[发明专利]弹性光网络随机路由路径生成方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种弹性光网络随机路由路径生成方法。

背景技术

由于不同业务类型、不同调制格式、不同颗粒度的子载波信道在网络中共存，使得在弹性光网络中路由路径的使用情况复杂，路径分配约束条件增多，因此，弹性光网络如何实现在满足能耗和传输质量的前提下，对底层的路径和频谱进行灵活的调配控制和管理，即路由和频谱分配(Routing and Spectrum Allocation,RSA)，尤其是如何分配路径是需要解决的关键问题之一。

针对弹性光网络中的RSA策略方面的研究，目前使用最多的是通过遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等启发式算法在短时间内找到可接受的解。然而，当前这些算法的初始解、突变、扰动等生成使用到的传统随机路径产生方案有很大的局限性，比如生成的时间较长，生成的效率不高，解空间不全等问题，但最优解的寻找往往与初始解，扰动有密不可分的关系，因此使用传统随机路径生成办法将导致最终结果的求解时间较长，解的质量不高等问题。

Piotr Lechowicz,Krzysztof Walkowiak等人在其发表的Genetic Algorithm for Routing and SpectrumAllocation in Elastic Optical Networks一文中使用遗传算法解决RSA问题。算法的初始种群与基因突变都使用到随机路径，然而随机路径的产生方法是使用dijkstra算法求出各点到其他点的最短路径，并以此为基础再使用删除算法求出前K条最短路径并加以储存，当需要使用随机路径时进行调取。此方法有三个主要问题：1.若只取前K条路径作为备选方案，在进行路径搜索时解空间将被局限在前K条路径中。2.随着网络的增大节点的增多需要的存储空间将几何级数的上升。3.光网络中的光器件较为灵敏也较为脆弱，一旦节点或边失效，光网络的形状将被改变，而短时间内也无法产生新的路由表，若继续使用存储的原有路径将使得大量的业务请求被丢弃。

Tiantian Huang、Bin Li等人在其发表的A Genetic Algorithm using Priority-based Encoding for Routing and SpectrumAssignment in Elastic Optical Network一文中使用的遗传算法突变方法为两点交换的优先权值法，此方法较上一方法有很大改进，但仍存在两个问题：1.文中使用的优先权值法不能解决悬挂点问题，突变基因本身和突变后基因有可能并不是问题的解，即使用该方法得到的解可能不能构成从初始节点到目标节点的完整路径，需要通过大量的迭代计算来弥补这一问题，这无疑加大了计算量。2.当网络较大节点较多的时候，仅仅交换两节点的优先权值往往不能改变生成解的结构，这给突变带来困难，使得种群多样化不足，解空间不全，难以找到最优解。

发明内容

本发明提供一种光网络随机路由路径生成方法，通过对节点分配随机的权值，并依据权值找到一条随机的从始点到终点的路径，解决了现有技术中存储空间占用量大，随机路径生成效率不高、解空间覆盖不全等问题，并且即使碰到结点或边故障也不会对该方法随机路径的产生造成影响。

本发明的技术方案主要包含下述步骤：

获取网络结构图，获取初始节点和目标节点，为节点分配权值点，生成相应的权值图，根据权值图生成相应的邻接矩阵，将初始节点定义为当前节点并纳入生成路径中，将与当前节点相连的且权值最大的节点作为下一跳的节点，判断下一跳节点是否为悬挂节点，判断下一跳节点是否为目标节点，将权值路径还原成节点路径，完成随机路径的生成。

本发明可以获得如下有益效果：1.能为用于弹性光网络资源分配的启发式算法如遗传算法、模拟退火算法等提供切实可行的初始解和突变或扰动的方案。2.随机生成的路径能到达解空间的任意一点，既是所有可行的路径中的任意一条路径，使解的多样性得到保证。3.碰到节点或边发生故障，使得网络结构发生改变时仍能使用本方法快速生成随机路径不受其影响。4.相比于传统随机路径生成方法计算量小，生成效率高，在处理大量节点的网络资源分配时能为计算机节省大量存储空间。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是14点NSFNET网络结构图。

图3是14点NSFNET网络图中使用传统方法与本发明的效率比较图。

图4是本发明实施例的一个10节点网络结构图。