一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法技术

本发明专利技术涉及一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法，属于网络通讯技术领域。包括：获取空分复用灵活栅格光网络初始参数；以空分复用灵活栅格光网络占用的频谱隙数量和重叠频谱隙数量加权和最小化为目标最小化为目标，构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数；构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数；基于该目标函数和该约束函数构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化模型；对该模型求解得到各个连接请求的工作路径、共享保护路径、纤芯和频谱资源分配结果。本发明专利技术提供的方法在频谱隙资源共享最大化的基础上，最大程度降低了纤芯间重叠频谱隙的数量，不仅节约了频谱隙资源，还降低了纤芯间的串扰值，提升了通信质量。提升了通信质量。提升了通信质量。

【技术实现步骤摘要】
一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法


[0001]本专利技术涉及网络通讯
，尤其是指一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法。

技术介绍

[0002]传统的波分复用(WDM)光网络按照固定波长对频谱资源进行分配，随着近年来应用服务的快速发展，其“一刀切”的分配模式容易造成资源浪费，已经不能适应各种业务的带宽需求。而灵活栅格光网络作为一种新的网络架构，以粒度更精细的频谱隙(FS)为基本分配单元，具有更好的灵活性，可以有效节约网络中的频谱资源，因此成为了最近的研究热点。
[0003]根据国际电信联盟(ITU)规定，目前灵活栅格光网络中支持的最小频谱隙大小仅为6.25GHz。传统单模芯光纤即将到达香浓容量计极限，逐渐不能满足灵活栅格光网络的传输要求。空分复用灵活栅格光网络采用多芯光纤成倍地扩充灵活栅格光网络的传输容量，成为一种颇有前景的网络解决方法。然而，在多芯光纤中的纤芯之间存在功率泄漏，导致不同纤芯之间的信号互相干扰，造成纤芯间串扰。当纤芯间串扰超过一定值就会对网络的传输质量带来严重影响。
[0004]综上所述，现有的采用多芯光纤的方法扩充空分复用灵活栅格光网络的传输容量存在纤芯串扰，从而影响网络传输质量的问题。

技术实现思路

[0005]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采用多芯光纤的方法扩充空分复用灵活栅格光网络的传输容量存在纤芯串扰，从而影响网络传输质量的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法，包括：
[0007]获取空分复用灵活栅格光网络的初始参数，所述初始参数包括交换节点、光纤链路集合、每条光纤链路的多芯光纤、每个纤芯的频谱隙集合、连接请求集合，所述连接请求集合中包括各个连接请求的编号、源节点、宿节点以及所需的频谱隙数量；
[0008]基于所述空分复用灵活栅格光网络的初始参数，以所述空分复用灵活栅格光网络占用的频谱隙数量和重叠频谱隙数量加权和最小化为目标，构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数；
[0009]根据连接请求流守恒约束条件、路径唯一性约束条件、频谱隙一致性约束条件、频谱隙连续性约束条件、频谱隙使用唯一性约束条件、频谱隙共享次数约束条件、纤芯选择唯一性约束条件和频谱隙重叠约束条件构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数；
[0010]基于所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数和所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数构建空分复用灵活栅格光网络优化模型；
[0011]对所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化模型求解得到所述连接请求集合中各个连接请求的工作路径、共享保护路径、纤芯和频谱资源分配结果。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数为：
[0013][0014][0015][0016]其中，L为空分复用灵活栅格光网络中的光纤链路集合，l为光纤链路集合中的光纤链路，l＝1,2,...,|L|，C为每条光纤链路的多芯光纤，i为多芯光纤中的第i个纤芯，i＝1,2,...,|C|，N
i
为第i个纤芯的相邻纤芯集合，j为第i个纤芯的相邻纤芯集合中的第j个纤芯，j＝1,2,...,|N
i
|，F为每个纤芯中的频谱隙集合，f为频谱隙集合中的频谱隙编号，CR为连接请求集合，r为连接请求集合中的第r个连接请求，s
r
和d
r
分别为第r个连接请求的源节点和宿节点，X
r
为第r个连接请求的工作路径集合，x
r
为第r个连接请求的工作路径集合中的第x条工作路径，为二进制变量，若第r个连接请求的工作路径x
r
在光纤链路l中的第i个纤芯上占用频谱隙编号为f的频谱隙，则反之，反之，为连接请求集合中所有连接请求的工作路径在光纤链路l上占用的频谱隙数量；Y
r
为第r个连接请求的共享保护路径集合，y
r
为第r个连接请求的共享保护路径集合中的第y条共享保护路径，为二进制变量，若第r个连接请求的共享保护路径y
r
在光纤链路l中的第i个纤芯上占用频谱隙编号为f的频谱隙，则反之，反之，为连接请求集合中所有连接请求的共享保护路径在光纤链路l上占用的频谱隙数量，为二进制变量，若在光纤链路l中第i个纤芯和第j个纤芯中频谱隙编号为f的频谱隙同时被占用，则反之，ω1和ω2为可调节参数，0<ω1<1，0<ω2<1。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述根据连接请求流守恒约束条件、路径唯一性约束条件、频谱隙一致性约束条件、频谱隙连续性约束条件、频谱隙使用唯一性约束条件、频谱隙共享次数约束条件、纤芯选择唯一性约束条件和频谱隙重叠约束条件构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数包括：
[0018]根据连接请求集合中任一连接请求，其工作路径集合中的任一工作路径在任一光纤链路的多芯光纤中所有纤芯上所占用的频谱隙数量等于所述连接请求所需要的频谱隙数量，其共享保护路径集合中任一共享保护路径在任一光纤链路的多芯光纤中所有纤芯上所占用的频谱隙数量等于所述连接请求所需要的频谱隙数量约束条件，构建工作路径上的流守恒约束函数和共享保护路径上的流守恒约束函数；
[0019]根据连接请求集合中的任一连接请求，其工作路径集合中仅有一条工作路径被选择，其共享保护路径集合中仅有一条共享保护路径被选择约束条件，构建工作路径上的路
径唯一性约束函数和共享保护路径上的路径唯一性约束函数；
[0020]根据连接请求集合中任一连接请求，其工作路径集合中任一工作路径在所有光纤链路上所占用的频谱隙编号相同，其共享保护路径集合中任一共享保护路径在所有光纤链路上所占用的频谱隙编号相同约束条件，构建工作路径上的频谱隙一致性约束函数和共享保护路径上的频谱隙一致性约束函数；
[0021]根据连接请求集合中任一连接请求，其工作路径集合中任一工作路径在任一光纤链路的多芯光纤中任一纤芯上所占用的频谱隙编号连续，其共享保护路径集合中任一共享保护路径在任一光纤链路的多芯光纤中任一纤芯上所占用的频谱隙编号连续约束条件，构建工作路径上的频谱隙连续性约束函数和共享保护路径上的频谱隙连续性约束函数；
[0022]根据任一纤芯中的每个频谱隙仅被连接请求集合中一个连接请求的任一工作路径或任一共享保护路径中的任一光纤链路唯一占用约束条件，构建频谱隙使用唯一性约束函数；
[0023]根据任一频谱隙被共享保护路径占用的次数满足频谱隙共享次数约束条件，构建频谱隙共享次数约束函数；
[0024]根据任一光纤链路的多芯光纤中的每个纤芯仅被连接请求集合中一个连接请求占用约束条件，构建纤芯选择唯一性约束函数；
[0025]根据重叠频谱隙计算方法约束条件构建频谱隙重叠约束函数。
[0026]在本专利技术的一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法，其特征在于，包括：获取空分复用灵活栅格光网络的初始参数，所述初始参数包括交换节点、光纤链路集合、每条光纤链路的多芯光纤、每个纤芯的频谱隙集合、连接请求集合，所述连接请求集合中包括各个连接请求的编号、源节点、宿节点以及所需的频谱隙数量；基于所述空分复用灵活栅格光网络的初始参数，以所述空分复用灵活栅格光网络占用的频谱隙数量和重叠频谱隙数量加权和最小化为目标，构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数；根据连接请求流守恒约束条件、路径唯一性约束条件、频谱隙一致性约束条件、频谱隙连续性约束条件、频谱隙使用唯一性约束条件、频谱隙共享次数约束条件、纤芯选择唯一性约束条件和频谱隙重叠约束条件构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数；基于所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数和所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化模型；对所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化模型求解得到所述连接请求集合中各个连接请求的工作路径、共享保护路径、纤芯和频谱资源分配结果。2.根据权利要求1所述的空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法，其特征在于，所述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数为：述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数为：述空分复用灵活栅格光网络共享保护优化目标函数为：其中，L为空分复用灵活栅格光网络中的光纤链路集合，l为光纤链路集合中的光纤链路，l＝1,2,...,|L|，C为每条光纤链路的多芯光纤，i为多芯光纤中的第i个纤芯，i＝1,2,...,|C|，N
i
为第i个纤芯的相邻纤芯集合，j为第i个纤芯的相邻纤芯集合中的第j个纤芯，j＝1,2,...,|N
i
|，F为每个纤芯中的频谱隙集合，f为频谱隙集合中的频谱隙编号，CR为连接请求集合，r为连接请求集合中的第r个连接请求，s
r
和d
r
分别为第r个连接请求的源节点和宿节点，X
r
为第r个连接请求的工作路径集合，x
r
为第r个连接请求的工作路径集合中的第x条工作路径，为二进制变量，若第r个连接请求的工作路径x
r
在光纤链路l中的第i个纤芯上占用频谱隙编号为f的频谱隙，则反之，反之，为连接请求集合中所有连接请求的工作路径在光纤链路l上占用的频谱隙数量；Y
r
为第r个连接请求的共享保护路径集合，y
r
为第r个连接请求的共享保护路径集合中的第y条共享保护路径，为二进制变量，若第r个连接请求的共享保护路径y
r
在光纤链路l中的第i个纤芯上占用频谱隙编号为f的频谱隙，则反之，反之，为连接请求集合中所有连接请求的共享保护路径在光纤链路l上占用的频谱隙数量，为二进制变量，若在光纤链路l中第i个纤芯和第j个纤芯中频谱隙编号为f的频谱隙同时被占用，则
反之，ω1和ω2为可调节参数，0<ω1<1，0<ω2<1。3.根据权利要求2所述的空分复用灵活栅格光网络共享保护优化方法，其特征在于，所述根据连接请求流守恒约束条件、路径唯一性约束条件、频谱隙一致性约束条件、频谱隙连续性约束条件、频谱隙使用唯一性约束条件、频谱隙共享次数约束条件、纤芯选择唯一性约束条件和频谱隙重叠约束条件构建空分复用灵活栅格光网络共享保护优化约束函数包括：根据连接请求集合中任一连接请求，其工作路径集合中的任一工作路径在任一光纤链路的多芯光纤中所有纤芯上所占用的频谱隙数量等于所述连接请求所需要的频谱隙数量，其共享保护路径集合中任一共享保护路径在任一光纤链路的多芯光纤中所有纤芯上所占用的频谱隙数量等于所述连接请求所需要的频谱隙数量约束条件，构建工作路径上的流守恒约束函数和共享保护路径上的流守恒约束函数；根据连接请求集合中的任一连接请求，其工作路径集合中仅有一条工作路径被选择，其共享保护路径集合中仅有一条共享保护路径被选择约束条件，构建工作路径上的路径唯一性约束函数和共享保护路径上的路径唯一性约束函数；根据连接请求集合中任一连接请求，其工作路径集合中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯文，胡竞文，沈纲祥，陈虹，邵卫东，高明义，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：