CN103797738A - 波分复用光网络中的光谱容量的分配 - Google Patents

Abstract

一种用于在WDM光网络上分配光谱容量的方法，包括：提供（4）连接需求的组；定义适于透明地载送光信号的候选光路径的组；针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率；计算（6）针对每个连接需求的相应空间路径；针对每个候选光路径，确定与候选光路径匹配的连接需求，并且根据将利用其最高可容许光谱效率而针对匹配连接需求的总容量使用的光谱资源与将利用其参考光谱效率而针对匹配连接需求的总容量使用的光谱资源之间的差来计算其（12）光谱资源节省；选择（14）并分配光谱资源给具有最高可容许光谱资源节省的候选光路径；去除（14）所选候选光路径并迭代至确定匹配连接需求的步骤。

Description

波分复用光网络中的光谱容量的分配

技术领域

本发明涉及波分复用（WDM）光网络的技术领域，并且更具体地涉及用于在此类网络中分配光谱容量的方法。

背景技术

在核心和城域光网络中，由光信号来发送数据，该光信号在具有由国际电信联盟（ITU）标准化的等于400GHz、200GHz、100GHz或50GHz的规则信道空间的光频率的规则格栅（grid）上对准。最短信道空间对应于较高光谱效率，并且因此使得可以传输更多容量。那些信道空间还对应于诸如沿着光纤的传播期间的非线性损伤之类的最有的害物理劣化。滤波和隔离问题也引起透明光网络节点中的光信号的劣化。格栅标准化对于光透明性而言是方便的，因为其使得更容易在没有电子域中的代价很高的转换的情况下以透明方式跨光节点在网络链路之间传递光信号。

与带宽灵活的波长选择交换机的可用性相组合的用于高数据速率传输的相干检测的最近发展引起对具有非标准信道间隔的光传输的兴趣。

US2006/251419描述了一种用以在由光链路耦合的节点的光网络中从第一节点向第二节点分配带宽的方法。该方法通过接受来自最终用户的请求开始，该最终用户请求第一节点与第二节点之间的虚拟路径。该虚拟路径具有与其相关联的带宽要求。第一和第二节点之间的物理路径选自许多此类物理路径。服务提供商然后确定物理路径是否具有足够的可用带宽以满足所请求虚拟路径的带宽要求。重复选择物理路径并确定用于物理路径的可用带宽的步骤，直至发现可接受物理路径或者已选择了多个物理路径中的每一个。如果发现可接受物理路径，则分配可接受物理路径。

GB2329291描述了能够扩展订户的数目的波分复用光纤订户网络。在光纤订户网络的中央局中执行用于所请求服务的带宽分配方法。如果接收到服务请求信号，则交换控制器确定订户群的每个光波长的可用剩余带宽，从第一光波长到最后光波长。其确定每个波长上的所检测剩余带宽是否宽于或等于服务请求带宽，直至识别到具有足够剩余带宽的波长。当用于任何一个订户光波长的可用带宽等于或宽于所请求服务带宽时，交换的控制器分配所请求带宽以向请求订户提供所请求服务。

US2003/072052描述了一种用以在网络中分配波长以便优化到核心网络的无阻塞业务吞吐量的光波长分布方法。网络基于特定波长的光载波的分配来提供网络端到端传输，并实施适当的光载波的分布以跨网络实现所需的端到端波长路径连接。

发明内容

在实施例中，本发明提供了一种用于在WDM光网络中分配光谱容量的方法，该WDM光网络包括由多个光链路连接的多个光交换节点，该方法包括：

-提供一组连接需求，连接需求包括源节点、目的地节点和需要在源节点与目的地节点之间发送的容量，

-定义光网络内的候选光路径的组，候选光路径包括入口节点、出口节点和适于透明地从入口节点向出口节点载送光信号的一个或多个光链路的序列，

-针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率，

-根据光链路的可用光谱容量并且在使用参考光谱效率来满足连接需求的假设下计算针对连接需求的子集的相应空间路径，

-针对每个候选光路径，确定连接需求的子集中的与候选光路径匹配的连接需求，其中匹配连接需求具有空间路径，该空间路径包括候选光路径的一个或多个链路的整个序列，并且根据通过使用候选光路径的最高可容许光谱效率而将针对候选光路径的匹配连接需求的总容量被使用的光谱资源与通过使用参考光谱效率而将针对候选光路径的匹配连接需求的总容量被使用的光谱资源之间的差来计算候选光路径的光谱资源节省，

-将具有最高可容许光谱资源节省的候选光路径选择为将要建立的光路径，并且根据匹配连接需求的总容量和所选候选光路径的最高可容许光谱效率来向所选候选光路径分配光谱资源，

-从候选光路径的组中去除所选候选光路径并且迭代至确定针对剩余候选光路径的匹配连接需求的步骤。

根据实施例，此类方法可以包括以下特征中的一个或多个。

在实施例中，该方法还包括：

-针对与将要建立的光路径匹配的每个连接需求，将连接需求的已分配子路径定义为连接需求的空间路径的与将要建立的光路径的一个或多个链路的整个序列相对应的一部分，

-针对剩余候选光路径，在连接需求具有已分配子路径的附加条件下更新匹配连接需求的确定，其中已分配子路径包括剩余候选光路径的一个或多个链路，不是用于剩余候选光路径的匹配连接需求。

在方法的实施例中，确定用于候选光路径的匹配连接需求的步骤还包括：

-定义用于子集的每个连接需求的第一再生计数器，

-作为对于其而言连接需求是匹配连接需求的将要建立的光路径的数目的函数来将第一再生计数器递增，

-将连接需求的未分配子路径确定为连接需求的空间链路的一部分，其不包括对于其而言连接需求是匹配连接需求的将要建立的所述光路径的任何链路，

-通过借助使用参考光谱效率来估计未分配子路径上的再生的数目而确定连接需求的第二再生计数器，以及

-针对子集中的每个连接需求，根据第一和第二再生计数器来计算虚拟再生数目，

其中被增加为变得高于特定阈值的虚拟再生数目所针对的连接需求不是针对候选光路径的匹配连接需求。在该方法的实施例中，通过使用参考光谱效率，根据沿着连接需求的未分配子路径的估计物理损伤来计算虚拟再生数目。在实施例中，该方法还包括：

根据沿着连接需求的空间路径的估计物理损伤来计算针对连接需求的再生的最小数目，并且根据再生的最小数目来计算阈值。在本方法的实施例中，线性地根据再生的最小数目来进行阈值的计算。

在该方法的实施例中，根据误比特率要求来进行针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率的步骤。在该方法的实施例中，根据沿着候选光路径的链路的序列的估计物理损伤来进行针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率的步骤。

在该方法的实施例中，根据从有效长度、交叉光网络节点的等效长度、残余色散、累计带内串扰和沿着链路的序列的累积非线性效应的估计水平之中选择的参数来估计物理损伤。

在该方法的实施例中，利用基于最短距离路径的负载均衡路由过程来进行计算针对连接需求的子集的相应空间路径的步骤。

在该方法的实施例中，通过针对未经历例如光谱阻塞之类的阻塞条件的尽可能多的连接需求而计算空间路径来定义连接需求的子集。

在该方法的实施例中，进一步根据候选光路径的链路的成本参数来进行候选光路径的光谱资源节省的计算。在该方法的实施例中，参考光谱效率被关联至参考信道间隔与参考信号调制方案的组合，并且光谱资源节省被计算为整数个参考信道空间。在该方法的实施例中，最高可容许光谱效率被关联至最低可容许信道间隔的组合，并且还根据最低可容许信道间隔并且根据适于减轻将要建立的光路径之间的非线性相互作用和/或串扰的附加保护波段宽度来计算光谱资源节省。

在该方法的实施例中，该方法还包括：

选择连接需求的第二子集，连接需求的第二子集包含未被包括在连接需求的第一子集中的连接需求，

通过折减分配给将要建立的光路径的光谱资源来更新光链路的可用光谱容量，

将候选光路径的组重新初始化，

并且从针对连接需求的第二子集计算相应空间路径的步骤开始迭代该方法。

本发明还提供了一种包括计算机可执行指令的计算机程序，该计算机可执行指令使计算机执行上述方法中的一个方法。

本发明的各方面基于如下思想：提供一种用于通过将也称为‘弹性信道间隔’（ECS）的非标准、规则或不规则光频率格栅与网络节点的透明性高效地组合来分配光谱容量的方法。ECS对应于网络链路中的信道间隔的ad-hoc调谐。

本发明的基本思想是通过在将每个连接所需的再生器的平均数目保持在合理极限下的同时使用弹性信道间隔，来与给定拓扑结构相对应地并且针对连接需求的给定集合而增加WDM网络的整个容量。

本发明的各方面是基于如下思想：针对每个连接，根据此连接必须桥接的距离来实现信道间隔的特定调整。

本发明的各方面是基于如下观察：核心、城域核心和城域网可以遍布于大的地理区域并包含几十个网络节点。当节点的数目如此大时，如果使用依据连接波长分配的常规连接，则具有在具有相同链路、入口节点和出口节点的相同光路径中传播的许多连接的概率减小。

相反，本发明的基本思想是确定具有从源到目的地的公共空间路径或其空间路径中的公共部分的那些连接需求，并沿着其公共路径或路径部分向同一光路径分配尽可能多的那些连接需求。本文所使用的光路径指的是从入口到出口未经历光电转换的透明光连接。光路径可包括多个相邻波长信道以传输相应连接需求的总容量。通过针对那些波长信道选择高效的信号调制方法和/或光信道间隔，可以最佳利用分配给光路径的光谱资源。

附图说明

参考在下文中以示例的方式参考附图描述的实施例，本发明的这些及其他方面将显而易见并对其进行阐述。

图1是WDM光网络的示意性表示。

图2是示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。

图3是可以关联到连接需求的候选光路径的组合的示意性表示。

图4是标准频率格栅上的标准波长分配的示例。

图5是示出了针对在光路径中配置波长信道的不同方式的、根据传输范围的WDM网络中的最高容许光谱效率的图表。

图6是在标准频率格栅上对准的相应光谱带内的弹性波长分配的示例。

图7是示出了针对波长分配的多个方法的、根据连接需求的数目的阻塞率的图表。

图8是示出了针对波长分配的多个方法的、根据连接需求的数目的每个双向连接的再生器的平均数目的图表。

具体实施方式

图1示出了WDM光网络。通过链路2来连接节点N1至N15。那些链路2传输WDM信号。链路2是双向成对光纤，包括用于从第一节点1向第二节点1传输WDM信号的光纤和用于从第二节点1向第一节点1传输WDM信号的光纤。

连接需求D_k对应于来自客户的对于具有特定容量的一对源和目的地节点之间的连接的请求。可将容量定义为客户想要具有并且可以比特每秒为单位来确定的数据速率。例如，连接需求3是对于节点N1与节点N4之间的确定的容量的请求。

现在将参考图2来描述用于向此类网络中的连接需求集合分配光谱资源的方法。

在初始阶段4中，所有光谱资源被释放且网络被认为是标准的。因此，每个链路具有在光频率的相同规则格栅上对准的相同数目的波长信道N_ch。由于该分配是基于连接需求集合Dk而完成的，所以连接需求的初始列表被定义为初始连接需求集合D_k，表示为demand（0）。在一个光波长信道的粒度上考虑连接需求。出于该目的，假设已完成了在较低粒度水平上的准备。

出于路由计算的目的，首先考虑具有标准频率格栅和参考调制速率的参考网络。图4图示出保持在标准频率格栅上对准的波段内部的波长分配。每个信号21被分配给光谱缝隙（slot）20。光信号以每波长信道100Gb/s的参考速率被调制。然而，此调制速率并不是限制性的，并且可使用任何不同的调制速率作为参考速率。

第一步骤5包括创建将在步骤7中使用的表示为srd（i）的空列表。然后，方法的步骤6包括针对尽可能多的连接需求D_k计算路由。来自初始连接需求集合的每个需求一个接一个地被路由。此路由计算可以用通常的方法来完成，诸如遵循取决于未被先前路由的需求占用的光谱可用资源的最短路径。此外，可以使用负载均衡方法来实现此路由计算。负载均衡方法具有减轻链路的负载之间的不均衡的优点。完成此路由直至不能再对来自初始连接需求集合的连接需求进行路由。每当需求被成功地路由时，其在步骤7中被添加到成功路由的需求的列表srd（i）。剩余连接需求被保持在初始需求集合中以用于步骤6的下一次迭代。索引i表示路由计算步骤6的迭代次数。

在步骤6中，每个链路2保持对通过它被路由的所有连接需求的跟踪。这可以通过存储并更新由相应链路路由的需求列表来完成。

数字8对应于确定该方法的停止的测试且数字10对应于再生器的最小数目的计算。下面将描述那些步骤。

步骤11包括确定候选光路径集合LocalTL和相应的光谱效率。我们将网络中的所有理论上可行的光路径的集合表示为{TL}。然而，如果在步骤6处获得的路由计算已经留下网络的完全未被占用的某些部分，例如由于那些部分中缺少连接需求，则可能已经将某些可行光路径从{TL}排除，即沿着在任何计算的路由中都没有涉及到的链路的那些光路径。LocalTL（n）表示对应于候选光路径集合LocalTL中的索引“n”的一个候选光路径。从步骤11至步骤15，抑制了对具有标准频率格栅和参考调制速率的参考网络的限制。替代地，相对于信号调制方案和/或信道间隔引入了自由度。候选光路径集合包括可在网络中使用的所有可能候选光路径。候选光路径对应于WDM信号可以透明地覆盖的一系列的一个或多个链路。在步骤12期间，每个候选光路径LocalTL（n）被关联到srd（i）中的如下连接需求，该连接需求从称为入口节点的其第一节点直至称为出口节点的其最后节点穿过候选光路径。

鉴于在网络中引入的自由度，针对每个候选光路径确定最高可容许光谱效率。此最高容许光谱效率是基于物理损伤而计算的，并且可以以比特/（秒×赫兹）为单位来确定。

最高光谱效率对应于一对信道间隔和信号调制方案。事实上，光路径应满足一定的传输质量要求。因此，根据物理损伤、即残余色散、累计带内串扰和沿着链路序列的累积非线性效应的估计水平来确定满足传输质量要求的信道间隔和信号调制方案的最高效的配对。可以将物理模型用于例如根据光纤类型、光纤长度、光节点的等效长度等来估计此类物理损伤。由G.Bosco等人在Journal of LightwaveTechnology,Vol.29,n°1,2011年1月，第53页的“On the Performanceof Nyquist-WDM Terabit Superchannels Based on PM-BPSK,PM-QPSK,PM-8QAM or PM-16QAM Subcarriers”中描述了那些物理模型中的一个。因此，可以根据此类模型针对每个候选光路径推导出最高可容许光谱效率和相应的成对信道间隔和信号调制方案。图5示出了针对如在表1中列出的网络的不同配置的、根据候选光路径覆盖的距离的最高光谱效率的图表。此图表来源于G.Bosco等人在JLT,Vol.29,n°1,2011年1月，第53页的“On the Performance of Nyquist-WDM TerabitSuperchannels Based on PM-BPSK,PM-QPSK,PM-8QAM orPM-16QAM Subcarriers”。本文所使用的网络配置指的是在网络中引入的自由度的定义。

表1

知道候选光路径的长度和网络配置，可用此图表来针对每个候选光路径确定最高可容许光谱效率。

步骤14包括选择对应于最高光谱资源节省的透明光路径。可在节省的参考信道空间的数目方面确定此光谱资源节省。光谱资源的节省是由在网络中引入的自由度产生的，即，使用更低信道间隔作为参考信道空间和/或使用更高效的调制方案作为参考调制方案。

出于该目的，在步骤12中进行计算以计算SL（n），其指示沿着每个候选光路径LocalTL（n）可以节省多少个参考信道空间。“n”索引表示该集合LocalTL中的各候选光路径localTL（n）。首先，确定与相应候选光路径匹配的连接需求。匹配连接需求对应于如下连接需求，针对该连接需求的候选光路径所覆盖的一系列链路被包含在被路由的连接需求的空间路径中。作为示例，可以通过控制由形成候选光路径的每个相应链路2路由的所有需求列表中存在哪些连接需求来确定匹配连接需求。结果得到的针对相应候选光路径的匹配连接需求的数目被表示为Ch（n），其中“n”是相应候选光路径在集合LocalTL中的索引。

其次，针对每个候选光路径，根据发送如下匹配连接需求所占用的整个波段所需的参考信道空间的最小数目来确定节省参考信道空间SL（n）的最高数目，该匹配连接需求与具有对应于最高光谱效率的信道间隔和调制方案的所选候选光路径相关联。

图6是在标准频率格栅上对准的波段22内的弹性波长分配的示例。波段22包括相应连接需求的多个信号21。波段22由对应于最高光谱效率的许多相邻光谱缝隙组成，这些相邻光谱缝隙占用等于整数个参考信道空间的总宽度。

整数个参考信道空间中的波段宽度的此表示有利地保持该方法符合标准WSS。事实上，WSS能够在光学上沿着链路2的序列路由相应波段，无论每个波段内部的特定信道间隔如何，条件是波段22的边缘保持与WSS的规则光频率格栅对准。

波段22还可以包括与在波段的每侧需要的“波段间”间隙相对应的保护波段宽度，以减轻在相同光纤内传播的相邻波段之间的非线性相互作用和串扰，尤其是如果这些波段具有非常不同的信道间隔的话。

还可根据表示光路径所跨过的链路的重要性的成本系数来修改对节省的参考信道空间的数目的计算。

在步骤13中按照从具有最高至最低节省参考信道空间SL（n）的候选光路径将候选光路径排序。在步骤14中，选择来自已排序的候选光路径的具有最高光谱资源节省的候选光路径作为将要建立的光路径，即向其分配光谱资源。

更新构成将要建立的光路径的所有双向传输链路的可用光谱容量以得到所选候选光路径的节省参考信道空间。因此，如果将其视为在路由计算步骤中被完全占用，则可释放多个信道空间，并且因此其可用于尚未被路由的其他连接需求。

还从由构成所选候选光路径的各链路2所路由的需求列表中去除与所选候选光路径匹配的连接需求。

同时地，向此候选路径分配构成所选候选光路径的链路的光谱资源。因此，在具有可以在格栅上的多个参考缝隙上扩展的带宽的超信道即波段22中将所有匹配连接需求重新集中在一起。

从候选光路径集合LocalTL中去除所选候选光路径。

如箭头16和测试15所指示的，用所选候选光路径在其中被去除的候选光路径集合LocalTL来重复步骤12、13和14。因此，该候选光路径集合在步骤12、13和14的每次迭代时被减少一个候选光路径。重复步骤12、13和14直至来自被成功路由的需求的列表srd（i）的每个连接需求的整个空间路径被关联至将要建立的光路径的已分配光谱资源。

如箭头17所指示的，该方法然后返回至步骤6以通过使用在步骤14期间释放的网络资源来路由先前被拒绝的连接需求，需求（i+1）。例如，那些连接是在步骤6中由于缺乏光谱资源而被拒绝的连接。

对返回至第一步骤6的循环17进行重复直至连接需求的初始列表中的所有连接需求都被路由，或者如果步骤14不能再释放足够的光谱资源以用于接受任何附加连接需求并为其计算路由，如测试8和步骤9所示的那样。

图2中未示出的下一步骤包括超信道的具体分配。此步骤将沿着光传输窗口被规则地间隔开的相应光缝隙关联到每个超信道。

现在将参考图3说明在非常简单的情况下，利用上述方法对连接需求的子集进行的连续重复的示例。所考虑的WDM光网络包括被三个链路2连续地链接的四个节点N1、N2、N3和N4。对包括仅一个连接需求3的连接需求子集进行迭代。连接需求3（D1）是对于节点N1与节点N4之间的特定容量的请求。

在步骤6中，在节点N1、N2、N3和N4之间沿着连续链路LN1、LN2和LN3路由连接需求3。每个链路具有由此链路路由的连接需求列表。由于在LN1、LN2和LN3中路由连接需求，所以连接需求3被添加到对应于那三个链路的列表。

在步骤11中，确定候选光路径的集合。候选光路径的该集合包括可在网络中使用的所有可能候选光路径的列表。那些候选光路径是TL1、TL2、TL3、TL4、TL5和TL6。

在步骤12中，针对每个候选光路径确定匹配连接需求。如果连接需求的未分配子路径包括构成候选光路径的每个链路，则该连接需求是针对该候选光路径的匹配连接需求。

在这里，在N1与N4之间的所有链路中路由连接需求3，因此连接需求3是针对每个候选光路径的匹配连接需求。

该方法还在步骤14中选择具有最高可容许光谱资源节省的候选光路径。在本示例中，我们假设选择了TL3。所选候选光路径被视为将要建立的光路径，并且候选光路径TL3从候选光路径集合中被去除。

另外，由于对候选光路径TL3的选择，连接需求3从由链路LN3路由的连接需求的列表中被去除。

该方法然后迭代回到确定匹配连接需求的步骤7并针对每个剩余候选光路径执行该步骤。因此，在此第二次迭代中，由于在第一次迭代中去除了候选光路径TL3，所以现在针对候选光路径集合TL1、TL2、TL4、TL5和TL6确定匹配连接需求。

连接需求3不再在由链路LN3路由的连接需求列表中，因为链路LN3现在对应于连接需求3的已分配子路径。此外，因为链路LN3参与候选光路径TL5和TL6，所以连接需求3不再被视为针对候选光路径TL5和TL6的匹配连接需求。因此，需求3作为匹配连接需求所针对的候选光路径现在是TL1、TL2和TL4。

再次地，该方法选择具有最高可容许光谱资源节省的候选光路径。在此第一示例中，我们假设其为TL4。所选候选光路径被视为将要建立的光路径。候选光路径TL4从候选光路径集合中被去除，并且连接需求3从由对应于候选光路径TL4的链路LN1和LN2路由的连接需求列表中被去除，因为链路LN1和LN2现在对应于连接需求3的已分配子路径。

该方法终止，因为由任何链路路由的连接需求的列表中不再有任何连接需求，即其不再保持针对任何连接需求的任何未分配子路径。结果得到的将要建立的连续光路径是TL4和TL3。

作为第二示例，我们假设所选候选光路径在第二次迭代中是TL1：TL1从候选光路径集合中被去除，并且连接需求3从LN1的路由需求列表中被去除。

该方法迭代回到确定匹配连接需求的步骤12，因为在链路LN2的路由需求列表中仍存在连接需求。所考虑的候选光路径现在是TL2、TL4、TL5和TL6。所有构成链路都在其相应的路由的连接需求列表中包括连接需求3的唯一候选光路径是TL2。事实上，在链路LN1和LN3的路由需求列表中不再存在连接需求。链路LN1和LN3是连接需求3的已分配子路径，其被包括在候选光路径TL4、TL5和TL6中。因此候选光路径TL4、TL5和TL6与连接需求3不匹配。连接需求3仅与候选光路径TL2匹配。

因此，TL2在第三次迭代中被选作将要建立的光路径。将要建立的连续光路径变成TL1、TL2和TL3。

在图3中，再生器23被标示为复选框。上述简单示例显示不同数目的再生器将根据哪些候选光路径被选作将要建立的光路径而被用于给定连接需求：一个再生器用于TL4和TL3的选择，两个再生器用于TL1、TL2和TL3的选择。

可期望控制在选择光路径时使用的再生器23的平均数目。事实上，再生器是昂贵且耗费功率的光电子设备。

为了该目的，在步骤10中根据通过在步骤6中路由连接需求而发现的空间路径来针对每个路由连接需求D_k估计满足连接需求所需的再生器的最小数目MinRegk。

定义函数OverRegen[x]。在步骤12中，如果满足连接需求所需的所致再生器数目对于此连接而言并不意味着再生器多于阈值OverRegen[MinRegk]，则连接需求是针对给定候选光路径的匹配连接需求。此所致数目被称为虚拟再生数目。如果此条件并不是真的，则连接需求不是匹配连接需求。

为了计算连接需求的虚拟再生数目，应确定连接需求的未分配子路径。未分配子路径是连接需求的空间路径的尚未包括如下将要建立的光路径的任何链路的一部分，该连接需求是针对该将要建立的光路径的匹配连接需求。

根据被关联到连接需求的光路径的数目来计算第一再生计数器。那意味着对于被两个未分配子路径围绕的每个将要建立的光路径而言，计数器被加二，对于被仅一个未分配子路径围绕的每个将要建立的光路径而言，计数器被加一，并且对于未被未分配子路径围绕的每个将要建立的光路径而言，不增加计数器。

第二再生计数器根据物理损伤来估计未分配子路径上的再生数目。

当进行对针对候选光路径的匹配连接需求的确定时，进行对附加再生器的所致数目的确定，即通过如果候选光路径被选作将要建立的光路径，则第一计数器将被增加多少再生器。

如果候选光路径被连接需求的两个未分配子路径围绕，则附加再生器的所致数目等于二，如果候选光路径被仅一个未分配子路径围绕，则等于一，并且对于未被未分配子路径围绕的候选光路径而言等于零，不增加计数器。另外，如果候选光路径被选作将要建立的光路径，则更新第二再生计数器以作为剩余未分配子路径上的再生数目的估计。

虚拟再生数目等于第一和第二再生计数器与附加再生器的所致数目的和。

函数OverRegen[x]大于或等于函数f[x]=x。例如，可以将此函数定义为“Ax+B”，其中A和B是恒定的，并且A≥1且B≥0。因此，通过调整函数OverRegen[x]的参数A和B，可以控制接受的额外再生器的数量。此控制避免了每个连接利用数目过多的再生器，并且使得能够控制在网络内部传输的总容量与如此操作所需的再生器的平均数目之间的权衡。

为了举例说明再生器在确定匹配连接需求中的影响，将丰富与上文相同的示例，其中利用两个或更多连接需求：连接需求D2从节点N1被路由到节点N3，并且连接需求D3从节点N2被路由到节点N4。

在第一次迭代的步骤12中，为了确定匹配连接需求，确定将二进制信息与每个可能的成对候选光路径和连接需求相关联的表。表2是此类关联表的示例。

表2

	D1	D2	D3
				TL1	1	1	0
TL2	1	1	1
				TL3	1	0	1
TL4	1	1	0
				TL5	1	0	1
TL6	1	0	0

例如，在以上表中，表的字段中的每个“1”意指与此字段有关的候选光路径的所有链路路由与此字段有关的连接需求。

在此步骤中选择候选光路径之后，对每个剩余候选光路径进行测试以查看所选候选光路径是否与相应候选光路径相交。依据相交，应理解的是所选候选光路径的至少一个链路被与相应候选光路径共享。

然后更新二进制信息。在上述表中，通过将关于与所选光路径相交的候选光路径的值设置成零来更新所选光路径的匹配连接需求的列。已修改表在第二次迭代中被用来确定针对剩余候选光路径的匹配连接需求。

例如，在第一次迭代中选择TL3且其具有两个匹配需求D1和D3。TL3与TL6和TL5相交。因此，行TL5和TL6与列D1和D3之间的字段被设置成零。结果，由表3说明了将在第二次迭代中使用的表。

表3

	D1	D2	D3
				TL1	1	1	0
TL2	1	1	1
				TL4	1	1	0
TL5	0	0	0
				TL6	0	0	0

当考虑到由对候选光路径的选择所致的再生器23的数目时，现在将描述在根据图3的示例中所述的连续迭代的示例。

再生器是位于链路之间的网络设备。再生器在两个透明光路径之间重新生成光信号。

基于沿着对连接需求进行路由的步骤6中所确定的空间路径的估计物理损伤来估计最小再生数目。在这种情况下，我们假设最小数目是零，其意味着连接需求3短到足以能够仅使用一个光路径来满足。基于最小再生数目来计算阈值。

在本示例中，该阈值是再生器的最小数目加一。因此该阈值现在等于一。

在该方法中添加附加条件以确定步骤12的匹配连接需求：由用于候选光路径的连接需求的可能匹配所致的虚拟再生数目不应高于阈值。还基于由候选光路径所致的再生器数目（如果该候选光路径成为将要建立的光路径的话）和满足未被包括在已选择的将要建立的光路径中的部分连接需求所需的再生器的估计数目来计算虚拟再生数目。

例如，当测试连接需求3是否是用于候选光路径TL2的匹配连接需求时，考虑到用候选光路径TL2来满足连接需求3将意味着在TL2的两端都使用再生器。然后，虚拟再生数目将高于阈值。因此，测试结果是连接需求3不是针对TL2的匹配连接需求。

因此，在第一次迭代中，连接需求3仅是针对TL1、TL3、TL4、TL5和TL6的匹配连接需求。

假设TL3在第一次迭代中被选作将要建立的光路径，则用于连接需求3的再生的第一计数器现在是1。因此，在第二次迭代中，连接需求3不是针对TL2和TL1的匹配连接需求，因为其将意味着再添加一个再生器，并且因此使虚拟再生数目等于二并且因此大于阈值。因此，连接需求3在通过循环16的第二次迭代中仅是针对TL4的匹配连接需求。

用此附加条件，在第一步骤中选择TL3的唯一可能性是在第二步骤中选择TL4。因此，实现了不使用超过一个再生器的目的。

现在将把具有对再生器数目的控制的上述分配方法与北欧骨干网的情况下的标准波长分配相比较。

已用数值模拟了光网络。被模拟网络的参数是：

-网络包括34个节点和49个双向WDM链路，

-最短和最长链路是180km和1110km长，

-连接需求的粒度是100Gb/s，

-最大透明范围是1500km，

-业务矩阵的分布是：30%在一跳与二跳之间、30%在三跳与五跳之间、24%在六跳与八跳之间且16%超过八跳。

针对与从随机进行的100个不同的业务分布导出的统计数据有关的多个配置确定连接的平均数目和每个连接的再生器的相应平均数目。连接的平均数目对应于网络可以以1%的平均阻塞率传输的连接需求的平均最大数目。

连接的平均数目越大，资源分配越高效。再生器的平均数目越低，网络越廉价。

在与在规则50GHz ITU格栅上对准的分配相对应的标准配置A上，连接的平均数目是447个连接且再生器的平均数目是每个连接3.6个再生器。

在配置B中，标准信道间隔从50GHz减小至35GHz。由于所有链路采用在35GHz上对准的完全相同的新格栅，所以波长分配复杂性与当前标准配置A相比保持未改变。标准信道间隔的此减小将连接的平均数目增加42.3%并将再生器的平均数目增加31.7%。

在配置G中，网络是不透明的，并且所有光信号在每个节点处用仅与每个链路的长度有关的波长的无格栅分配被再生。结果得到的连接的平均数目相对于标准配置A高出76.5%，并且每个连接的再生器的平均数目高出120.8%。因此，此不透明网络对应于大的总容量，但是以每个连接的所需再生器数目的巨大增加为代价。

配置H支持其中OverRegen[x]=x的上述分配方法。看起来配置H相对于标准配置A将连接的平均数目增加35.3%，并且将再生器的平均数目增加仅2.2%。因此，该方法与配置B和G相比每个连接消耗较少的附加再生器，同时其几乎与配置B一样高效。

可通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来执行上文所述方法。当由处理器提供时，可由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独处理器（其中的某些可以被共享）来提供相应的功能。此外，不应将术语"处理器"或"控制器"的明确使用理解为排他地指代能够执行软件的硬件，并且其可以隐含地包括（在没有限制的情况下）数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）以及非易失性存储器。还可以包括常规和/或自定义的其他硬件。

本发明不限于所述实施例。应将所附权利要求理解为体现本领域的技术人员可想到的所有修改和替换结构，其完全落在这里所阐述的基本教导内容内。

动词“包括”或“包含”及其词形变化的使用不排除除权利要求中所述的那些之外的元件或步骤的存在。此外，在元件或步骤前面的冠词“一”或“一个”的使用不排除多个此类元件或步骤的存在。可借助于硬件以及软件来实现本发明。硬件的同一项可表示多个“装置”。

在权利要求中，不应将放置在括号之间的任何附图标记理解为限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于在WDM光网络中分配光谱容量的方法，所述WDM光网络包括由多个光链路（2）连接的多个光交换节点（1），其特征在于所述方法包括：

-提供连接需求的组（3），连接需求包括源节点（N1）、目的地节点（N4）和需要在所述源节点到所述目的地节点之间发送的容量，

-定义所述光网络内的候选光路径的组，候选光路径包括入口节点、出口节点和适于从所述入口节点向所述出口节点透明地载送光信号的一个或多个光链路的序列（TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6），

-针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率，

-根据所述光链路的可用光谱容量并且在使用参考光谱效率来满足所述连接需求的假设下计算（6）针对所述连接需求的子集的相应空间路径，

-针对每个候选光路径，确定（12）连接需求的所述子集中的与所述候选光路径匹配的所述连接需求，其中匹配连接需求具有空间路径，所述空间路径包含所述候选光路径的一个或多个链路（2）的整个序列，并且根据将通过使用所述候选光路径的所述最高可容许光谱效率而针对所述候选光路径的所述匹配连接需求的总容量被使用的光谱资源与将通过使用所述参考光谱效率而针对所述候选光路径的所述匹配连接需求的所述总容量被使用的所述光谱资源之间的差来计算（12）所述候选光路径的光谱资源节省，

-将具有最高可容许光谱资源节省的所述候选光路径选择（14）为将要建立的光路径，并且根据所述匹配连接需求的所述总容量和选择的所述候选光路径的所述最高可容许光谱效率来向所述选择的候选光路径分配光谱资源，

-从候选光路径的所述组中去除（14）所述选择的候选光路径并且迭代（16）至确定针对剩余候选光路径的所述匹配连接需求的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-针对与将要建立的所述光路径匹配的每个连接需求，将所述连接需求的已分配子路径定义为所述连接需求的所述空间路径的与将要建立的所述光路径的一个或多个链路的所述整个序列相对应的一部分，

-针对剩余候选光路径，在具有已分配子路径的连接需求不是针对所述剩余候选光路径的匹配连接需求的附加条件下更新对所述匹配连接需求的所述确定（12），其中所述已分配子路径包括所述剩余候选光路径的一个或多个链路。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定针对候选光路径的所述匹配连接需求的步骤还包括：

-针对所述子集中的每个连接需求定义第一再生计数器，

-根据将要建立的光路径的数目来增加所述第一再生计数器，所述连接需求是针对将要建立的所述光路径的匹配连接需求，

-将所述连接需求的未分配子路径确定为所述连接需求的所述空间路径的不包括将要建立的所述光路径的任何链路（2）的一部分，所述连接需求是针对将要建立的所述光路径的匹配连接需求，

-通过借助使用所述参考光谱效率来估计所述未分配子路径上的再生的数目而确定所述连接需求的第二再生计数器，以及

-针对所述子集中的每个连接需求，根据所述第一再生计数器和所述第二再生计数器来计算虚拟再生数目，

其中将变为比特定阈值高的所述虚拟再生数目所针对的连接需求不是针对所述候选光路径的匹配连接需求。

4.根据权利要求3所述的方法，其中通过使用所述参考光谱效率、根据沿着所述连接需求的所述未分配子路径的估计物理损伤来计算所述虚拟再生数目。

5.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，还包括：

根据沿着连接需求的所述空间路径的估计物理损伤来计算（10）针对所述连接需求的再生的最小数目，并且根据再生的所述最小数目来计算所述阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中线性地根据再生的所述最小数目来进行所述阈值的所述计算。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率的步骤是根据误比特率要求来进行的。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中针对每个候选光路径定义最高可容许光谱效率的步骤是根据沿着所述候选光路径的链路的所述序列的估计物理损伤来进行的。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中计算针对所述连接需求的子集的相应空间路径（6）的步骤是利用基于最短距离路径的负载均衡路由过程来进行的。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中通过针对未经历阻塞条件的尽可能多的连接需求计算空间路径（6）来定义所述连接需求的所述子集。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中对候选光路径的所述光谱资源节省的所述计算（12）还是根据所述候选光路径的所述链路的成本参数来进行的。

12.根据权利要求1至11所述的方法，其中所述参考光谱效率被关联至参考信道间隔与参考信号调制方案的组合，并且其中所述光谱资源节省被计算为整数个参考信道空间（20）。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中所述最高可容许光谱效率被关联至最高可容许效率信道间隔与最高可容许效率信号调制方案的组合，并且其中所述光谱资源节省还是根据所述最高可容许效率信道间隔并且根据适于减轻将要建立的光路径之间的非线性相互作用和/或串扰的附加保护波段宽度来计算的（12）。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中所述方法还包括：

选择所述连接需求的第二子集，连接需求的所述第二子集包括未被包含在连接需求的第一子集中的连接需求，

通过减少被分配给将要建立的所述光路径的所述光谱资源来更新所述光链路的所述可用光谱容量，

将候选光路径的所述组重新初始化，以及

迭代（17）至计算针对连接需求的所述第二子集的相应空间路径（6）的步骤。

15.一种包括计算机可执行指令的计算机程序，所述计算机可执行指令使计算机执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法。

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