一种电力光网络路由频谱分配方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电力光网络路由频谱分配方法及系统，当在电力光网络中有电力业务连接分配请求时，获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引；根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集；从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式和路由频谱分配。该路由调制格式频谱分配方法能够在间接保证传输质量的前提下有效地减少网络中需要的频谱使用总数，提高频谱利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种电力光网络路由频谱分配方法及系统
本专利技术涉及电力通信弹性光纤网领域，具体涉及一种电力光网络路由频谱分配方法及系统。
技术介绍
随着电力行业的不断发展和智能电网的提出，电力通信业务的带宽需求不断增长、业务种类多样化，对承载的光通信网络提出了更高的要求。在传统的波分复用光网络中，固定的波长栅格特点决定其最小交换粒度为波长，即便业务请求的带宽仅占波长通道的部分容量，也必须分配一个完整的波长通道。而且，电力通信光传输网的电力业务信息传输粒度小、突发性强，固定的粗波长栅格会导致严重的频谱浪费。弹性光网络利用光正交频分复用技术，容许光通道频谱部分重叠，并且具有更小的频谱粒度，将传统波分复用光网络的波长通道转化为更小粒度的频率隙，被认为是具有极大潜力的下一代光网络主要技术之一。弹性光网络中，可以根据业务速率给每个不同需求的业务分配所需的频率隙，实现差异化速率业务的灵活分配，并降低网络总业务阻塞率，提高频谱资源的利用率。此外，电力骨干网在地理范围上跨度较大，并且业务分布不均匀且具有不同的安全等级需求，导致承载业务的传输路径长度和传输容量大小变动范围较大。根据已有的研究表明，弹性光网络可以根据业务请求的数据速率以及传输距离来灵活地分配频谱。单个频隙12.5GHz使用不同调制格式BPSK、QPSK、8QAM、16QAM可以支持的最大传输速率分别为12.5Gb/s，25Gb/s，37.5Gb/s，50Gb/s，并且各调制格式可支持的最大传输距离为9600km,4800km,2400km和1200km。为适应未来多种多样的电力通信业务，电力通信弹性光网络必须具备强大的资源优化配置能力。如何在电力通信网中进行高效的资源优化配置，解决路由调制格式和频谱分配(RoutingandModulation，SpectrumAssignment，MRSA)问题成为了目前亟需解决的问题。
技术实现思路
针对电力骨干网的地理范围跨度较大和业务分布不均匀的现状，本专利技术的目的是提供一种电力光网络路由频谱分配方法及系统，本专利技术在距离自适应的调制格式下进行路由频谱联合分配得到最优解。该路由调制格式频谱分配方法能够在间接保证传输质量的前提下有效地减少网络中需要的频谱使用总数，提高频谱利用率。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种电力光网络路由频谱分配方法，其改进之处在于：当在电力光网络中有电力业务连接分配请求时，获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引；根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集；从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式和路由频谱分配。进一步地：所述电力业务连接分配请求包括在所述电力光网络中进行业务连接的源节点、目的节点、业务种类和请求速率信息。进一步地：在所述获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引之前，还包括：根据业务优先级和请求速率对业务请求进行排序。进一步地：所述根据业务优先级和请求速率对业务请求进行排序，包括：实时敏感的业务具有高优先级，非实时时延次敏感的业务具有低优先级；在同一优先级中的业务中，请求速率越大，排序越靠前。进一步地：所述根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集，包括：根据所述业务请求的速率大小，从高阶至低阶依次选取不同调制格式，计算业务在所述不同调制格式下所需的传输频隙数；根据各条链路上的频谱的可用频谱索引和业务传输频隙数计算频谱窗集合S；依次选择频谱窗集合S中的频谱窗s，s∈S；建立虚拟网络拓扑，并在虚拟网络拓扑中利用k最短路径算法计算所述业务请求中从源节点和目的节点之间的前k条最短路径，将路径长度小于当前阶次调制格式的传输距离限制的路径及其调制格式、频谱窗s存储至业务请求的候选解集，直至所述频谱窗集合S中的频谱窗均处理完为止。进一步地：所述频谱窗集合S的构建方法包括：对所需的传输频隙数为n的业务请求，S＝{[1,n],[2,n+1],…,[B-n+1,B]}；其中，B是光纤链路上的频谱资源总数；进一步地：所述候选解集包括：调制距离限制的路径、所述调制距离限制路径对应的调制格式和频谱窗s组成的集合。进一步地：所述传输频隙数计算式为：传输频隙数n＝传输速率/调制格式m下单频隙的传输速率。进一步地：从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式，包括：当所述业务的候选解集为空，设置下一个低阶调制格式，重新计算业务在设定调制格式下所需的传输频隙数，若低阶调制格式已空，则转向业务的候选解集不为空步骤。进一步地：从所述候选解集中选取符合预先设定规则的路由频谱分配，包括：若业务的候选解集不为空，则计算候选解集每条路径使用的链路频谱总数，选取数量最少的一条路径，并返回该路径其相应的频谱窗，结束业务请求的最佳路由寻找；在路径的每段光纤链路上为该频谱窗位置保留通信频谱资源。进一步地：所述链路频谱总数＝光纤链路数*所需的传输频隙数。本专利技术提供一种电力光网络路由频谱分配系统，其改进之处在于：获取模块，用于当在电力光网络中有电力业务连接分配请求时，获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引；确定模块，用于根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集；分配模块，用于从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式和路由频谱分配。进一步地：所述电力业务连接分配请求包括在所述电力光网络中进行业务连接的源节点、目的节点、业务种类和请求速率信息。进一步地：还包括排序模块，用于在所述获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引之前，根据业务优先级和请求速率对业务请求进行排序。进一步地：所述排序模块，包括：优先级排序单元，用于实时敏感的业务具有高优先级，非实时时延次敏感的业务具有低优先级；请求速率排序单元，用于在同一优先级中的业务中，请求速率越大，排序越靠前。进一步地：所述确定模块，包括：第一计算单元，用于根据所述业务请求的速率大小，从高阶至低阶依次选取不同调制格式，计算业务在所述不同调制格式下所需的传输频隙数；第二计算单元，用于根据各条链路频谱的可用频谱索引和业务传输频隙数计算频谱窗集合S；选择单元，用于依次选择频谱窗集合S中的频谱窗s，s∈S；建立单元，用于建立虚拟网络拓扑，并在虚拟网络拓扑中利用k最短路径算法计算从源节点和目的节点之间的前k条最短路径，将路径长度小于当前阶次调制格式的传输距离限制的路径及其调制格式、频谱窗s存储至业务请求的候选解集，直至所述频谱窗集合S中的频谱窗均处理完为止。进一步地：所述传输频隙数表示为：传输频隙数n＝传输速率/调制格式m下单频隙的传输速率。进一步地：所述分配模块，包括：调制格式设定单元，用于当所述业务的候选解集为空，设置下一个低阶调制格式，重新计算业务在设定调制格式下所需的传输频隙数，若低阶调制格式已空，则转向业务的候选解集不为空步骤；路由分配单元，用于当业务的候选解集不为空，则计算候选解集每条路径使用的链路频谱总数，选取并返回数量最少的一条路径，及其相应的调制格式和频谱窗，结束业务请求的最佳路由寻找。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案达到的有益效果是：1、本专利技术包括当在电力光网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：当在电力光网络中有电力业务连接分配请求时，获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引；根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集；从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式和路由频谱分配。

【技术特征摘要】
1.一种电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：当在电力光网络中有电力业务连接分配请求时，获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引；根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集；从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式和路由频谱分配。2.如权利要求1所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述电力业务连接分配请求包括在所述电力光网络中进行业务连接的源节点、目的节点、业务种类和请求速率信息。3.如权利要求1所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：在所述获取电力光网络中各条链路上的可用频谱索引之前，还包括：根据业务优先级和请求速率对业务请求进行排序。4.如权利要求3所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述根据业务优先级和请求速率对业务请求进行排序，包括：实时敏感的业务具有高优先级，非实时时延次敏感的业务具有低优先级；在同一优先级中的业务中，请求速率越大，排序越靠前。5.如权利要求1所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述根据各条链路上的可用频谱索引，在不同调制格式下设置不同的频谱窗位置确定满足相应距离要求的业务请求的候选解集，包括：根据所述业务请求的速率大小，从高阶至低阶依次选取不同调制格式，计算业务在所述不同调制格式下所需的传输频隙数；根据各条链路上的频谱的可用频谱索引和业务传输频隙数计算频谱窗集合S；依次选择频谱窗集合S中的频谱窗s，s∈S；建立虚拟网络拓扑，并在虚拟网络拓扑中利用k最短路径算法计算所述业务请求中从源节点和目的节点之间的前k条最短路径，将路径长度小于当前阶次调制格式的传输距离限制的路径及其调制格式、频谱窗s存储至业务请求的候选解集，直至所述频谱窗集合S中的频谱窗均处理完为止。6.如权利要求5所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述频谱窗集合S的构建方法包括：对所需的传输频隙数为n的业务请求，S＝{[1,n],[2,n+1],…,[B-n+1,B]}；其中，B是光纤链路上的频谱资源总数。7.如权利要求5所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述候选解集包括：调制距离限制的路径、所述调制距离限制路径对应的调制格式和频谱窗s组成的集合。8.如权利要求6所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：所述传输频隙数计算式为：传输频隙数n＝传输速率/调制格式m下单频隙的传输速率。9.如权利要求8所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：从所述候选解集中选取符合预先设定规则的调制格式，包括：当所述业务的候选解集为空，设置下一个低阶调制格式，重新计算业务在设定调制格式下所需的传输频隙数，若低阶调制格式已空，则转向业务的候选解集不为空步骤。10.如权利要求8所述的电力光网络路由频谱分配方法，其特征在于：从所述候选解集中选取符合预先设定规则的路由频谱分配，包括：若...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小建，于鹏飞，吴鹏，余勇，冯谷，曹婉恬，陈操，肖石林，巨敏，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11