本发明专利技术以基因算法为基础，主要研究超低损耗光纤在弹性光网络中的升级策略。将链路升级序列编码为染色体基因序列，通过交叉、变异、选择等过程进行迭代，最终选择出整体网络性能最好的链路升级序列，基因算法中的变异即为等位基因替换引起的基因结构的变化，其目的使保证群体的多样性，防止最终结果为局部最优解。本发明专利技术从提升整体网络性能出发，通过计算迭代后不同的链路升级序列所产生的增益，找到产生最大增益的序列。同时由于找到的升级序列是在固定成本下所产生增益最大的升级序列，所以很好的解决了现有技术成本高的缺点。此外，由于采用基因算法，该发明专利技术相比于现有的技术更加简单易懂，迭代速度更快，误差也相对较小。误差也相对较小。误差也相对较小。
【技术实现步骤摘要】
一种超低损耗光纤升级方法、装置及存储介质
[0001]本专利技术涉及弹性光网络
，尤其是指一种超低损耗光纤升级方法、设备、装置及计算机存储介质。
技术介绍
[0002]大量新兴互联网应用的普及对运营商提供高质量的网络服务造成了巨大的挑战。当前，在进行面向弹性光网络的超低损耗光纤的升级中，常使用以下三种技术策略：
[0003](1)基于链路物理长度升级策略
[0004]该技术是三种技术中最基础的一种，它基于光网络中每条光纤链路的物理长度由长到短进行排序，然后根据排序顺序，由长到短选取需要升级的光纤链路，并将其原本的普通光纤升级为超低损耗光纤，直至升级链路的总长度达到现有超低损耗光纤长度的最大值，从而降低超长链路对光通道信号质量的瓶颈问题，提升光网络的整体性能。
[0005](2)基于链路升级最大增益策略
[0006]该技术尝试单独为每条光纤链路实施升级，并计算每条光纤链路升级后的光网络的整体性能相对于升级前的整体性能的增益。然后将计算得出的每条链路升级后的增益从大到小进行排序，从中依次选择光纤链路进行逐步升级，直到选择足够数量的光纤链路为止。该技术以网络整体性能的改善为基础，能够实现升级后的光网络性能的较大提升。
[0007](3)基于模拟退火算法升级策略
[0008]模拟退火算法来源于固体退火原理，将固体加温至充分高，再让其徐徐冷却。算法的基本思路可以概括为：首先，在每个温度T下迭代L次，通过不断改变解x来寻找当前温度下的最优值。然后，降低温度寻找，直到温度达到最低，即温度达到一个稳定状态。在此算法的基础下，该技术采用随机生成链路升级序列的方式作为解x，并计算初始解与新解所产生的增益，前者若小于后者则接受新解，反之，以一定概率接受新解。之后缓慢降低温度，进行迭代循环这一过程。当若干个新解都没有被接受时便终止此算法。该算法思路大致如图1所示。
[0009](1)基于链路物理长度升级策略的缺点
[0010]该技术仅仅是通过链路物理长度的长短进行排序，并由长到短对光纤链路进行依次升级。只是通过降低了超长链路对光通道信号质量的瓶颈问题来提高光网络整体性能，并没有实际计算升级后的增益，也没有从网络性能增益出发去解决超低损耗光纤升级问题。同时，优先升级物理长度较长的一些光纤链路会导致最终升级的链路数量较少导致整体增益较低，或为了升级较多的链路而花费更多成本使用更多的超低损耗光纤。即在原本的成本下增益提升较低，或为了达到更大的增益而会花费更高的成本。
[0011](2)基于链路升级最大增益策略的缺点
[0012]该技术虽然从网络整体性能的提高作为出发点来进行超低损耗光纤的升级，但是仅仅是考虑每次升级单个光纤后整体网络性能的增益，并以此为依据从大到小进行逐个升级。没有考虑到超低损耗光纤的升级是对光纤链路序列的升级，按照最大增益排序的升级
序列升级后其增益往往并非是所有可能存在的升级序列中的最优序列。即按照该技术升级后得到的解只是局部最优解而非全局最优解。
[0013](3)基于模拟退火算法升级策略的缺点
[0014]该技术相比于前两种技术，既从网络整体性能的提高出发，又得出了全局最优解。但是该技术的升级策略的设计思路较为抽象，难以让人轻易理解，且设计算法求解最优升级序列的过程十分复杂，迭代速度较慢，最终得到的结果也往往会因为参数的设置问题而存在误差。
[0015]因此，现有技术的缺陷主要在于成本高、精度差和算法复杂等问题。
技术实现思路
[0016]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中成本高、精度差和算法复杂等问题。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超低损耗光纤升级方法，包括：
[0018]步骤1：将光纤链路序列编码为染色体，所述光纤链路序列中的每条光纤链路作为染色体上的基因；
[0019]步骤2：建立基因库，所述基因库中的基因包括原光网络中的所有光纤链路；
[0020]步骤3：将所述基因库中的基因随机排序，生成n组不同的染色体，作为初始种群；
[0021]步骤4：计算当前种群中所有个体的个体适应度，根据所述个体适应度选择父辈，所述个体适应度为每个光纤链路序列进行超低损耗光纤升级后为光网络带来的性能增益；
[0022]步骤5：随机选择所述父辈中的两个个体作为父母染色体进行交叉，生成两组新的光纤链路序列，并重复该步骤直至生成n组新的光纤链路序列；
[0023]步骤6：将所述每组新的光纤链路序列以预设概率进行变异，生成子代种群，并将当前种群中个体适应度最大的染色体存放至备选集合中；
[0024]步骤7：判断所述子代种群的代数是否小于预设最大迭代次数，若不小于，则选取当前备选集合中个体适应度最大的染色体解码，得到光网络中超低损耗光纤升级的最优顺序。
[0025]优选地，所述若所述子代种群的代数不小于预设最大迭代次数，则将所述子代种群更新为当前种群，并重复步骤4
‑
7。
[0026]优选地，所述基因库中的基因还包括光网络中所有节点之间，符合新拉超低损耗光纤原则的新建光纤链路。
[0027]优选地，所述得到光网络中超低损耗光纤升级的最优顺序后包括：
[0028]逐条判断解码后的光纤链路序列中的光纤链路，若为原光网络中旧的光纤链路，则升级为超低损耗光纤链路，若为新建光纤链路，则在两节点间新拉超低损耗光纤。
[0029]优选地，所述根据所述个体适应度选择父辈包括：
[0030]采用轮盘赌算法选择i个个体作为所述父辈，其中各个体的选择概率与其个体适应度值成比例。
[0031]优选地，所述随机选择所述父辈中的两个个体作为父母染色体进行交叉，生成两组新的光纤链路序列包括：
[0032]随机生成两个数a，b且a<b,则所述父母染色体中第a个链路到第b个链路对应的部
分即为交换部分；
[0033]在父染色体中寻找与母染色体交换部分中光纤链路相同的链路，并与父染色体交换部分对应地完成交换；
[0034]在母染色体中寻找与父染色体交换部分中光纤链路相同的链路，并与母染色体交换部分对应地完成交换。
[0035]优选地，所述将所述每组新的光纤链路序列以预设概率进行变异，生成子代种群，并将当前种群中个体适应度最大的染色体存放至备选集合中包括：
[0036]将每组新的光纤链路序列中的一条光纤链路以预设概率随机与另一条光纤链路进行顺序的交换，完成变异，生成子代种群。
[0037]本专利技术还提供了一种超低损耗光纤升级的装置，包括：
[0038]编码模块，用于将光纤链路序列编码为染色体，所述光纤链路序列中的每条光纤链路作为染色体上的基因；
[0039]基因库建立模块，用于建立基因库，所述基因库中的基因包括原光网络中的所有光纤链路；
[0040]种群初始化模块，用于将所述基因库中的基因随机排序，生成n组不同的染色体，作为初始种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超低损耗光纤升级方法，其特征在于，包括：步骤1：将光纤链路序列编码为染色体，所述光纤链路序列中的每条光纤链路作为染色体上的基因；步骤2：建立基因库，所述基因库中的基因包括原光网络中的所有光纤链路；步骤3：将所述基因库中的基因随机排序，生成n组不同的染色体，作为初始种群；步骤4：计算当前种群中所有个体的个体适应度，根据所述个体适应度选择父辈，所述个体适应度为每个光纤链路序列进行超低损耗光纤升级后为光网络带来的性能增益；步骤5：随机选择所述父辈中的两个个体作为父母染色体进行交叉，生成两组新的光纤链路序列，并重复该步骤直至生成n组新的光纤链路序列；步骤6：将所述每组新的光纤链路序列以预设概率进行变异，生成子代种群，并将当前种群中个体适应度最大的染色体存放至备选集合中；步骤7：判断所述子代种群的代数是否小于预设最大迭代次数，若不小于，则选取当前备选集合中个体适应度最大的染色体解码，得到光网络中超低损耗光纤升级的最优顺序。2.根据权利要求1所述的超低损耗光纤升级方法，其特征在于，所述若所述子代种群的代数不小于预设最大迭代次数，则将所述子代种群更新为当前种群，并重复步骤4
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7。3.根据权利要求1所述的超低损耗光纤升级方法，其特征在于，所述基因库中的基因还包括光网络中所有节点之间，符合新拉超低损耗光纤原则的新建光纤链路。4.根据权利要求3所述的超低损耗光纤升级方法，其特征在于，所述得到光网络中超低损耗光纤升级的最优顺序后包括：逐条判断解码后的光纤链路序列中的光纤链路，若为原光网络中旧的光纤链路，则升级为超低损耗光纤链路，若为新建光纤链路，则在两节点间新拉超低损耗光纤。5.根据权利要求1所述的超低损耗光纤升级方法，其特征在于，所述根据所述个体适应度选择父辈包括：采用轮盘赌算法选择i个个体作为所述父辈，其中各个体的选择概率与其个体适应度值成比例。6.根据权利要求1所述的超低损耗光纤升级方法，其特征在于，所述随机选择所述父辈中的两个个体作为父母染色体进行交叉，生成两组新的光纤链路序列包括：随机生成两个数a，b且a<b,则所述父母染...
【专利技术属性】
技术研发人员：李泳成，胡竞翔，刘宇航，赵昱，汪佳桐，沈纲祥，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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