[发明专利]一种基于多跳路由的弹性光网络频谱分配方法

说明书

本发明公开了一种基于多跳路由的弹性光网络频谱分配方法，属于弹性光网络和频谱资源分配技术领域。其包括在能耗上限下建立多跳路由的跳数阈值模型、选取一组中间多跳节点作为虚拟路由、为业务进行频谱分配等步骤。本发明方法首先在能耗约束下计算出中间多跳节点阈值，然后合理选择中间多跳路由节点，在源宿节点之间根据传输距离，灵活选择每段短光路的调制格式等级，优化频谱资源分配，在能耗限制下达到提高网络整体资源利用率的目标。

技术领域

本发明涉及弹性光网络和频谱资源分配技术领域，特别是指一种基于多跳路由的弹性光网络频谱分配方法。

背景技术

为提高弹性光网络(Elastic Optical Networks，EONs)的频谱资源利用率，很多研究者将距离自适应调制(Distance Adaptive Modulation，DAM)技术应用于弹性光网络中，以解决路由和频谱分配(Routing and spectrum assignment，RSA)问题。但由于在EONs中需要遵循频谱连续性和邻接性限制条件，即业务请求必须占用源宿节点间光路上所有链路的相同位置的等量频谱资源，使得大量业务请求的动态建立与拆除必然引起网络的频谱碎片问题，导致很难为接下来的业务请求寻求等量的可用频谱资源。因此，传统的基于单跳路由模式的 DAM技术在进行RSA过程中，难以适用未来网络对带宽增加的需求。

为解决未来网络对带宽增加的需求，近年来众多研究学者在RSA问题中引入了多跳路由模式。在采用基于多跳路由的DAM技术时，业务请求可以在每段光路上根据传输距离自适应选择最高阶调制等级进行传输，并且在不同链路上所占用的频谱位置不受频谱连续性限制。相比于传统基于单跳路由的DAM 技术的RSA算法，采用基于多跳路由的DAM技术的RSA算法能有效提升频谱资源利用率，降低网络阻塞率。

但是，现有技术中提出的距离自适RSA算法是在路由上的每个中间节点进行多跳(即光-电-光转换)，并没有考虑多跳节点带来的能耗增加。例如，巴西利亚大学的LucasR.Costa等人提出了基于多跳路由的RSA算法，针对多跳路由的跳数阈值问题开展研究。但其中构建的跳数阈值模型是通过考虑网络拓扑和调制格式得出的，并未考虑多跳路由带来的能耗增加。南京邮电大学的冯朦等人提到，通过评估网络中节点活跃度，选取其中活跃度最高的两个节点标记为中间多跳节点。而多跳节点带来的影响分别是能耗和延时，其中延时很小，可在工程接受范围内，而多跳节点由于要进行光-电-光转换以及多跳节点调制格式的改变，使得整个过程会增加更多的能耗。

总之，以上研究所提出的多跳算法虽然一定程度上提高了频谱利用率，但同时导致了网络能耗的增长。这种核心网的能耗增长未来可能会超过接入网能耗而成为互联网能耗的主体。目前，运营商希望在提高带宽利用率的同时不会过多的增加网络能耗，即在一定网络能耗的控制下尽可能多地提高网络的带宽利用率。为此，对于多跳路由中能耗的研究就变得十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于多跳路由的弹性光网络频谱分配方法，该方法从网络能耗的角度出发，能够在网络能耗限制下提高网络的频谱资源利用率，进而降低阻塞率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于多跳路由的弹性光网络频谱分配方法，其包括以下步骤：

(1)根据网络拓扑的能耗上限建立多跳路由的跳数阈值模型；

(2)根据跳数阈值模型和频谱连续度选取一组中间多跳节点作为虚拟路由；

(3)为业务进行频谱分配。

具体来说，所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(101)根据网络建立单跳路由的固有能耗模型：

P_固＝P_i+P_ij