专利名称：弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及波长交换光网络技术领域，尤其涉及弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配方法和系统。
背景技术：
波长路由波分复用(WavelengthDivision Multiplexing, WDM)是一种光网络通信技术，能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行组合和传输。传统的WDM光网络虽然有很多优点，但是其资源分配粒度(最小单位为一个波长)过大，会导致资源利用不充分，
图1举例说明传统WDM光网中的频谱分配示意图。
针对这一问题，此前已经有人提出了频谱分片弹性光网络 SLICE (spectrum-sliced elastic optical path network)的概念根据用户请求的数据速率分配合适大小而不是固定大小的频谱资源给端到端的光路。在SLICE中，将波长一致性约束转换成了频谱一致性约束，各链路频谱资源分片(即分成一个个频隙slot)后由低到高统一标号，在每一段链路上选择相同标号的slot即可满足一致性，并且一起使用的 slot必须有连续的标号，用FF(First-Fit)算法(即从最低标号开始分配)。图2举例说明SLICE中频谱分配示意图。FF算法就是按照已给定的顺序(预设顺序或轮询)寻找一个可用信道(而不是最近可用的为调度信道)，找到可用信道后便分配。
而在传统资源分配方案中，无论路径长短都使用单一调制方式分配相同的频谱资源，并且确保最长的光路有足够的传输质量，图3举例说明传统WDM网络中不同路径的频谱分配示意图。由于短路径有足够的信号质量裕度来处理实际的光损耗，这样就存在严重资源浪费，针对这一问题人们提出了距离自适应(distance adaptive, DA)弹性频谱资源分配，即根据光路的链路跳数选择不同的调制方式，图4举例说明SLICE网络中不同路径的频谱分配示意图。短距离采用高阶调制方式(如16QAM)分配少一点的sl ot，长距离采用低阶调制方式(如QPSK)分配多一点的slot。参考公式R=Blog2N,R为请求的数据速率，B为所需的带宽，N和调制方式有关，16QAM时N为16，QPSK时N为4)，图5为SLICE中的传统DA 方案流程图。
上述方案中目前存在的缺陷是在选路时没有综合考虑链路可用频谱资源情况，而是单纯选择最短路径，可能会造成由于光路上资源不够用导致阻塞产生，进而影响网络业务的可靠性。发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，如何解决因为在选路时没有综合考虑链路可用频谱资源情况而导致由于光路上资源不够用产生阻塞，最后造成网络业务阻塞率较高的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配方法，所述方法包括以下步骤
A :当源节点与目的节点之间有通信业务的请求到达时，首先判断当前网络中已建立的空闲光路能否承载所述通信业务，如果能则以所述已建的空闲光路作为本次通信光路并执行步骤F，否则执行步骤B-F ；
B =PCE算路生成候选光路的辅助列表，所述辅助列表中包含每个候选光路的链路跳数；
C :根据所述链路跳数决定所采用的调制方式并计算相对应的候选光路承载所述通信业务的所需频隙数；
D =PCE根据所述所需频隙数和光路可用频隙数选择工作路径；
E :在所述工作路径进行频隙分配，建立新光路作为本次通信光路；
F :在所述本次通信光路上进行所述源节点与所述目的节点之间的通信业务。
优选地，所述步骤B具体包括以下步骤
B1:PCE算路生成N个候选光路，其中所述N为正整数，且N彡2 ；
B2 :计算每个候选光路的链路跳数；
B3:按照所述链路跳数从小到大的顺序排列生成所述辅助列表，所述辅助列表中记录每个候选光路的链路跳数和候选光路的编号。
优选地,所述步骤C具体包括
Cl :根据距离自适应调制算法确定每个候选光路的调制方式，其中所述距离自适应调制算法为当所述链路跳数超过预设的链路跳数阈值时选用低阶调试方式，否则选用高阶调制方式；
C2 :根据所述调试方式和进行所述通信业务需要的数据速率，结合公式
R=Blog2N
计算出所需频谱宽度，其中R为所述通信业务的数据速率，B为所需频谱宽度，N为所述调制方式的阶数；
C3 :再根据所述所需频谱宽度和栅格大小，结合公式
权利要求
1.弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配方法，其特征在于，所述方法具体包括A :当源节点与目的节点之间有通信业务的请求到达时，判断当前网络中已建立的空闲光路能否承载所述通信业务，如果能则以所述已建的空闲光路作为本次通信光路并执行步骤F，否则执行步骤B-F;B :PCE算路生成候选光路的辅助列表，所述辅助列表中包含每个候选光路的链路跳数；C :根据所述链路跳数决定所采用的调制方式并计算相对应的候选光路承载所述通信业务的所需频隙数；D :PCE根据所述所需频隙数和光路可用频隙数选择工作路径；E :在所述工作路径进行频隙分配，建立新光路作为本次通信光路；F :在所述本次通信光路上进行所述源节点与所述目的节点之间的通信业务。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括G :所述通信业务完成后启动定时器，在定时时间内暂不拆除所述本次通信光路。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下步骤B1 :PCE算路生成N个候选光路，其中所述N为正整数，且N≥2 ;B2 :计算每个候选光路的链路跳数；B3 :按照所述链路跳数从小到大的顺序排列生成所述辅助列表，所述辅助列表中记录每个候选光路的链路跳数和候选光路的编号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括Cl :根据距离自适应调制算法确定每个候选光路的调制方式，其中所述距离自适应调制算法为当所述链路跳数超过预设的链路跳数阈值时选用低阶调试方式，否则选用高阶调制方式；C2 :根据所述调试方式和所述通信业务的数据速率，结合公式R=Blog2N计算出所需频谱宽度，其中R为所述通信业务的数据速率，B为所需频谱宽度，N为所述调制方式的阶数；C3 :再根据所述所需频谱宽度和栅格大小，结合公式
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括Dl :统计所述辅助列表中各个候选光路的通信链路上的光路可用频隙数；D2 :PCE根据所述所需频隙数和所述光路可用频隙数选择适合承载所述通信业务的工作路径选择所述光路可用频隙数减去所述所需频隙数得到的差值最小的候选光路作为工作路径；或选择所述光路可用频隙数除以所述所需频隙数得到的比值最大的候选光路作为工作路径。
6.弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配系统，所述系统包括判断单元、辅助列表生成单元、所需频隙数计算单元、工作路径选择单元、新光路建立单元和通信业务执行单元；所述判断单元，用于判断当前网络中已建立的光路能否承载所述通信业务，如果能则以所述已建的光路作为本次通信光路并直接跳至所述通信业务执行单元，否则依次进入所述辅助列表生成单元、所述所需频隙数计算单元、所述工作路径选择单元、所述新光路建立单元和所述通信业务执行单元；所述辅助列表生成单元，用于PCE算路生成候选光路的辅助列表，所述辅助列表中包含每个候选光路的链路跳数；所述所需频隙数计算单元，用于根据所述链路跳数决定所采用的调制方式并计算相对应的候选光路承载所述通信业务的所需频隙数；所述工作路径选择单元，用于PCE根据所述所需频隙数和光路可用频隙数选择工作路径;所述新光路建立单元，用于在所述工作路径进行频隙分配，建立新光路作为本次通信光路；所述通信业务执行单元，用于在所述本次通信光路上进行所述源节点与所述目的节点之间的通信业务。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括定时单元，用于所述通信业务完成后启动定时器，在定时时间内暂不拆除所述本次通光路。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述辅助列表生成单元具体包括候选光路生成单元、链路跳数计算单元和列表生成单元；所述候选光路生成单元，PCE算路生成N个候选光路，其中所述N为正整数，且N彡2 ; 所述链路跳数计算单元，用于计算所述候选光路的链路跳数；所述列表生成单元，用于按照所述链路跳数从小到大的顺序排列生成所述辅助列表， 所述辅助列表中记录每个候选光路的链路跳数和候选光路的编号。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述所需频隙数计算单元具体包括调制方式选择单元、所需频谱宽度计算单元和所需频隙数计算单元；所述调制方式选择单元，用于根据距离自适应调制算法确定每个候选光路的调制方式，其中所述距离自适应调制算法为当所述链路跳数超过预设的链路跳数阈值时选用低阶调试方式，否则选用高阶调制方式；所述所需频谱宽度计算单元，用于根据所述调试方式和所述通信业务数据速率，结合公式R=Blog2N计算出所述所需频谱宽度，其中R为所述通信业务的数据速率，B为所需频谱宽度，N为所述调制方式的阶数；所述所需频隙数计算单元，用于根据所述所需频谱宽度和栅格大小，结合公式
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述工作路径选择单元具体包括可用频隙数统计单元和路径确定单元；所述可用频隙数统计单元，用于统计所述辅助列表中各个候选光路的通信链路上的光路可用频隙数；所述路径确定单元，用于PCE根据所述所需频隙数和所述光路可用频隙数选择适合承载所述通信业务的工作路径选择所述光路可用频隙数减去所述所需频隙数得到的差值最小的候选光路作为工作路径；或选择所述光路可用频隙数除以所述所需频隙数得到的比值最大的候选光路作为工作路径。
全文摘要
本发明公开了弹性光网络中资源感知的路由与频谱资源分配方法和系统，当源节点与目的节点之间有通信业务的请求到达时，首先判断当前网络中已建立的空闲光路能否承载此通信业务，如果能则直接利用空闲光路进行通信，否则PCE算路生成候选光路的辅助列表，辅助列表中包含每个候选光路的链路跳数；根据链路跳数决定调制方式并计算相对应的候选光路承载通信业务的所需频隙数；PCE根据所需频隙数和光路可用频隙数选择工作路径；在工作路径进行频隙分配，建立新光路，进行源节点与目的节点之间的通信；通信完成后暂不拆除新光路，启动定时器，在定时时间内重复以上步骤，实现对光网络中的资源感知，克服因最短路径上的阻塞造成网络业务阻塞率较高的问题。
文档编号H04L12/927GK103051547SQ20121056855
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者张民, 王磊, 黄善国, 陈雪, 张治国 申请人:北京邮电大学