[发明专利]一种自适应动态多播业务的疏导方法和节点系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及WDM网状光网络中的动态多播业务疏导技术。

背景技术

由于波分复用(wavelength division multiplex, WDM)和密集波分复用(dense wavelength division multiplexing, DWDM)光纤技术的成熟和应用为通信网络信息传输提供了巨大的带宽和容量，目前每个波长信道的传输容量已经达到了10Gbps(OC-192)，甚至40Gbps (OC-768)。但我们现有用户的各种应用的需求带宽仅为OC-1、OC-3或OC-12，所以单波长带宽的高粒度与实际业务带宽的低粒度之间的差异，使得为每个低速业务请求建立一个光路连接，资源利用率低且不经济，并且在WDM网络中每条光纤链路中所包含的波长数目以及网络中每个节点内部所配备的光收发器是有限的，所以也就不能满足为每个业务请求都建立一条直接的光路。因此，为了解决存在的这些矛盾，更好的利用有限的网络资源，从而在WDM光网络中提出了业务量疏导技术(traffic grooming)。根据低速业务连接请求的状态，可以分为静态业务疏导和动态业务疏导。静态业务疏导是已知所有的低速业务请求，并将这些低速业务请求构成业务需求矩阵，为此业务需求矩阵计算路由并分配波长，以满足某些约束条件，并达到某些优化指标。这种计算可以是离线(off-line)处理的，即不需要实时的计算。静态业务疏导实质是一个特殊虚拓扑设计问题，即为己知低速业务流建立合理的光路，形成最优的逻辑拓扑(虚拓扑)，疏导各个低速业务流。动态业务疏导中，低速业务请求随机、顺序的到达网络，要求进行实时疏导、路由与波长分配(GRWA，Grooming，Routing and Wavelength Assignment)计算，并且每个连接在网络中维持一段时间，业务传输完成后将被拆除。动态业务疏导的目标是实时有效地选择疏导路由，并合理分配有限的网络资源，降低业务阻塞概率。

随着数字广播、物联网和云计算应用需求的增长，网络中点到多点、多点到单点和多点到多点的组播应用越来越多，网络带宽的消耗和拥塞发生快速增加，使网络资源日趋紧张。需要寻找一种有效的动态多播业务疏导方法来提高网络资源利用率，降低业务阻塞率。

针对动态多播业务疏导，引入了光树的概念，它使得网络中的每个节点同时具备了多个逻辑邻节点，减少了业务的传输跳数，提高了网络资源利用率。之前对于动态多播业务疏导的研究，提出了多种启发式算法，但是这些算法都没有考虑节点疏导端口数的限制，并且在不同时刻，网络中每个节点的疏导能力都不同，网络资源都是在动态变化的。

发明内容

针对现有的动态多播疏导方法没有考虑节点疏导端口数约束，并且没有考虑网络资源的动态改变的问题，本发明提供了一种自适应动态多播业务疏导方法，可以有效地解决WDM光网络中动态多播业务疏导问题，大幅度提高WDM光网络的业务疏导性能。

本发明采用如下的技术方案，一种自适应动态多播业务的疏导方法，包括如下步骤：

构建一个具有多播分光和疏导能力的节点系统，包括用于信号分光和交换的光层、用于低速业务疏导的电域层；当节点系统收到连接请求，根据当前网络状态以及新到请求所需的带宽构造网络的辅助图，辅助图中包含已存在的光树和光路，以及空闲的波长链路边，构建时删去带宽粒度小于请求所需的带宽粒度的波长链路边；统计源节点处的光发送器个数和疏导端口个数，并计算光发送器个数和疏导端口个数的比值α，将α值与疏导端口阈值TH比较，当α≥TH,选择最小化使用节点收发器策略，若α<TH,选择最小化使用节点疏导端口策略；根据所选定的策略分配波长信道容量、节点光收发器数和节点疏导端口数。

一种自适应动态多播业务的节点系统，包括光层和电域层，所述光层包括若干解复用器、波长交换单元和分光器，电域层包括电疏导矩阵、若干光收/发器和可调谐光收/发器；输入光纤首先经过解复用器分成若干个独立的波长通道，然后直接通过波长交换单元交换到输出光纤上的相应波长通道，并经过复用器输出；可调谐光收/发器连接光层和电域层的电疏导矩阵，当有低速业务请求时，由可调谐光接收器转换到电疏导矩阵疏导后由可调谐光发送器发送回光层。新业务想直接通过新建一条新光树来完成传输时，则在源节点通过消耗一个光发送器进入波长交换单元，选择一个合适的空闲波长在网络中进行传输，当到达相应的目的节点时，消耗一个光接收器完成新业务的传输。