉图，其用于表示原始拓扑图中各路径之间的共有连线情况，例如，顶点1与顶点4相连是因为标线1与标线4有共同的连线G-H，顶点1与顶点5相连是因为标线1与标线5有共同的连线C-F-H，需说明的是，只需有一条共同连线即可使得顶点相连。为各个连接请求建立光传输的路由/路径，即确定从源节点到目的节点需要经过的节点，以及路径上两个相邻节点之间需要的频隙数和频隙编号，从而确定光传输的频谱带宽。例如，各请求需要的频隙数如下表所示，其中，V表示路径交叉图的顶点，W代表权数，即连线所需要的频隙数，如V＝1，W＝5代表标线1的权数为5，即需要5个频隙。在实际应用中，频隙数可根据连接请求的带宽、信号的调制等级等因素确定，本文将在频隙数已知的情况下，重点介绍选择路由和分配频隙的方法。V12345678W52132731在弹性光网络中，频隙分配必须遵守以下原则：1)频谱一致性，即沿路由的每条链路上所分配的频谱资源必须是相同的；2)频隙连续性，即一个特定的路由所包含的链路上使用的频隙是连续的，这是因为弹性光网络是基于OFDM的，只有连续的、相邻的频隙之间才能正交。为了清楚起见，为各条路径分配频隙的过程可拟合成加权图着色的问题。设加权图为G(V，E，W)，其中，G对应路径交叉图，V代表顶点集合，E代表连线，W代表各顶点的权，即频隙数。用C(V)表示间隔色数函数，即顶点V的最小着色数，对于G中相互连接的顶点m和n，当C(m)≤C(n)时，间隔色数函数必须满足：C(m)+W(m)-1<C(n)其中，W(m)为节点m所需频隙数，因此，分配给顶点m的颜色可以为[C(m),(C(m)+1)，…,(C(m)+W(m)–1)]，且顶点m和顶点n不会撞色。如果用N个颜色能够对加权图G进行着色，则可称加权图G是间隔N色的。在本专利技术中，在对多个连接请求进行路由选择时，将以最小间隔色数(即最小频隙占用数)作为选择最优路由集合的依据。图3示出了根据本专利技术一个实施例的路由选择和频谱分配方法的流程图。具体包括以下步骤：第一步、对所有连接请求进行排序为了便于处理和说明，在此步骤中按照请求带宽进行排序。例如，为了首先为高带宽请求分配资源，然后为较低的带宽请求分配资源，可按照请求带宽从高到低进行降序排序，对各个连接请求进行升序编号，从编号最低的请求开始进行路由选择。例如，对于图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法，包括：步骤1：对于多个连接请求生成候选路由集合；步骤2：遍历所述候选路由集合，选择占用总频隙数最少的路由集合作为工作路由集合；步骤3：为所述工作路由集合分配频隙。

【技术特征摘要】
1.一种弹性光网络中的路由选择和频谱分配方法，包括：步骤1：对于多个连接请求生成候选路由集合；步骤2：遍历所述候选路由集合，选择占用总频隙数最少的路由集合作为工作路由集合；步骤3：为所述工作路由集合分配频隙。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1包括：步骤11：在用于反映所述多个连接请求情况的原始拓扑中，为一连接请求选择K条路径，其中，K大于等于2；步骤12，遍历K条路径，计算已选择路径的当前频隙占用数和预估的最佳频隙占用数；步骤13：在当前频隙占用数大于预估的最佳频隙占用数的情况下，从原始拓扑中删除已选路径，生成新的拓扑；步骤14：在新的拓扑中，为下一个连接请求选择K条路径，重复执行步骤22和23，直到处理完所有的连接请求。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤11中，所选择的K条路径没有相交边。4.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤11中，所选择的K条路径是包含跳数最少的K条路径。5.根据权利要求2所述的方法，其中，对于在新的拓扑中找不到任何一条路径的连接请求，在原始拓扑中重新选择路径。6.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤1中，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：许刚，元国军，肖鹏，王展，郭嘉梁，张少龙，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11