[发明专利]一种减少频谱碎片和时延的任播业务资源分配方法

说明书

本发明提出一种减少频谱碎片和业务传输时延的任播业务资源分配方法，属于光纤通信技术领域。在本发明中提出的一种碎片避免的路由和频谱分配策略具体方法为：在频谱分配时选择大小等于业务请求带宽的频谱块传输业务，若无这样的频谱块，将业务预分配到路径上所有可用频谱块中，并计算相应频谱碎片程度，选择使路径碎片程度最低的频谱块传输业务。在本发明中还提出的一种减少时延的业务分割策略具体方法为：将频谱分配失败的业务通过碎片避免的单路径业务分割传输，若失败，则通过时延差最小的多路径业务分割传输。本发明能够明显地减少弹性光互联数据中心网络中任播业务的传输时延和频谱碎片，降低网络带宽阻塞率，提高网络频谱利用率。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种减少频谱碎片和时延的任播业务资源分配方法。

背景技术

近年来，在数据中心互联网络中，随着云计算、移动应用、网络视频、CDNs(ContentDelivery Network,内容分发网络)等低时延的新型网络应用不断普及，网络的带宽需求呈现几何式增长。Cisco公司的研究报告指出：在过去的五年中，全球的IP(InternetProtocol,因特互联网协议)请求以超过四倍的速度增长，并且今后还会高速增长。到目前为止全球有超过500000个数据中心，并以每年32％的速度增长。到2018年时全球的IP请求将超过1.4ZB(1ZB＝1024B，ZB：Zettabyte，泽字节)；并且，对时延敏感的网络视频和CDNs等业务将占其中的近85％。当用户发出请求后，数据中心网络会根据网络资源情况选择一个合适的数据中心提供服务，并能够以低时延将处理后的时延敏感型数据返回给用户，如果时延过大，会降低网络性能和用户体验。为了保证这类业务的传输性能，提高资源的利用率，任播这种只有一个源节点，能够从多个候选目的节点中选择最合适的一个为其提供服务的业务模型，引起了人们的广泛关注。任播业务是数据中心网络中一种非常有效地业务传输方式，一个业务可以被分布在网络中的多个数据中心提供服务，很好地支持了数据中心间业务的传输，促进了网络视频、CDNs等网络应用的发展。

随着数据中心网络规模不断地扩大和流量的不断增长，对有限的带宽资源造成严峻的挑战，因此，满足数据中心大数据服务的传输性能需求，成为数据中心互联光网络一个急需解决的问题。传统的光网络是基于DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用)技术构建的，其带宽分配粒度很粗糙，通常为50GHz或者100GHz，造成大量的带宽资源浪费，传统的DWDM网络已经不适应数据中心网络的发展。NTT公司的M.Jinno等人于2009年提出了一种基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术的带宽分配更加灵活的动态光网络—弹性光网络。弹性光网络的传输容量能够达到Tb/s，并且带宽分配粒度为12.5GHz，可以根据业务的传输距离和传输速率的大小自动地选择合适的调制等级，灵活地分配合适的频隙资源。弹性光网络凭借超大容量、高带宽、高能效和灵活性等优势，成为一种强大的物理层技术有效地支持数据中心网络之间的互联，能够很好的满足数据中心间任播业务的传输。但是，由于弹性光网络频谱连续性和一致性的限制，任播业务动态到达与离开，在光路不断建立与拆除的过程中，会使路径的频谱资源呈现碎片化。频谱碎片是指一些较小的、孤立不连续的频谱块，这些频谱碎片不能被后续的业务利用，因此会降低网络的频谱利用率，增加网络的带宽阻塞率。如何有效地减少网络的频谱碎片，降低网络的带宽阻塞率成为弹性光互联数据中心网络亟需解决的问题。

针对弹性光网络频谱碎片问题，研究者们已经做出了许多研究，主要是对网络中已经产生的碎片进行整理，周期性的将正在传输的业务进行重路由和频谱分配，从而将较小的、孤立不连续的频谱碎片相连成较大的频谱块，降低网络的碎片程度和带宽阻塞率。由于碎片整理会周期性的将正在传输的业务进行重路由和频谱分配，因此会中断网络中正在传输的业务，并且对于碎片整理的周期，以及每次对多少业务进行整理等问题没有确切的依据，只能根据经验来确定。