CN102420656B - 全光网中频谱资源重构的触发方法及系统 - Google Patents

全光网中频谱资源重构的触发方法及系统 Download PDF

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CN102420656B CN201110374087.5A CN201110374087A CN102420656B CN 102420656 B CN102420656 B CN 102420656B CN 201110374087 A CN201110374087 A CN 201110374087A CN 102420656 B CN102420656 B CN 102420656B
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张�杰
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Abstract

本发明公开了一种全光网中频谱资源重构的触发方法及系统，涉及通信技术领域，该方法包括以下步骤：S1：统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数；S2：根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行步骤S3，否则，在预设时间后，执行步骤S1；S3：对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构。本发明通过提供一种全光网络中频谱重构的触发方法，以统计链路、网络和业务状态为出发点，对是否进行频谱重构进行条件判断，实现全光网中频谱重构的有序进行，实现了在不增加网络不必要负荷的情况下，优化了网络的性能。

Description

全光网中频谱资源重构的触发方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种全光网中频谱资源重构的触发方法及系统。
背景技术
随着现代电信、计算机和因特网技术的飞速发展，语音、数据、视频等业务传输在不断增长，并呈现出灵活高效的趋势。为满足快速增长的业务需求，要求充分利用有限的网络资源。传统波分复用网络采用流量疏导策略来提高网络资源利用率，但是提高的程度有限。频谱灵活光网络采用光正交频分复用技术，一方面，它能够提供各种不同粒度的业务需求，实现灵活的带宽接入；通过调节不同的调制格式，实现高质量的服务需求。另一方面，根据用户实际的带宽需求，分配恰当的频谱资源，充分利用网络的带宽资源，提高网络频谱资源利用率，降低网络的能耗成本，提供高效和绿色的频谱资源效益。然而，由于频谱资源粒度的灵活性引发了新的网络频谱资源利用问题，即频谱碎片问题。所谓频谱碎片是指链路中无法分配给业务使用的可用频谱资源。这些频谱碎片因其不连续而不能分配给新的业务，一旦频谱碎片数量过多引发新业务无法成功建立，就会造成业务的服务阻塞和大量的可用频谱资源浪费。如果通过一定的技术手段将频谱碎片整合成连续的频谱资源，则这些频谱碎片资源可以被新到来的业务使用，从而提高业务的接入率，减小业务的阻塞率，实现更高效的频谱资源的利用率。这个整合过程被定义为频谱重构，其核心是将业务已经使用的频谱资源集中化，将未使用的频谱资源连续化，本质上就是对光路径上的某些业务进行频谱重分配。
频谱重构一方面提高了频谱资源的利用率，减小业务阻塞，另一方面必然引起业务的中断，增加业务延迟。所以，频谱重构应在网络业务量较少的时候进行，同时明确业务的优先级，尽量避免较高优先级业务中断，保证其传输质量，达到业务中断造成的影响最小。
传统波分复用网络中未使用频谱重构，即使是使用频谱重构一般也是按固定时间间隔进行循环的频谱重构，这样会对网络增加不必要的负荷，而使网络的性能未得到较大提升。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种全光网络中频谱重构的触发方法，以实现在不增加网络不必要负荷的情况下，优化网络的性能。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种全光网中频谱资源重构的触发方法，包括以下步骤：
S1：统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数；
S2：根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行步骤S3，否则，在预设时间后，执行步骤S1；
S3：对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构。
优选地，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin，λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则步骤S2中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜M
其中，
Figure BDA0000111100190000031
F为链路及网络的频谱规整度，为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值，M为第一预设阈值。
优选地，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构，
Ci＜A
其中，A为第二预设阈值。
优选地，若在全光网的网络拓扑为G(V，E)，V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为
Figure BDA0000111100190000033
，业务使用的最高波长为，在区间[
Figure BDA0000111100190000035
]，频谱间隙的个数为kj，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜F1
其中，
Figure BDA0000111100190000036
F为链路及网络的频谱规整度，F1为第三预设阈值，公式中
Figure BDA0000111100190000037
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，
Figure BDA0000111100190000038
为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。
本发明还公开了一种全光网中频谱资源重构的触发系统，包括：
规整度统计模块，用于统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数；
判断模块，用于根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行重构模块，否则，在预设时间后，执行规整度统计模块；
重构模块，用于对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构。
优选地，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin，λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则判断模块中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜M
其中，
Figure BDA0000111100190000041
F为链路及网络的频谱规整度，
Figure BDA0000111100190000042
为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值，M为第一预设阈值。
优选地，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构，
Ci＜A
其中，A为第二预设阈值。
优选地，若在全光网的网络拓扑为G(V，E)，V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为
Figure BDA0000111100190000043
，业务使用的最高波长为
Figure BDA0000111100190000044
，在区间，频谱间隙的个数为kj，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜F1
其中，
Figure BDA0000111100190000051
F为链路及网络的频谱规整度，
Figure BDA0000111100190000052
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，
Figure BDA0000111100190000053
为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，F1为第三预设阈值，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。
(三)有益效果
本发明通过提供一种全光网络中频谱重构的触发方法，以统计链路、网络和业务状态为出发点，对是否进行频谱重构进行条件判断，实现全光网中频谱重构的有序进行，实现了在不增加网络不必要负荷的情况下，优化了网络的性能。
附图说明
图1是按照本发明一种实施方式的全光网中频谱资源重构的触发方法的流程图；
图2是某个业务传输路径上的光纤链路的频谱规整度示意图；
图3是对某个业务进行频谱资源重构的流程图；
图4是某个全光网中的网络拓扑图；
图5为图4所示的各链路的频谱分配状态；
图6为图5中的业务3释放后，各个链路的频谱状态；
图7为对图6进行频谱资源重构后，各个链路的频谱状态。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是按照本发明一种实施方式的全光网中频谱资源重构的触发方法的流程图，参照图1，本实施方式的方法包括以下步骤：
S1：统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数；
S2：根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行步骤S3，否则，在预设时间后，执行步骤S1；
S3：对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构。
为解决某个业务传输路径上的光纤链路在资源杂乱程度较大的问题，优选地，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin，λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则步骤S2中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜M
其中，
Figure BDA0000111100190000061
(F为链路及网络的频谱规整度，F值越小，说明业务的频谱资源的分布越乱)，
Figure BDA0000111100190000062
为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值，M为第一预设阈值；
参照图2，其中(a)(b)(c)(d)(即依次对应图中的“a”、“b”、“c”、“d”)表示四条不同的光纤链路上业务使用频谱资源的状态。其中，(a)(b)两条链路上业务频谱占已使用频谱资源的比例为3/4，(c)(d)两条链路上业务频谱占已使用的频谱资源的比例为1/2，而(a)(c)两条链路上的频谱空隙数为2，(b)(d)两条链路上的频谱空隙数为4。经过计算得出，(a)(b)(c)(d)四条链路的频谱规整度分别为6/16，3/16，4/16，2/16。这非常符合我们的初衷，即(d)链路上的频谱空隙所占比例较高，空隙数目也较多，得到的规整度值F较小，重构的必要性也就相对较高；而(a)链路上的频谱空隙所占比例较小，空隙数目也较少，得到的规整度值F就比较大，相对其他3条链路的频谱资源状态来说，其重构的必要性也就较低。
为解决全光网中业务间空隙数过小的问题，优选地，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构(具体过程参照图3，业务进行频谱资源重构的原则为将此业务的频谱搬移到左侧的频谱空隙处，图3中，N为业务总数，++i为自加运算，在判断++i＜＝N时，i的值并不改变，在判断为是后，才进行自加)，
Ci＜A
其中，A为第二预设阈值；
图4是某个全光网中的网络拓扑图，参照图4，设在图4所示的全光网中的业务分布如表1所示(表1中的A-B即为图4中的“AB”，B-C即为图4中的“BC”，A-C即为图4中的“AC”)：
  业务   源宿   路径   大小(子载波)
  1   A-B   A-B   4
  2   A-B   A-C-B   1
  3   B-C   B-C   2
  4   A-B   A-B   2
  5   B-A   B-C-A   2
  6   A-B   A-C-B   2
表1
图5为图4所示的各链路的频谱分配状态，查找图5，业务6到来时，首先判断最短路径A-B，但A-B上并没有与其大小匹配的空隙，则继续判断次短路径A-C-B，次短路径上存在匹配空隙，则将业务6安排在次短路径上传输。
图6为图5中的业务3释放后，各个链路的频谱状态。此处假定第二预设阈值A＝5，业务3所占用的链路A-C和链路A-B，在业务3处形成空隙，判断是否需要对业务进行重构，链路A-C中业务2左侧空隙数为0，右侧空隙数为2，二者之和小于5，则对业务2进行重构，但由于业务2已经处于频谱最前端，因此，搬移后所处位置与原位置相同；业务6左侧空隙数为2，右侧空隙数为1，二者之和小于5，对业务6进行重构，将业务6搬移至左侧的空隙处；业务5左侧空隙数为3(业务6搬移后)，右侧孔隙数为无穷大，二者之和大于5，因此无需重构，链路B-C与链路A-C的处理方法相同。
图7为对图6进行频谱资源重构后，各个链路的频谱状态。业务6搬移至其左边的频谱空隙处，业务6之前左右的空隙数现整合为1个。
优选地，若在全光网的网络拓扑为G(V，E)，V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为
Figure BDA0000111100190000081
，业务使用的最高波长为
Figure BDA0000111100190000082
，在区间
Figure BDA0000111100190000083
，频谱间隙的个数为kj，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜F1
其中，
Figure BDA0000111100190000084
(F为链路及网络的频谱规整度，F值越小，说明全光网中的频谱杂乱程度越高)，
Figure BDA0000111100190000091
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，
Figure BDA0000111100190000092
为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，F1为第三预设阈值，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。
本发明还公开了一种全光网中频谱资源重构的触发系统，包括：
规整度统计模块，用于统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数；
判断模块，用于根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行重构模块，否则，在预设时间后，执行规整度统计模块；
重构模块，用于对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构。
优选地，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin，λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则判断模块中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜M
其中，F为链路及网络的频谱规整度，
Figure BDA0000111100190000094
为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值，M为第一预设阈值。
优选地，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构，
Ci＜A
其中，A为第二预设阈值。
优选地，若在全光网的网络拓扑为G(V，E)，V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为，业务使用的最高波长为，在区间[
Figure BDA0000111100190000103
]，频谱间隙的个数为kj，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，
F＜F1
其中，
Figure BDA0000111100190000104
F为链路及网络的频谱规整度，
Figure BDA0000111100190000105
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，F1为第三预设阈值，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。
本发明以统计链路、网络和业务状态为出发点，对是否进行频谱重构进行条件判断，实现全光网中频谱重构的有序进行，实现了在不增加网络不必要负荷的情况下，优化了网络的性能。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种全光网中频谱资源重构的触发方法，其特征在于，包括以下步骤： 
S1：统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数； 
S2：根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行步骤S3，否则，在预设时间后，执行步骤S1； 
S3：对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构； 
其中，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin,λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则
Figure FDA0000469990630000011
F为链路及网络的频谱规整度，
Figure FDA0000469990630000012
为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值； 
其中，若在全光网的网络拓扑为G（V，E），V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为
Figure FDA0000469990630000013
业务使用的最高波长为
Figure FDA0000469990630000014
在区间
Figure FDA0000469990630000015
频谱间隙的个数为kj，则
Figure FDA0000469990630000016
F为链路及网络的频谱规整度，F1为第三 预设阈值，公式中
Figure FDA0000469990630000021
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。 
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若在全光网的一根光纤链路中，则步骤S2中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是， 
F＜M' 
其中，M'为第一预设阈值。 
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构， 
Ci＜A 
其中，A为第二预设阈值。 
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若在全光网的网络拓扑为G（V，E），V为所述网络拓扑中的节点，则步骤S2中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是， 
F＜F1 
其中，F1为第三预设阈值。 
5.一种全光网中频谱资源重构的触发系统，其特征在于，包括： 
规整度统计模块，用于统计全光网中当前光纤链路及网络的频谱规整度及业务左右两侧的空隙数； 
判断模块，用于根据所述频谱规整度及业务左右两侧的空隙数判断是否对当前光纤链路及网络进行频谱资源重构，若是，则执行重构 模块，否则，在预设时间后，执行规整度统计模块； 
重构模块，用于对当前链路及网络或当前链路及网络中的业务进行频谱资源重构； 
其中，若在全光网的一根光纤链路中，假设存在N个业务，第i个业务使用的资源为si，全部业务中使用的最低波长为λmin，使用的最高波长为λmax，在[λmin,λmax]区间中，频谱间隙的个数为k、且大于0，则F为链路及网络的频谱规整度，
Figure FDA0000469990630000032
为链路及网络中业务频谱资源与链路占用频谱资源的比值； 
其中，若在全光网的网络拓扑为G（V，E），V为所述网络拓扑中的节点，E为所述网络拓扑中连接所述节点的光纤链路，假设所述全光网中已经存在N个业务，其中第i个业务使用的频谱资源为si，经过的跳数为Ti，对于某一条光纤链路Ej中，业务使用的最低波长为
Figure FDA0000469990630000033
业务使用的最高波长为
Figure FDA0000469990630000034
在区间
Figure FDA0000469990630000035
频谱间隙的个数为kj，则F为链路及网络的频谱规整度，F1为第三预设阈值，公式中
Figure FDA0000469990630000037
为全光网中业务资源占全光网总资源的比例，
Figure FDA0000469990630000038
为每条光纤链路上平均的空隙个数的倒数，M为全光网中的光纤链路总数，N为业务最大跳变数。 
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，若在全光网的一根 光纤链路中，则判断模块中，通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是， 
F＜M' 
其中，M'为第一预设阈值。 
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，若在全光网的光纤链路中的某个业务刚离去时，统计所述光纤链路中的其他业务的左右两侧频谱空隙数，假设第i个业务的左右两侧频谱空隙数为Ci，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是，并处理所对应的业务进行频谱资源重构， 
Ci＜A 
其中，A为第二预设阈值。 
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，若在全光网的网络拓扑为G（V，E），V为所述网络拓扑中的节点，则判断模块中通过下式来判断是否需要进行频谱资源重构，若满足下式则判断为是， 
F＜F1 
其中，F1为第三预设阈值。 
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