一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，包括以下步骤：S1：建立网络的分层图和频谱槽；S2：将业务分配至分层图和频谱槽中；S3：当网络达到频谱碎片整理的条件时，根据网络分层图和频谱槽对频谱碎片进行整理。本发明专利技术通过分层图和频谱槽进行频谱碎片整理时，分层图可以解决不同速率业务传输的问题，并且利用分层图可以同时解决业务路由与频谱分配的问题。这样可以根据不同类型的业务，建立不同类型的分层图，则可以对不同的类型的分层图进行并行处理，这可以很好的解决网络中的频谱碎片整理的问题，并且使用少量资源就可以实现在线整理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法
本专利技术涉及弹性光网络领域，具体涉及一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法。
技术介绍
随着互联网推广和网络知识普及，用户对网络依赖性越来越大，流量需求呈现爆炸式增长。根据思科最新数据统计，全球流量将从2016年的1.2ZB快速增长至2021年的3.3ZB。面对如此庞大的流量，核心网、城域网和接入网等这些基础的接入设备发送的信息也会相应的增加，这样就会对光网络提出了巨大的挑战。传统波分复用(WDM)光网络由于使用固定的波长颗粒，造成大量网络资源浪费。为了提高网络资源利用率，一种灵活分配光网络的结构应运而生，就是弹性光网络。弹性光网络(EON)可以根据业务带宽的需要来分配业务的频谱资源，因为它使用更加精细的频谱分配颗粒，这不仅灵活的分配业务需求的频谱资源，同时提高了网络的业务频谱利用效率，降低网络中的业务阻塞率。但是，业务在网络中进行传输的时候，由于子载波连续性限制和频谱连续性限制，导致网络中出现大量的小频谱块，这些频谱块既不在链路上对齐，也不在频谱上连续，被称为频谱碎片。频谱碎片严重地影响网络的性能，增加业务的阻塞率。为了提高网络的性能，需要对网络中的频谱碎片进行整理。频谱碎片整理是通过对已有业务的路由和频谱进行重新调整，以达到降低网络中的频谱碎片。根据频谱碎片整理的不同方式，可以将频谱碎片整理分为不同的类别。从调整方式的不同，频谱碎片整理可分为串行方式和并行的方式两种。其中，并行是同时对网络中的所有业务进行频谱碎片整理，而串行频谱碎片整理是分批次对网络中的所有业务进行处理。与串行频谱碎片整理相比，并行频谱碎片整理所需要的时间短，因此，并行方式频谱碎片整理受到运营商的青睐。传统的频谱碎片整理都是考虑大量不同的类型的业务进行，在线整理困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是传统的频谱碎片整理都是考虑大量不同的类型的业务进行，在线整理困难，目的在于提供一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，包括以下步骤：S1：建立网络的分层图和频谱槽；S2：将业务分配至分层图和频谱槽中；S3：当网络达到频谱碎片整理的条件时，根据网络分层图和频谱槽对频谱碎片进行整理。本专利技术应用时，假设网络中现在有M个不同的速率(ν1,ν2,…νM)的业务进行传输，并且网络子载波的速率是ν0，则不同速率的业务占用频谱槽的数目Ni(i＝1,2,…,M)；业务在实际网络传输的过程中，先确定业务到来的业务，然后根据业务类型确定其所属类型的分层图；通过分层图和频谱槽进行频谱碎片整理时，分层图可以解决不同速率业务在几种固定频谱通道进行传输的问题，并且利用分层图可以同时解决业务路由与频谱分配的问题。这样可以根据不同类型的频谱通道，因为一种频谱通道对应一种分层图，则建立不同类型的分层图，则可以对不同的类型的分层图进行并行处理，这可以很好的解决网络中的频谱碎片整理的问题，并且使用少量资源就可以实现在线整理。通过对不同类型的分层图并行化处理，可以加速业务搬移的速度，使网络的频谱碎片整理所需的时间更短，这比每个分层图依次处理的时间更少。分层图的思想可以同时解决网络不同速率业务在几种固定频谱通道进行传输的问题，同时可以解决业务路由和频谱分配的问题。这样使问题的研究变得完整可行。由于业务在搬移过程是同一类型的业务。因此，不会出现传统频谱碎片整理频谱碎片的长度过长而消除不彻底的情况。进一步的，步骤S2包括以下子步骤：新业务到达时，判断现有有网络中是否存在匹配新业务的分层图；如果网络中存在匹配新业务的分层图，则将新业务分配至该分层图；如果网络中不存在匹配新业务的分层图，则建立一个适合该业务的新分层图，并将新业务分配至新分层图。进一步的，不匹配新业务的分层图包括：类型与新业务不同的分层图；路由资源被占用的分层图；频谱资源被占用的分层图。进一步的，步骤S2还包括以下子步骤：将新业务分配至分层图中时，将新业务路由经过的链路标记为已占用。进一步的，步骤S2还包括以下子步骤：将新业务分配至频谱槽中时，从链路的频谱位置由低向高查找至第一个没有使用的频谱槽并将新业务从该频谱槽开始进行分配。本专利技术应用时，如果现在一个速率为νi的业务，则该业务所需要的频谱槽的个数为Ni。首先判断网络中是否存在该类型的分层图。如果存在该类型的分层图，就再次判断在已有的分层图的层数中是否有满足条件的资源分配给业务使用，若有，则直接在已有的层图中分配资源给业务；若没有，建立该类型新的一个层图。而如果不存在该类型的分层图，就需要建立该类型的分层图的首层。如果不存在该类型的分层图，需要建立该类型分层图的首层。业务所需频谱槽的个数为Ni，就从链路的频谱位置从低向高查找，找到第一个没有被使用的频谱槽的位置，则从该位置开始后面Ni个频谱槽给该业务使用。分配完频谱资源过后，将业务路由经过的链路打上标记，表示链路已经被占用。如果存在该类型的分层图，需要判断已有的分层图的层图中是否有满足条件的资源提供业务使用。其中，业务所需的资源包括路由资源和频谱资源。我们就需要从首层开始找起，判断业务路由在网络拓扑中经过的链路在首层中是否被使用，如果没有被使用，就将业务分配给该层，这样业务就分配完毕；反之，需要到该类型分层图的下一层去查找，再次确定是否存在资源给业务使用，一直遍历完该类型所有的层图。如果一直不存在满足条件的资源，就需要为该业务建立该类型新的一个层图。进一步的，所述频谱碎片整理的条件包括：业务离开数目达到上限；达到频谱碎片整理的周期时间；网络中的频谱碎片率到达上限值。进一步的，步骤S3包括以下子步骤：S31：在同一个业务类型的分层图中将业务进行排序生成业务序列；S32：从业务序列中选取一个业务进行频谱碎片整理；所述频谱碎片整理为从分层图的由低到高选取一个与选取出的业务匹配的分层图并将选取出的业务搬迁至该分层图；S33：根据业务序列选取下一个业务进行频谱碎片整理直至所有业务执行完毕频谱碎片整理。进一步的，步骤S31中所述排序为根据业务频谱位置从高到底或/和业务来的时间从晚到早。进一步的，步骤S32中所述匹配为：当有路由长度约束限制时，分层图中对应业务的路由未被占用，且路由的长度小于阈值；当没有路由长度约束限制时，分层图中对应业务的路由未被占用。本专利技术应用时，随着业务的传输，当网络满足频谱碎片整理的条件，这时，就需要对网络中的频谱碎片进行整理。建立不同业务类型的分层图，由于各业务类型的分层图不存在相互关系，我们可以对不同类型的分层图进行并行处理。对速率为νi类型的分层图进行介绍，其他类型的业务通过类比，得到相应的频谱碎片整理过程。在速率为νi类型的分层图中，先将业务按照频谱位置从高到低，从业务来的时间从晚到早进行降序排列。将排序过后的业务，依次搬移每个业务。在搬移的过程中，需要分两种情况进行讨论，即有路由长度约束限制的搬移和没有路由长度约束限制的搬移。假设网络中每条链路的长度都是一样的。有路由长度约束限制的搬移。业务先前搬移的过程，首先从最低层的层数开始找起，判断从低层没有标记的链路中找一条业务路由，并且路由的长度小于预设的阈值L，那么将业务搬移到该层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立网络的分层图和频谱槽；S2：将业务分配至分层图和频谱槽中；S3：当网络达到频谱碎片整理的条件时，根据网络分层图和频谱槽对频谱碎片进行整理。

【技术特征摘要】
1.一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立网络的分层图和频谱槽；S2：将业务分配至分层图和频谱槽中；S3：当网络达到频谱碎片整理的条件时，根据网络分层图和频谱槽对频谱碎片进行整理。2.根据权利要求1所述的一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：新业务到达时，判断现有有网络中是否存在匹配新业务的分层图；如果网络中存在匹配新业务的分层图，则将新业务分配至该分层图；如果网络中不存在匹配新业务的分层图，则建立一个适合该业务的新分层图，并将新业务分配至新分层图。3.根据权利要求2所述的一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，不匹配新业务的分层图包括：类型与新业务不同的分层图；路由资源被占用的分层图；频谱资源被占用的分层图。4.根据权利要求2所述的一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，步骤S2还包括以下子步骤：将新业务分配至分层图中时，将新业务路由经过的链路标记为已占用。5.根据权利要求1所述的一种基于分层图的在线重路由并行频谱碎片整理的方法，其特征在于，步骤S2还包括以下子步骤：将新业务分配至频谱槽中时，从链路的频谱位置由低向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雄，杨伟，任婧，徐世中，王晟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51