CN104427412B - 一种带宽地图更新的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带宽地图更新的方法及装置，该方法包括：主节点收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并按照其资源占用更新所述相应的资源状态表；根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入新建的带宽地图，生成新带宽地图，并更新所述相应的状态表；通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点。本发明可以在带宽地图计算和更新过程中消除资源冲突，在实现任意节点对间带宽动态分配的同时，可降低丢包率，提高网络业务承载能力。

Description

一种带宽地图更新的方法及装置
技术领域
本发明涉及光网络技术领域，更具体的说，涉及一种子波长全光交换网络，即光突发传送网（Optical Burst Transport Network，简称OBTN）的波长时隙分配和带宽地图更新方法和系统。
背景技术
全球数据流量爆炸式增长，以视频和流媒体业务为代表的新兴业务快速发展，使动态、高带宽和高质量要求的数据业务成为网络流量主体，并驱动网络向分组化演进。在传送网方面，可以看到，从传统的SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）电路交换网络，发展到具备多业务接入功能的MSTP（Multi-Service Transfer Platform，基于SDH的多业务传送平台），并逐步演进至今天的PTN（Packet Transport Network，分组传送网），正是网络流量数据化发展的结果。究其根本，电路交换网络仅能提供刚性的管道和粗粒度交换，无法有效满足数据业务的动态性和突发性需求，而分组交换网络的柔性管道和统计复用特性，是天然适应于数据业务的。然而，目前的分组交换基本上是基于电层处理的，成本高，能耗大，随着流量的快速增长，其处理瓶颈日渐凸显，难以适应未来网络高速、灵活、低成本和低能耗的需要。光网络具备低成本、低能耗和高速大容量的优势，但传统的光电路交换网络（如WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）和OTN（OpticalTransport Network，光传送网）仅能提供大粒度的刚性管道，缺乏电分组交换的灵活性，不能有效的承载数据业务。
在接入网中，GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术一定程度上结合了光层和电层的优势。在下行方向，其采用光层广播的方式，将OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）发送的下行信号通过光分路器分发给各ONU（Optical Network Unit，光网络单元），同时，在下行帧头中携带上行帧的带宽地图，以指示各ONU上行数据的发送时间和长度；在上行方向，各ONU按照带宽地图指示发送数据，经过光耦合器复用至一条波长通道并上传至OLT。这样，GPON一方面具备光层高速大容量和低成本的特点，另一方面，在上行方向上实现了多路数据的光层统计复用，提高了灵活性和带宽利用率。GPON一般采用星形/树形组网拓扑，其工作原理适合承载多点对单点的汇聚型流量（南北流量占主导地位），因此在接入网中获得成功应用和大规模部署。
然而，针对非汇聚型应用场景，如城域核心网和数据中心内部交换网络，东西向流量占比很大，甚至居于主导地位，GPON技术显然是不适合的（东西向流量需要OLT电层转发，且GPON容量有限）。光突发传送网（Optical Burst Transport Network，简称OBTN）采用基于OB（Optical Burst，光突发）的全光交换技术，具备网络任意节点对间光层带宽按需提供和快速调度能力，可实现对各种流量（如南北向突发流量、东西向突发流量等）场景的动态适应和良好支持，能够提升资源利用效率和网络灵活性，同时保留光层高速大容量和低成本的优点，且适用于星形/树形/环形各种网络拓扑。图1为4节点OBTN单向环形网络示意图，每个节点配置一对快速可调谐突发发射机和快速可调谐突发接收机（可扩展为多个），整网有两个波长作为数据通道，一个波长作为控制通道，节点A为主节点。OBTN技术特征简述如下：
（1）数据通道中最基本的传输单元为OB。OB间有保护时间作为间隔，若干OB组成一个数据帧，不同波长通道的相应OB帧和OB时隙起始位置需要对齐。数据通道采用突发光接收机/发射机，突发数据在源宿节点对间是光层直传，不需要中间节点作电层转发。源端需要将客户侧数据包汇聚并封装至OB发送。
（2）控制通道与数据通道相分离。OBTN采用独立的波长通道承载控制信息，其中包括OAM（Operations Administration and Maintenance，操作维护管理）信息、用于搜集各节点带宽请求的带宽报告和指示各节点发送/接收数据的带宽地图，且控制帧先于对应的数据帧发送。控制通道可以采用普通的光接收机/发射机作为收发设备，在每个节点都进行电域处理，以接收和更新相应控制信息。控制帧与数据帧的时序关系如图2所示。
（3）采用快速可调谐光器件实现基于OB的全光交换。OBTN节点可以快速调节（ns（纳秒）级）发射机/接收机的发射/接收波长，以根据带宽地图选择相应的波长和OB时隙进行突发数据发送/接收，以实现基于OB的全光交换。
（4）流量感知的实时光层资源调度。OBTN采用集中式控制方式，各从节点通过控制帧周期性上报带宽请求至主节点，主节点根据当前资源状态和带宽分配策略进行波长和OB时隙分配，并将分配结果记入带宽地图，再由控制帧分发至各从节点，以根据流量需求实现光层资源快速调度。
然而，由于突发数据包在源宿节点对间光层直传，而不进行电处理，因此受到波长一致性和时隙一致性的约束。如图1，节点A发往节点D的一个突发数据包，在节点A由带宽地图指定在波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙上路，由于光层直传，且没有波长变换器和光缓存（波长变换器成本高昂，对信号质量有严重影响；光缓存技术未突破），在经过节点B、节点C至节点D下路时，此突发数据包必须也占用波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙，而不能更改波长和时隙位置。更进一步，由于波长时隙分配受到上述多重约束，且带宽资源有限，因此，如分配不当，会导致资源冲突，引起大量丢包，严重降低网络性能。OBTN中资源冲突主要包括下列三种：
（1）发射机资源冲突。一个源端发射机于任意时隙位置能且仅能在一个波长上发送突发数据。如图，节点A在波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙发送一个A-->D的突发数据包；此时，如果带宽地图中还有一个以A节点为源节点的业务在波长λ2相应数据帧的第3个OB时隙上，则产生发射机资源冲突。
（2）接收机资源冲突。一个目的端接收机于任意时隙位置能且仅能在一个波长上接收突发数据。如图，节点D在波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙接收一个A-->D的突发数据包；此时，如果带宽地图中还有一个以D节点为目的节点的业务在波长λ2相应数据帧的第3个OB时隙上，则产生接收机资源冲突。
（3）链路资源冲突。同一链路上任意波长相应数据帧的任意时隙能且仅能被分配一次。如图，业务A-->D占用波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙；此时，如果带宽地图中还有业务B-->A占用波长λ1相应数据帧的第3个OB时隙，则在链路BC和链路CD上将产生链路资源冲突。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带宽地图更新的方法及装置，以在带宽地图计算和更新过程中消除资源冲突。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带宽地图更新的方法，包括：
主节点收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并按照其资源占用更新所述相应的资源状态表；
根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入所述新建的带宽地图，生成新带宽地图，并更新所述相应的状态表；
通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，包括：
遍历待更新的带宽地图，将其中跨所述主节点传送通道上路分配结构的波长和光突发时隙位置，配置为所述新建的带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和光突发时隙位置。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述新建相应的资源状态表包括：
新建当前的源/宿资源状态表和当前的链路资源状态表和下一分配周期的宿资源状态表。
进一步地，上述方法还具有下面特点：
所述源/宿资源状态表为三维矩阵表，表示节点n第i个发射机/接收机在第m个光突发时隙位置的可用状态；
所述链路资源状态表为三维矩阵表，表示链路l中波长w在第m个光突发时隙位置的可用状态。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述更新相应状态表包括：
对于非跨主节点业务，更新所述当前的源/宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表；
对于跨主节点上路业务，更新所述当前的源资源状态表、所述当前的链路资源状态表和所述下一分配周期的宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，包括：
根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识，依次查询源资源状态表和宿资源状态表，如所述源资源状态表和所述宿资源状态表有一致的光突发时隙可用，则根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识查询路由表，如所述路由表中有未选择的路由，则选取一路由，根据所选路由依波长次序查询所述当前链路资源状态表，如各链路在同一波长和源端宿端有一致的光突发时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和光突发时隙位置进行分配。
进一步地，上述方法还具有下面特点：
所述新带宽地图携带每个突发传送通道的波长和光突发时隙配置信息，所述新带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个光突发时隙分配字段。
进一步地，上述方法还具有下面特点：
所述波长字段由波长标识和光突发数量组成，所述光突发时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个光突发时隙位置。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点，包括：
根据所述新带宽地图进行对象编码，由控制帧携带编码后的新带宽地图逐跳分发至各从节点。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种带宽地图更新的装置，其中，包括：
初始化模块，用于收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
分配模块，用于根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并触发更新模块；
生成模块，用于根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入所述新建的带宽地图，生成新带宽地图，并触发所述更新模块；
分发模块，用于通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点；
所述更新模块，用于受触发后更新所述相应的资源状态表。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述分配模块，根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，包括：遍历待更新的带宽地图，将其中跨所述主节点传送通道上路分配结构的波长和光突发时隙位置，配置为所述新建的带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和光突发时隙位置。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述初始化模块，新建相应的资源状态表包括：新建当前的源/宿资源状态表和当前的链路资源状态表和下一分配周期的宿资源状态表，所述源/宿资源状态表为三维矩阵表，表示节点n第i个发射机/接收机在第m个光突发时隙位置的可用状态；所述链路资源状态表为三维矩阵表，表示链路l中波长w在第m个光突发时隙位置的可用状态。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述更新模块，受触发后更新所述相应的资源状态表，包括：对于非跨主节点业务，更新所述当前的源/宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表；对于跨主节点上路业务，更新所述当前的源资源状态表、所述当前的链路资源状态表和所述下一分配周期的宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述生成模块，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，包括：根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识，依次查询源资源状态表和宿资源状态表，如所述源资源状态表和所述宿资源状态表有一致的光突发时隙可用，则根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识查询路由表，如所述路由表中有未选择的路由，则选取一路由，根据所选路由依波长次序查询所述当前链路资源状态表，如各链路在同一波长和源端宿端有一致的光突发时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和光突发时隙位置进行分配。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述生成模块，生成的新带宽地图携带每个突发传送通道的波长和光突发时隙配置信息，所述新带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个光突发时隙分配字段，所述波长字段由波长标识和光突发数量组成，所述光突发时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个光突发时隙位置。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述分发模块，具体用于根据所述新带宽地图进行对象编码，由控制帧携带编码后的新带宽地图逐跳分发至各从节点。
综上，本发明提供一种带宽地图更新的方法及装置，在OBTN网络中，在带宽地图计算和更新过程中消除资源冲突，在实现任意节点对间带宽动态分配的同时，可以降低丢包率，提高网络业务承载能力。
附图说明
图1是OBTN环网基本结构的示意图；
图2是OBTN环网中控制帧与数据帧相对时序的示意图；
图3是本发明实施例的源/宿资源状态表举例的示意图；
图4是本发明实施例的链路资源状态表举例的示意图；
图5是本发明实施例的路由表举例的示意图；
图6是本发明实施例的带宽地图更新方法的流程图；
图7是本发明实施例的波长和时隙分配方法流程图；
图8是本发明实施例的带宽地图对象编码示意图；
图9a至图9d是本发明实施例的带宽地图更新的示意图；
图10a为针对图1网络场景的A-->C的波长和OB时隙分配的示例图；
图10b为针对图1网络场景的C-->B的波长和OB时隙分配的示例图；
图11为本发明实施例的带宽地图更新的装置的示意图。
具体实施方式
OBTN尽管具备全光子波长交换的优势，但由于光缓存技术和波长变换技术的不成熟，使其无法借鉴使用传统电层分组设备的“存储-转发”方式，使得资源冲突可能性极大增加，可能造成大量丢包。为此，有必要在带宽地图计算阶段考虑资源冲突问题，通过合理的波长时隙资源分配，并结合相应的带宽地图更新方法，以避免资源冲突，提升OBTN网络效率；同时，由于OBTN网络需要实现快速资源调度，因此波长时隙分配算法复杂度必须合理，以满足实时性需求。然而，当前OBTN相关的文献和专利中，都没有考虑此问题。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例对OBTN组网场景的要求：支持环形拓扑组网，可以是单纤单向，也可以是双纤双向或者多纤双向。
本发明实施例对OBTN节点结构的要求：网络中各节点根据流量需求，可配置一对或多对数据通道收发机，数据通道收发机可采用3种方式：a.快速可调谐突发发射机+突发接收机；b.普通发射机+快速可调谐突发接收机；c.快速可调谐突发发射机（Fast TunableBurst Mode Transmitter，简称FT-BMT）+快速可调谐突发接收机（Fast Tunable BurstMode Receiver，简称FT-BMR）。
图1为OBTN单向环网基本结构图，其网络场景如下：
1）网络拓扑为4节点单向环网，节点A为主节点，其他节点为从节点；
2）各节点在数据通道配置一对快速可调谐突发发射机/接收机，在控制通道配置一对普通发射机/接收机；
3）环网数据通道配置2个波长，控制通道配置一个波长；
4）数据帧包含10个OB时隙，环网数据环长为数据帧长度的4倍；
5）控制帧由主节点产生，从节点更新，沿环传送一周并于主节点终结；
6）DBA（动态带宽分配）算法一个数据帧执行一次。
为了详细说明本发明内容，主要针对图1场景进行实施例描述，但除此场景外，本发明还适合任何单向/双向OBTN环网场景，而星形和树形拓扑较为简单，对发明实施例的内容进行简化即可适用。
图1中带宽地图更新主要分为以下四个阶段：
1）带宽请求上报：
由控制帧携带带宽报告至主节点，主节点接收并将其量化为各节点对OB时隙请求；
2）带宽地图分配：
由主节点根据当前资源状态和带宽请求，执行DBA算法，进行波长和时隙分配，生成新带宽地图；
3）带宽地图分发：
由控制帧携带带宽地图，提前于相应数据帧逐跳发送至各从节点，从节点接收并生成本节点上路地图和下路地图，同时，控制帧在每个从节点搜集带宽请求；
4）带宽地图更新与执行：
从节点收到控制帧后，按照控制帧和数据帧的相对延时，延后一段时间再令新带宽地图生效。
图9a至图9d为针对图1网络场景的带宽地图更新的实施例，详细流程如下：
当主节点收到控制帧的带宽报告，进入带宽地图计算过程时，首先执行带宽地图更新，如图6所示，步骤如下：
步骤101：主节点收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
主节点新建一张未分配带宽地图，称为新带宽地图。新建当前源/宿资源状态表和链路资源状态表；新建下一分配周期宿资源状态表，简称下周期宿资源状态表；所有资源状态置为可用。
在主节点收到控制帧带宽报告，进入带宽地图计算过程，第一步初始化情况下新建新带宽地图和上述三个表。
本实施例中，如图9a所示，根据网络配置，包含2个波长和10个OB时隙；初始化当前源/宿资源状态表、下周期宿资源状态表。本实施例中，下周期宿资源状态表代表本带宽地图对应的当前数据帧之后第4个数据帧的宿资源状态表（因为当前带宽地图中跨主节点上路业务分配的OB时隙会穿通主节点，并被看作下周期带宽地图的跨主节点下路业务分配的OB时隙，占用下周期数据帧对应的宿下路资源）和链路资源状态表，并将其全部置1，表示资源未被占用。
步骤102：根据待更新带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并按照其资源占用，更新当前宿资源状态表和链路资源状态表；
主节点遍历待更新带宽地图，即旧带宽地图，将其中跨主节点传送通道上路分配结构的波长和OB时隙位置，配置为新带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和时隙位置，同时更新当前宿资源状态表和当前链路资源状态表。
旧带宽地图的跨主节点传送通道上路业务所分配的OB时隙，在穿通主节点后，会占用新带宽地图生效周期内的相应链路和宿下路资源，即被看作是新带宽地图的跨主节点传送通道下路业务所分配的OB时隙，所以，需要遍历旧带宽地图，“将其中跨主节点传送通道上路分配结构的波长和OB时隙位置，配置为新带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和时隙位置”。
待更新带宽地图中，跨主节点传送通道上路分配结构包括：波长1第5个OB时隙的D-->C上路，波长2第2个OB时隙的C-->B上路，第3个OB时隙D-->B上路，第4个OB时隙D-->C上路，第6个OB时隙D-->C上路。
将其转化为新带宽地图的跨主节点传送通道下路分配结构，包括：波长1第5个OB时隙的D-->C下路，波长2第2个OB时隙的C-->B下路，第3个OB时隙D-->B下路，第4个OB时隙D-->C下路，第6个OB时隙D-->C下路。
同时，按照跨主节点传送通道下路分配结构的资源占用状态，更新当前宿资源状态表和链路资源状态表。如波长1第5个OB时隙的D-->C下路，需占用第5个OB时隙的C节点下路资源，及链路AB和BC在波长1第5个OB时隙的时隙资源，因此将其置0标识不可用，其后在波长和时隙分配过程中则不会选择此资源。最终资源状态表更新结果如图9b所示。
本实施例中，待更新带宽地图代表当前数据帧之前的第4个数据帧对应的带宽地图，因为待更新带宽地图的跨主节点上路业务分配的OB时隙会穿通主节点，并被看作当前带宽地图的跨主节点下路业务分配的OB时隙，占用本数据帧对应的宿下路资源。因为前后周期带宽地图间存在相互影响，因此，在本实施例中，主节点需要至少保存4个带宽地图。
步骤103：根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和OB时隙，加入新带宽地图，并更新相应状态表。
对于非跨主节点业务，需要更新当前源/宿资源状态表和链路资源状态表；对于跨主节点上路业务，需要更新当前源资源状态表、链路资源状态表和下周期宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
本实施例中，对带宽请求进行量化及波长和OB时隙分配，并更新相应资源状态表。
如A-->C请求分配1个OB时隙，经过状态表查询和波长时隙分配算法后，为其分配波长1的第2个OB时隙，其资源占用如下：节点A第2个OB时隙的上路资源，节点C第2个OB时隙的下路资源，及链路AB和BC在波长1第2个OB时隙的时隙资源。在资源表中将相应位置置位0，以避免重复使用造成冲突。
又如，C-->B上路请求分配1个OB时隙，经过状态表查询和波长时隙分配算法后，为其分配波长2的第3个OB时隙，其资源占用如下：节点c第3个OB时隙的上路资源，节点B第3个OB时隙在下一周期的下路资源，及链路CD和DA在波长2第3个OB时隙的时隙资源。在资源表中将相应位置置位0。注意，C-->B的路由穿通主节点，因此只占用C节点的当前上路资源和链路CD和DA的时隙资源，而B节点下路资源和链路AB时隙资源的占用在下周期带宽地图中体现。最终带宽地图和资源状态表，如图9c所示。
步骤104：主节点通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点。
完成新带宽地图构建，在主节点保存，并按照带宽地图编码方式生成带宽地图对象，由控制帧携带逐跳分发至各从节点。
带宽地图需要携带在控制帧中传递至各从节点，以指导从节点在哪些波长和时隙上下路哪些业务。因此，带宽地图需要有一致且标准化的编码方式，以方便主节点编码，控制帧携带和各从节点识别。
本实施例中，对带宽地图对象进行编码，并与控制帧中携带至各从节点，控制帧与数据帧时序如图2所示；各从节点根据带宽地图生成发送波长时隙表和接收波长时隙表，如图1所示，经过一定时延（各节点时延通过测量确定，并在控制帧中携带，其实现机制不在本专利讨论范围内）生效，以控制各节点的数据发送和接收。
如D-->C下路在本带宽地图共占用3个OB时隙，分别是波长1的第5个时隙，在相应BTC（突发传送通道）开销的OB时隙分配编码中体现为0x0010（第5个bit置位），波长2的第4和第6个时隙，在OB时隙分配编码中体现为0x0028（第4和第6个bit置位）。由于D-->C下路在本带宽地图中属于跨越主节点传送通道下路分配结构，在本带宽地图生效范围内仅接收，因此上路位置0，下路位置1；跨越主节点传送通道下路分配结构不携带带宽报告；此BTC的源节点在所属BMS（突发复用段）开销中指明。
如A-->C在本带宽地图中属于非跨主节点传送通道，在本带宽地图生效范围内发送和接收，因此上路位和下路位都置1；以主节点为源节点的BTC开销中不需要携带带宽报告，其可由本地读取直接获得。
又如C-->B上路在本带宽地图中属于跨主节点传送通道上路分配结构，在本带宽地图生效范围内仅发送，因此仅上路位置1；其可能携带带宽报告，但主节点生成的带宽地图不包括带宽报告，而是由控制帧携带其到达各从节点时，从节点根据需求在控制帧相应的BTC开销中添加并上报，如图9d所示。
本发明实施例中的需要使用如下状态表：源/宿资源状态表、链路资源状态表、路由表：
源/宿资源状态表为N×I×M三维矩阵，其中，N表示OBTN环网节点数，I表示节点数据通道收发机数量，M表示一个数据帧的OB时隙总数。其表示节点n第i个发射机/接收机在第m个OB时隙位置的可用状态，1为资源可用，0为资源占用。
链路资源状态表为L×W×M三维矩阵，其中，L表示链路数，W表示数据通道波长数，M表示一个数据帧的OB时隙总数。其表示链路l中波长w在第m个OB时隙位置的可用状态，1为资源可用，0为资源占用。
源/宿资源状态表和链路资源状态表可以采用比特映射的表示方式，以节省空间，并提高运算效率。
路由表为N×N×P×L四维矩阵，其中，N表示OBTN环网节点数，P表示节点对(s,d)的路由数，L表示链路数。对于单向环网，值为1；对于双向环网，值为2。其表示节点s到节点d的第p条路由是否经过链路l，1为经过，反之为0。
图3、4、5分别是本实施例针对图1场景的源/宿资源状态表、链路资源状态表和路由表的示例。
本实施例中的带宽地图更新方法创新点和优势总结如下：（1）通过资源状态表，能够有效标识跨主节点传送通道在本带宽地图周期的资源占用及当前已分配传送通道的资源占用，使得波长和时隙分配时不会产生资源冲突，因此生成的带宽地图也不会出现资源冲突；（2）本带宽地图更新方法在波长和时隙分配过程中考虑资源冲突问题，能够有效提升网络承载能力，资源利用率高；而现有带宽地图更新方法，采取带宽地图生成后检测冲突，并撤销带宽地图中冲突资源相关的已分配传送通道来避免冲突，导致带宽分配不稳定，资源利用率低，网络性能难以保证。
本实施例中基于状态表的波长和OB时隙分配方法，如图7所示，步骤如下：
步骤201：从带宽请求集合中选取一条带宽请求；
具体选取算法和公平性保证机制不在本发明讨论范围内。
步骤202：根据所选取请求的源宿节点ID，依次查询源资源状态表和宿资源状态表；
对于非跨主节点业务，查询当前源宿资源状态表，对于跨主节点业务，查询当前源资源状态表和下周期宿资源状态表。如果源资源状态表和宿资源状态表有一致的OB时隙可用，转至步骤203；如果遍历状态表后，源宿资源状态表无一致时隙可用，则分配失败，转至步骤205。
步骤203：根据所选取请求的源宿节点ID查询路由表，如果有未选择路由，选取此路由，将其标记为已选择，转至步骤204；如果已遍历所有路由，而未完成分配，则转至步骤205。
步骤204：根据路由依波长次序查询链路资源状态表，如果各链路在同一波长和源端宿端有一致的OB时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和OB时隙位置进行分配，将其添加至带宽地图，分配完成；如果遍历各波长都没有一致的OB时隙位置，则转至步骤203。
步骤205：从带宽请求集合去除此请求，波长和OB时隙分配失败。
图10a为针对图1网络场景的A-->C的波长和OB时隙分配的示例图，图10b为针对图1网络场景的C-->B的波长和OB时隙分配的示例图。这里假设在图9c的带宽地图更新执行完后还有A-->C和C-->B上路各请求1个OB时隙，下面通过具体过程说明波长和时隙分配方法：
对于非跨主节点业务A-->C，如图10a所示，分配步骤如下：
（1）查找前A节点当前源资源状态表和C节点当宿资源状态表，获取一致可用时隙集合：时隙7～10（如采用bit映射方式，可以简单的采用与操作获得结果，效率很高，能够保证实时性）；
（2）查询路由表，获取A-->C的唯一路由（单向环网）穿通链路AB和BC；
（3）查找链路AB和链路BC的资源状态表，获取源宿和链路各波长一致可用时隙集合：波长1的7～10时隙和波长2的7～10时隙；
(4)根据算法策略，从可用集合中选择一个波长和OB时隙进行分配：在本实施例中，分配波长1的第7个OB时隙。同时，将其添加到带宽地图，并更新A节点当前源资源状态表、C节点当前宿资源状态表及链路AB和BC在波长1的资源状态表。
对于跨主节点上路业务C-->B，如图10b所示，分配步骤如下：
（1）查找C节点当前源资源状态表和B节点下周期宿资源状态表，获取一致可用时隙集合：时隙4、时隙6～10；
（2）查询路由表，获取C-->B的唯一路由（单向环网）穿通链路CD、DA和AB；
（3）查找链路CD和链路DA的资源状态表（在本带宽地图的生效范围内只占用CD和DA的链路资源，穿通主节点后AB链路的资源占用体现在下一周期），获取源宿和链路各波长一致可用时隙集合：波长1的7～10时隙和波长2的4、6～10时隙；
（4）根据算法策略，从可用集合中选择一个波长和OB时隙进行分配：在本实施例中，分配波长2的第4个OB时隙。同时，将其添加到带宽地图，并更新C节点当前源资源状态表、B节点下周期宿资源状态表及链路CD和DA在波长2的资源状态表。
本实施例中的波长和时隙分配方法的创新点和优势如下：（1）资源状态表可以采取比特映射方式，能够有效减少存储空间需求；（2）基于状态表的波长和时隙分配方法只需要简单的查表和与或操作，复杂度低，符合实时计算和快速资源调度的需求，且适于硬件实现；（3）本实施例中波长和时隙分配方法适合全部三种OBTN节点结构；（4）目前未有解决此问题的相关专利和文献。
本实施例中的控制帧带宽地图对象编码结构，如图8所示。本申请仅关注带宽地图相关的编码结构，对于控制帧其他对象结构不详细展开。
突发复用段（BMS）开销用于指定一个节点（源节点），并携带与此节点相关的OAM开销。BMS开销主要包括源节点ID、节点OAM开销和长度指示三部分，其中长度指示由带宽地图有无标识、突发传送通道（BTC）数量和CRC校验三部分组成。BTC数量表示以BMS中节点ID为源节点的BTC总数，而带宽地图标识指明这些BTC是否携带带宽地图。对于一个n节点的光突发环网，控制帧中包括n个突发复用段（BMS）开销。
突发传送通道（BTC）开销用于携带一个BTC的OAM开销、带宽地图配置信息和带宽报告信息。突发传送通道（BTC）开销包括长度字段、宿节点ID、上/下路标识、带宽地图、带宽报告和其他突发传送通道相关开销。长度字段由OB数量、波长数量、带宽报告数量和CRC校验组成；其中OB数量和波长数量分别表示带宽地图中为此BTC分配的OB时隙总数和波长数，以此可以确定带宽地图长度；带宽报告数量表示此BTC携带的带宽报告总数，以此可以确定带宽报告长度。宿节点ID用以指明此BTC的宿节点。上路标识和下路标识分别表示此BTC是否在此控制帧周期上路和下路。BTC中的宿节点ID、上路标识和下路标识与BMS中的源节点ID组合可以唯一标识一个BTC。
带宽地图用以携带每个BTC的波长和OB时隙配置信息。一个带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个OB时隙分配字段。波长字段由波长ID和OB数量组成，其中波长ID唯一标识所分配的波长编号，OB数量表示在此波长上所分配的OB数量。OB时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个OB时隙位置，如相应OB时隙分配给此BTC则置1，否则置0。
本实施例中控制帧带宽地图对象编码结构的创新点和优势如下：（1）控制帧采用突发传送复用段+突发传送通道两层的组织方式，能够适用于全部三种OBTN节点结构；（2）带宽地图中的波长和时隙配置信息采用比特映射方式，能够有效减少控制帧长度，降低控制帧开销。
图11为本发明实施例的带宽地图更新的装置的示意图，如图11所示，本实施例的装置包含：
初始化模块，用于收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
分配模块，用于根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并触发更新模块；
生成模块，用于根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入所述新建的带宽地图，生成新带宽地图，并触发所述更新模块；
分发模块，用于通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点；
所述更新模块，用于受触发后更新所述相应的资源状态表。
其中，所述分配模块，根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，包括：遍历待更新的带宽地图，将其中跨所述主节点传送通道上路分配结构的波长和光突发时隙位置，配置为所述新建的带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和光突发时隙位置。
其中，所述初始化模块，新建相应的资源状态表包括：新建当前的源/宿资源状态表和当前的链路资源状态表和下一分配周期的宿资源状态表，所述源/宿资源状态表为三维矩阵表，表示节点n第i个发射机/接收机在第m个光突发时隙位置的可用状态；所述链路资源状态表为三维矩阵表，表示链路l中波长w在第m个光突发时隙位置的可用状态。
其中，所述更新模块，受触发后更新所述相应的资源状态表，包括：对于非跨主节点业务，更新所述当前的源/宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表；对于跨主节点上路业务，更新所述当前的源资源状态表、所述当前的链路资源状态表和所述下一分配周期的宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
其中，所述生成模块，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，包括：根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识，依次查询源资源状态表和宿资源状态表，如所述源资源状态表和所述宿资源状态表有一致的光突发时隙可用，则根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识查询路由表，如所述路由表中有未选择的路由，则选取一路由，根据所选路由依波长次序查询所述当前链路资源状态表，如各链路在同一波长和源端宿端有一致的光突发时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和光突发时隙位置进行分配。
其中，所述生成模块，生成的新带宽地图携带每个突发传送通道的波长和光突发时隙配置信息，所述新带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个光突发时隙分配字段，所述波长字段由波长标识和光突发数量组成，所述光突发时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个光突发时隙位置。
其中，所述分发模块，具体用于根据所述新带宽地图进行对象编码，由控制帧携带编码后的新带宽地图逐跳分发至各从节点。
生成模块根据波长和时隙分配结果，及初始化的新带宽地图，生成完整的新带宽地图。由于在波长和OB时隙分配过程中，状态表已经体现了跨主节点资源占用情况，因此新带宽地图不存在资源冲突。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路（用FPGA或ASIC芯片）来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种带宽地图更新的方法，包括：
主节点收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并按照其资源占用更新所述相应的资源状态表；
根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入所述新建的带宽地图，生成新带宽地图，并更新所述相应的资源状态表；
通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，包括：
遍历待更新的带宽地图，将其中跨所述主节点传送通道上路分配结构的波长和光突发时隙位置，配置为所述新建的带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和光突发时隙位置。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述新建相应的资源状态表包括：
新建当前的源/宿资源状态表和当前的链路资源状态表和下一分配周期的宿资源状态表。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于：
所述源/宿资源状态表为三维矩阵表，表示节点n第i个发射机/接收机在第m个光突发时隙位置的可用状态；
所述链路资源状态表为三维矩阵表，表示链路l中波长w在第m个光突发时隙位置的可用状态。
5.如权利要求3所述方法，其特征在于：所述更新所述相应的资源状态表包括：
对于非跨主节点业务，更新所述当前的源/宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表；
对于跨主节点上路业务，更新所述当前的源资源状态表、所述当前的链路资源状态表和所述下一分配周期的宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，包括：
根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识，依次查询源资源状态表和宿资源状态表，如所述源资源状态表和所述宿资源状态表有一致的光突发时隙可用，则根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识查询路由表，如所述路由表中有未选择的路由，则选取一路由，根据所选路由依波长次序查询当前的链路资源状态表，如各链路在同一波长和源端宿端有一致的光突发时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和光突发时隙位置进行分配。
7.如权利要求1-6任一项所述方法，其特征在于：
所述新带宽地图携带每个突发传送通道的波长和光突发时隙配置信息，所述新带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个光突发时隙分配字段。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于：
所述波长字段由波长标识和光突发数量组成，所述光突发时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个光突发时隙位置。
9.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点，包括：
根据所述新带宽地图进行对象编码，由控制帧携带编码后的新带宽地图逐跳分发至各从节点。
10.一种带宽地图更新的装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于收到控制帧上报的带宽报告后，新建带宽地图，新建相应的资源状态表，将新建的表中所有资源状态置为可用；
分配模块，用于根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，并触发更新模块；
生成模块，用于根据控制帧上报的带宽报告，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，加入所述新建的带宽地图，生成新带宽地图，并触发所述更新模块；
分发模块，用于通过控制帧携带所述新带宽地图逐跳分发至各从节点；
所述更新模块，用于受触发后更新所述相应的资源状态表。
11.如权利要求10所述装置，其特征在于：
所述分配模块，根据待更新的带宽地图的跨主节点传送通道上路分配结构，添加新建的带宽地图跨主节点传送通道下路分配结构，包括：遍历待更新的带宽地图，将其中跨所述主节点传送通道上路分配结构的波长和光突发时隙位置，配置为所述新建的带宽地图中同一传送通道下路分配结构的波长和光突发时隙位置。
12.如权利要求10所述装置，其特征在于：
所述初始化模块，新建相应的资源状态表包括：新建当前的源/宿资源状态表和当前的链路资源状态表和下一分配周期的宿资源状态表，所述源/宿资源状态表为三维矩阵表，表示节点n第i个发射机/接收机在第m个光突发时隙位置的可用状态；所述链路资源状态表为三维矩阵表，表示链路l中波长w在第m个光突发时隙位置的可用状态。
13.如权利要求12所述装置，其特征在于：
所述更新模块，受触发后更新所述相应的资源状态表，包括：对于非跨主节点业务，更新所述当前的源/宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表；对于跨主节点上路业务，更新所述当前的源资源状态表、所述当前的链路资源状态表和所述下一分配周期的宿资源状态表；对于跨主节点下路业务，更新所述当前的宿资源状态表和所述当前的链路资源状态表。
14.如权利要求10所述装置，其特征在于：
所述生成模块，为当前带宽请求逐一分配波长和光突发时隙，包括：根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识，依次查询源资源状态表和宿资源状态表，如所述源资源状态表和所述宿资源状态表有一致的光突发时隙可用，则根据所述当前带宽请求的源节点标识和宿节点标识查询路由表，如所述路由表中有未选择的路由，则选取一路由，根据所选路由依波长次序查询当前的链路资源状态表，如各链路在同一波长和源端宿端有一致的光突发时隙资源可用，则选取一个满足要求的波长和光突发时隙位置进行分配。
15.如权利要求10-14任一项所述装置，其特征在于：
所述生成模块，生成的新带宽地图携带每个突发传送通道的波长和光突发时隙配置信息，所述新带宽地图由若干子地图组成，每个子地图包含一个波长字段和一个光突发时隙分配字段，所述波长字段由波长标识和光突发数量组成，所述光突发时隙分配字段采用比特映射方式，每个比特对应数据帧中的一个光突发时隙位置。
16.如权利要求10所述装置，其特征在于：
所述分发模块，具体用于根据所述新带宽地图进行对象编码，由控制帧携带编码后的新带宽地图逐跳分发至各从节点。
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