最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，包含以下步骤：空分复用频谱灵活光网络进行初始化，产生一组业务请求集合，计算每个业务请求的最短工作路径，在不同纤芯中查找可用候选频谱块，计算光纤链路上候选频谱块的交叉串扰值，从中选择最小交叉串扰值的频谱块作为业务请求预留的频谱资源，保证分配给业务请求的频谱资源交叉串扰值最小化。本发明专利技术解决了空分复用频谱灵活光网络中的交叉串扰问题，从而保证了空分复用频谱灵活光网络的服务质量，提高了光网络中业务请求的传输性能。

【技术实现步骤摘要】
最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法
本专利技术涉及一种光网络资源分配方法，特别是一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法。
技术介绍
随着云计算、视频点播及其它新兴网络服务的快速发展，网络流量以指数的速度增长，即将达到单芯光纤的最大传输容量，这使得传统光网络中使用的单芯光纤已无法满足用户业务请求的带宽需求。由于传统光网络中采用固定栅格技术，使光网络的带宽无法灵活地分配，从而造成频谱资源的浪费。相反，在频谱灵活光网络中采用灵活栅格技术，实现了频谱资源的灵活分配，从而提升了频谱资源的利用率。为了提高网络的容量和灵活性，频谱灵活光网络采用多芯光纤的空分复用方式，构成空分复用频谱灵活光网络，全面提升频谱灵活光网络的传输容量和实现更灵活的频谱资源分配方式。然而，在空分复用频谱灵活光网络中也面临着交叉串扰和频谱资源分配效率的极大挑战。在单芯光纤频谱灵活光网络中，由于只有一个纤芯，所以不存在相邻纤芯间的交叉串扰问题，这就简化了每个业务请求的资源分配问题。通常在单芯光纤网络中建立业务请求时，只需考虑路由和频谱资源即可，其简要步骤如下：步骤1、为业务请求计算路由：每个业务请求都有各自的源节点和目的节点，根据所选拓扑采用K条最短路由算法为每个请求选择最佳的工作路由。如果为业务请求找到可用的工作路由，即为业务请求路由计算成功。反之，则该请求路由计算失败，也即该业务请求发生阻塞。步骤2、为业务请求分配频谱资源：每个业务请求都有一定的带宽要求，根据步骤1中所找到的工作路由，通常采用首次命中为每个业务请求的每条光纤链路分配相应的频谱资源。若找到可用的频谱资源，则该业务请求分配频谱资源成功，即该业务请求成功建立，反之，该业务请求发生阻塞。在单芯光纤网络中建立业务请求时，只需以上步骤就可以成功建立业务请求，无需考虑相邻纤芯间的交叉串扰问题。由于在分配频谱资源时要满足频谱连续性与一致性的要求，而在单芯光纤光网络中，其带宽资源本就有限，已不能够满足日益增长的网络带宽的需求。在空分复用频谱灵活光网络中不仅可以扩增网络容量，满足每个业务请求的带宽需求，而且可以缓解频谱一致性要求的约束条件，提高频谱分配的灵活性。然而，在空分复用频谱灵活光网络中建立业务请求时，需要考虑相邻纤芯间的交叉串扰问题。与单芯光纤相比，多芯光纤在建立业务请求时除了考虑路由计算和频谱资源分配之外，还需考虑多芯光纤的纤芯选择和交叉串扰问题。其简要步骤如下：步骤1、为业务请求计算路由：与单芯光纤的路由计算步骤1一样。步骤2、为业务请求选择纤芯并分配频谱：根据步骤1中为每个业务请求所选择的工作路由分配相应的纤芯和频谱资源。首先按照纤芯编号的大小选取一个纤芯，然后查找该纤芯的频谱状态，在满足频谱连续性和一致性的约束条件下，采用首次命中法为每个业务请求分配相应的频谱资源。若找到可用的频谱资源，则该业务请求分配纤芯和频谱资源成功，执行步骤3；若无可用的频谱资源，则遍历其它纤芯，直到所有纤芯遍历完毕仍无可用资源，则该业务请求发生阻塞。步骤3、为业务请求计算所选频谱资源的交叉串扰值：计算步骤2中为每个业务请求所选择频谱资源的交叉串扰值，若该交叉串扰值不大于预先设定的交叉串扰阈值，则该业务请求建立成功；若该交叉串扰值大于预先设定的交叉串扰阈值，则需执行步骤2寻找下一个可用的频谱资源，然后比较该交叉串扰值与交叉串扰阈值的大小，若所有的每条光纤链路的纤芯都遍历完毕，仍无可用的频谱资源满足交叉串扰阈值的条件，则该业务请求发生阻塞。由此可见，在空分复用频谱灵活光网络中建立业务请求时，需要考虑路由计算、纤芯选择、频谱资源的分配三个方面。此外，由频谱连续性和一致性双重约束条件，增加了纤芯间的交叉串扰值不大于预先设定的交叉串扰阈值这一约束条件。由于在空分复用频谱灵活光网络中建立业务请求时增加了纤芯的选择，而相邻纤芯之间存在着交叉串扰，如果它们的交叉串扰处理不当，会影响到空分复用频谱灵活光网络建立业务请求时的传输性能和服务质量。因此，在空分复用频谱灵活光网络中建立业务请求时，如何解决纤芯间的交叉串扰问题至关重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，解决纤芯间的交叉串扰问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：空分复用频谱灵活光网络进行初始化；步骤二：产生一组业务请求集合；步骤三：计算每个业务请求的最短工作路径；步骤四：在不同纤芯中查找可用候选频谱块；步骤五：计算光纤链路上候选频谱块的交叉串扰值；步骤六：计算工作路径上所有候选频谱块的平均交叉串扰值。进一步地，所述步骤一具体为在空分复用频谱灵活光网络U(V,E,C,FS)中，V＝{V0,V1,V2,…,V|V|-1}代表网络中所有节点的集合，E＝{E0,E1,E2,…,E|E|-1}代表网络中所有光纤链路的集合，这里所有光纤链路均为双向链路，其中EM，L∈E代表相邻节点VM和VL之间的光纤链路，VM，VL∈V；C＝{C0,C1,…,Ci,…,C|C|-1}，0≤i≤|C|-1，代表光网络中每条光纤链路的所有纤芯的集合；FS＝{FS0，FS1，FS2，…，FSk，…，FS|FS|-1}，0≤k≤|FS|-1，代表任一光纤链路中某一纤芯所有频谱间隙编号的集合，当FSk＝0时，代表该频谱间隙空闲；当FSk＝1时，代表该频谱间隙被占用；根据空分复用频谱灵活光网络参数设置网络交叉串扰的阈值XTTH。进一步地，所述步骤二具体为CR＝{CR0(s,d,f),CR1(s,d,f),…,CRj(s,d,f),…,CR|CR|-1(s,d,f)}代表产生的所有业务请求的集合，若|CR|为业务请求的个数，则0≤j≤|CR|-1,对于第j个业务请求CRj(s,d,f)，其中，s,d∈V分别代表每个业务请求的源节点和目的节点，f为每个业务请求所需要的频谱间隙数。进一步地，所述步骤三具体为对于每个业务请求CR(s,d,f)，采用K条最短路径算法找出从源节点s到目的节点d间的K条候选最短路径，首先选取一条最小跳数的路径作为该业务请求的工作路径。进一步地，所述步骤四具体为当为每个业务请求选择纤芯时，按照纤芯标号的大小，依次选择纤芯；首先选择纤芯标号数最小的纤芯，再从最低频谱间隙编号到最高频谱间隙编号遍历该纤芯上的频谱资源，然后在某条光纤链路E的纤芯C上找出满足频谱连续性与一致性约束条件的空闲的频谱间隙，即找到可用的频谱块，频谱块的大小是根据业务请求的带宽需求来确定的，然后执行步骤五；若满足其交叉串扰约束条件，则找到第一个候选频谱块记为FS0代表第一个候选频谱块的首个频谱间隙编号，f代表每个业务请求所需要的频谱间隙数；最后，按上述步骤重复遍历该光纤链路上全部纤芯中所有未被遍历的频谱资源，找出所有的候选频谱块，用表示光纤链路E上的所有候选频谱块的集合，其中第j个候选频谱块若FEC不为空集，则该业务请求可成功建立；否则，在光纤链路E中无可用的频谱块或其找到的频谱块不满足步骤五的交叉串扰约束条件，即该业务请求被阻塞。进一步地，所述步骤五具体为对步骤四在光纤链路E的纤芯C上所选的每个频谱块进行交叉串扰值的计算，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：空分复用频谱灵活光网络进行初始化；步骤二：产生一组业务请求集合；步骤三：计算每个业务请求的最短工作路径；步骤四：在不同纤芯中查找可用候选频谱块；步骤五：计算光纤链路上候选频谱块的交叉串扰值；步骤六：计算工作路径上所有候选频谱块的平均交叉串扰值。

【技术特征摘要】
1.一种最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：空分复用频谱灵活光网络进行初始化；步骤二：产生一组业务请求集合；步骤三：计算每个业务请求的最短工作路径；步骤四：在不同纤芯中查找可用候选频谱块；步骤五：计算光纤链路上候选频谱块的交叉串扰值；步骤六：计算工作路径上所有候选频谱块的平均交叉串扰值。2.按照权利要求1所述的最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于：所述步骤一具体为在空分复用频谱灵活光网络U(V,E,C,FS)中，V＝{V0,V1,V2,…,V|V|-1}代表网络中所有节点的集合，E＝{E0,E1,E2,…,E|E|-1}代表网络中所有光纤链路的集合，这里所有光纤链路均为双向链路，其中EM,L∈E代表相邻节点VM和VL之间的光纤链路，VM，VL∈V；C＝{C0,C1,…,Ci,…,C|C|-1}，0≤i≤|C|-1，代表光网络中每条光纤链路的所有纤芯的集合；FS＝{FS0，FS1，FS2，…，FSk，…，FS|FS|-1}，0≤k≤|FS|-1，代表任一光纤链路中某一纤芯所有频谱间隙编号的集合，当FSk＝0时，代表该频谱间隙空闲；当FSk＝1时，代表该频谱间隙被占用；根据空分复用频谱灵活光网络参数设置网络交叉串扰的阈值XTTH。3.按照权利要求1所述的最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于：所述步骤二具体为CR＝{CR0(s,d,f),CR1(s,d,f),…,CRj(s,d,f),…,CR|CR|-1(s,d,f)}代表产生的所有业务请求的集合，若|CR|为业务请求的个数，则0≤j≤|CR|-1,对于第j个业务请求CRj(s,d,f)，其中，s,d∈V分别代表每个业务请求的源节点和目的节点，f为每个业务请求所需要的频谱间隙数。4.按照权利要求1所述的最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于：所述步骤三具体为对于每个业务请求CR(s,d,f)，采用K条最短路径算法找出从源节点s到目的节点d间的K条候选最短路径，首先选取一条最小跳数的路径作为该业务请求的工作路径。5.按照权利要求1所述的最小交叉串扰的空分复用频谱灵活光网络资源分配方法，其特征在于：所述步骤四具体为当为每个业务请求选择纤芯时，按照纤芯标号的大小，依次选择纤芯；首先选择纤芯标号数最小的纤芯，再从最低频谱间隙编号到最高频谱间隙编号遍历该纤芯上的频谱资源，然后在某条光纤链路E的纤芯C上找出满足频谱连续性与一致性约束条件的空闲的频谱间隙，即找到可用的频谱块，频谱块的大小是根据业务请求的带宽需求来确定的，然后执行步骤五；若满足其交叉串扰约束条件，则找到第一个候选频谱块记为FS0代表第一个候选频谱块的首个频谱间隙编号，f代表每个业务请求所需要的频谱间隙数；最后，按上述步骤重复遍历该光纤链路上全部纤芯中所有未被遍历的频谱资源，找出所有的候选频谱块，用表示光纤链路E上的所有候选频谱块的集合，其中第j个候选频谱块若FEC不为空集，则该业务请求可成功建立；否则，在光纤链路E中无可用的频谱块或其找到的频谱块不满足步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯文，雷雨，沈纲祥，符小东，张伟，李莉华，汤俊勇，
申请(专利权)人：中天宽带技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32