[发明专利]弹性光网络中采用业务预测与频谱转换的RSA方法

说明书

本发明提出一种弹性光网络中结合业务预测和频谱转换的RSA方法，用于解决弹性光网络中的动态路由与频谱分配问题，实现步骤是：首先为网络所有节点对选择K条候选路径；然后，预测链路上业务请求变化信息，计算各候选路径的综合权重；其次，按照频谱约束条件，判断是否可以处理业务请求；最后，当所有候选路径均不满足频谱约束条件时，考虑添加频谱转换器来处理业务请求。本发明使用径向基神经网络RBFNN预测技术，在选路时不仅考虑了路径长度和频谱占用情况，还考虑了候选路径上业务请求持续时间的竞争程度，再结合频谱转换，可有效提高网络性能，为运营商或数据中心互连等需求提供高效的资源优化分配方案。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及网络通信技术领域中的一种弹性光网络EONs(Elastic Optical Networks)中采用业务预测与频谱转换的RSA(Routing andSpectrum Assignment)方法。本发明可以在弹性光网络中，针对每个随机到达的动态业务请求完成路由选择与频谱分配。

背景技术

基于编码光正交频分复用CO-OFDM(Coded optical-Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)的弹性光网络EONs可根据用户请求带宽，灵活分配合适的频谱资源，成为未来光网络的发展趋势之一。在弹性光网络中，路由与频谱分配RSA问题分为路由选择子问题与频谱分配子问题。网络运营商或网络资源分配器根据用户的业务请求，建立一条端到端的光路，并在该路径上分配相应的频谱资源。动态路由与频谱分配RSA问题的优化目标通常是降低业务阻塞率或提高网络资源利用率。

北京邮电大学在申请的专利文献“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”(公开号CN 103051547B，申请号201210568557.6)中，公开了一种资源感知的路由与频谱资源分配RSA方法。该方法针对到达的业务请求，首先判断当前网络中已建立的空闲光路能否承载此请求，如果能，则直接利用空闲光路进行通信，否则重新计算候选路径，根据路径的链路跳数和可用的频隙数选择工作路径，接着在工作路径上进行频谱分配，建立新光路以完成源宿节点间的通信；通信完成后，暂不拆除新光路，启动定时器，在定时器时间内继续处理到达的业务请求。该方法存在的不足之处是，在选路时所考虑的两个因素都是基于当前网络状态信息，忽略了特定源宿节点对未来业务请求对当前业务选路的影响，从全局来看，这使得网络资源未能充分利用。

Wenbin Jia、Zhanqi Xu、Zhe Ding和Kai Wang在其发表的论文“Routing andSpectrum Assignment Algorithm with Prediction for Elastic Optical Networksunder Self-Similar Traffic”(2016 15th International Conference on OpticalCommunications and Networks(ICOCN),Hangzhou,2016,pp.1-3)中公开了一种使用预测的路由与频谱分配RSA方法。该方法首先采用前K条最短路径算法离线计算出不同源宿节点间业务的候选路径集，然后通过反向传播神经网络BPNN(Back Propagation NeuralNetworks)预测未来链路流量的变化时刻。在选路阶段针对每条候选路径综合考虑候选路径上的持续时间重合度、路径跳数和频谱利用率，优先在综合权重最小的候选路径上进行频谱分配。当所有候选路径上没有满足该业务请求的频谱块时，直接阻塞掉该业务请求。该方法的不足之处是，在频谱分配阶段，当网络资源不能提供满足业务请求的频谱块时，直接阻塞掉该业务，未考虑采用频谱转换技术改善频谱分配的灵活性，从而导致了业务阻塞率较高，浪费了网络资源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种弹性光网络中采用业务预测与频谱转换的路由与频谱分配RSA方法。