[发明专利]基于专用保护联合故障概率约束的最优化路由与频谱分配方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于专用保护联合故障概率约束的最优化路由与频谱分配方法和系统，为提高频谱灵活光网络的频谱资源利用率和降低网络发生故障风险而设计。对频谱灵活光网络进行初始化；产生一组业务请求，包括业务请求的源节点、目的节点、带宽需求、最大可容忍故障概率阈值；基于联合故障概率约束的多目标联合优化函数，满足多目标联合优化函数的业务请求的带宽流量守恒、频谱连续性、频谱隙唯一占用、工作路径与专用保护路径链路不相交、工作路径占用频谱资源不大于专用保护路径、专用保护的联合故障概率满足最大可容忍故障概率阈值的约束条件，获得频谱资源占用与联合故障概率最优化解，使网络资源优化与联合故障概率达到均衡。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于专用保护联合故障概率约束的最优化路由与频谱分配方法和系统。

背景技术

为了更好地满足业务请求的带宽资源，传统波分复用(WDM)光网络并没有根据业务请求的带宽属性分配网络资源，极容易造成光网络的资源浪费。通过引入频谱灵活光网络，有利于业务请求分配网络的频谱资源，提高频谱灵活光网络的资源效率。然而，对于高等级的业务请求，需要提供高可靠的传输路径。可见，在频谱灵活光网络中，为了保证业务请求的服务质量，光网络生存性将成为一个关键问题，而采用专用保护是解决这一问题的有效手段。

为了成功建立业务请求，需要在频谱灵活光网络上建立工作路径和链路不相交的专用保护路径，并在所选择的工作路径和专用保护路径上查找频谱资源，满足频谱连续性与频谱一致性约束条件，然后分配频谱资源。一方面，业务请求通常采用最短路径算法(Dijkstra algorithm)计算工作路径，并在频谱灵活光网络中删除工作路径上的所有链路，然后计算一条链路不相交的专用保护路径；另一方面，在所选择的工作路径和链路不相交的专用保护路径上，查找业务请求的频谱资源，若找到满足业务请求的带宽需求大小，然后在所选择的工作路径和专用保护路径上分配相应的频谱资源。目前，在频谱灵活光网络中，考虑业务请求的生存性，主要采用以下两种方法进行路由与频谱资源分配。

1)采用传统专用保护方法。对于每一个业务请求，通常采用最短路径算法计算一条工作路径，然后在频谱灵活光网络中删除工作路径上所有光纤链路，再次采用最短路径算法计算一条专用保护路径。如果工作路径和专用保护路径都建立成功，在这两条路径上，根据业务请求的带宽需求大小进行频谱资源查找，如果找到可用的频谱资源，则为业务请求预留频谱资源。在频谱资源查找过程中，频谱资源必须满足频谱连续性和频谱一致性的约束条件，以保证业务请求在所选择的工作路径和专用保护路径上传输。这种方法相对比较简单，但是并没有对业务请求进行频谱资源优化，无法有效提高频谱灵活光网络的资源效率。

2)采用带宽压缩保护方法。在路由计算过程中，这种方法与采用传统专用保护方法一样，首先建立工作路径，然后建立链路不相交的专用保护路径。如果工作路径与专用保护路径都建立成功，需要在工作路径和专用保护路径上查找并预留满足业务请求的带宽需求的频谱资源。特别地，在工作路径上，根据业务带宽需求的大小进行频谱资源查找，同时满足频谱连续性和频谱一致性约束条件，所分配的频谱资源与业务请求的带宽需求大小相等；然而，在专用保护路径上，如果没有足够的频谱资源为业务请求预留网络资源，可以通过利用不同的线速率和调制格式的方式来承载业务请求的带宽需求。在这种情况下，尽最大可能地调节业务请求传输的线速率和调制格式，通过压缩带宽资源的方式查找满足业务请求的频谱资源，然后在专用保护路径上预留相应的频谱资源。这种方法的缺点在于在专用保护路径上采用最大可能地建立工作路径和分配相应的频谱资源，但是在专用保护路径上传输质量和资源效率难以达到优化。

可见，虽然上述两种方面解决了业务请求的路由与频谱分配问题，但并没有对业务请求所建立的传输的工作路径和专用保护路径进行故障概率的评估，也没有使业务请求在路由与频谱资源分配过程中使频谱资源达到最优化的。

鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种基于专用保护联合故障概率约束的最优化路由与频谱分配方法和系统，降低了故障发生的概率，提高了系统的安全性，使业务请求达到频谱资源与联合故障概率最优化，使其更具有产业上的利用价值。