CN105491465A - 一种基于相对链路距离分级的分布式光网络波长分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，包括在目的节点处计算每个可用波长的相对链路距离，根据相对链路距离的值设定可用波长的优先级，再根据可用波长的优先级情况选取一个波长进行预留。本发明可以使当前光路建立请求优先选择预留成功率大的波长，从而降低光路建立请求的阻塞概率。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法。
背景技术
宽带视频、多媒体等业务的日益兴起，特别是业务的快速增长，对广域骨干网带宽提出了越来越高的要求。光纤上的波分复用技术以它的传输容量大，对高层协议和技术适应性强，以及易于扩展等优点而备受青睐。因此，采用波长分配和路由选择的光网络被认为是下一代高速广域骨干网的最具竞争力的候选者。RWA(路由和波长问题)是指某对节点间有光路建立请求时，如何在源节点和目的节点间找一条最优路由，并在该条路由上分配波长。它可以分为路由子问题和波长子问题分别解决。常用的路由算法大致可分为固定路由和备用路由两类。在光网络中，我们一般采取固定路由，从而将RWA问题转化为波长分配问题。采用这种分布式波长分配方法建立光路连接可以大大提高WDM光网络的可靠性。
DIR算法是一种基本的波长分配协议，这种算法由目的节点发起预约。在DIR算法中，源节点向目的节点发送一个前向请求消息，该前向请求消息从源节点传向目的节点的过程中收集各个链路上共有的可用波长。如果到达目的节点处，前向请求消息收集到的可用波长集不为空，则目的节点从该可用波长集中选择一个或多个波长进行预留。同时，目的节点向源节点发送一个后向请求消息，该后向请求消息从目的节点传向源节点的过程中一一预留所选择的波长。当后向请求消息到达源节点时，若有某个波长在所有链路上都被成功预留，那么该波长可以用来进行数据传输。DIR算法在目的节点选择波长时平等对待每一个可用波长，不判断这些波长是否被其他光路建立请求收集过，即没有对当前请求可能碰到的阻塞情况进行评估，这会使得光路建立比较容易失败。
为了解决DIR算法的问题，已经有一些解决方案被提出，如ContentionDetectionScheme和SuggestedLabelScheme。ContentionDetectionScheme在前向过程中检测当前请求是否有受到其他连接请求冲突的可能，根据检测结果使用不同的波长选择机制，first-fit或last-fit，但是这种方法只从整体上考虑当前请求是否会遇到竞争，没有根据每个可用波长的情况进行区分。SuggestedLabelScheme在ContentionDetectionScheme的基础上进行了改进，这种算法会在前向过程经过每个链路时统计每个可用波长被其他请求收集过的次数，然后从被收集次数最少的可用波长中选择一个波长作为优选波长，到达目的节点处时，将该优选波长选为预留波长，该算法只考虑到与当前请求竞争的其他请求的个数，而没有考虑这些参与竞争的光路建立请求与当前请求哪一个会先返回可能遭遇竞争的链路，从而先一步预留所选波长。
因此，需要一种新的波长分配方法来减小光路建立请求的阻塞概率。
发明内容
本发明旨在提供一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，以减小连接请求阻塞概率。
本发明提供一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，包括源节点、目的节点以及所述源节点-目的节点之间按照标准最短路径算法分配的固定光通道，所述源节点向所述目的节点发送一个前向请求消息，所述前向请求消息从所述源节点传向所述目的节点的过程中收集各个链路上共有的可用波长，还包括在目的节点处计算每个可用波长的相对链路距离，根据所述相对链路距离的值设定所述可用波长的优先级，再根据所述可用波长的优先级选取一个波长进行预留。
进一步地，所述相对链路距离的计算过程包括：S11.分别计算每个可用波长被当前光路建立请求以外的其他请求收集过的次数，以及被哪些请求收集过；S12.对于某个可用波长，针对每个收集过该可用波长的请求分别找到收集该可用波长的最大链路li，每个收集过该可用波长的请求分别得到一个相对链路距离di，di＝(第i个请求上li到目的节点的链路距离一当前请求上li到目的节点的链路距离)，该可用波长的相对链路距离为所有di的最小值；S13.用S12的方法计算所有可用波长的相对链路距离。
进一步地，所述相对链路距离值为负数或为零的可用波长不设定优先级，所述相对链路距离值为正数的可用波长中，所述相对链路距离值越小的可用波长的优先级越高，所述相对链路距离值相等的可用波长优先级相同。
进一步地，选取预留波长的过程包括：S21、若存在没有被其他请求收集过的可用波长，则利用选择机制从这些可用波长中选取一个波长预留，并结束选取过程；S22、若所有所述可用波长都被其他请求收集过，利用选择机制从优先级最高的可用波长集中选取一个波长预留；若所有所述被其他请求收集过的可用波长都未设定优先级，则利用选择机制从所有所述可用波长中选取一个波长预留。
进一步地，所述选择机制可以是first-fit、last-fit或random-fit。
进一步地，所述目的节点选择好要预留的波长后向所述源节点发送一个后向请求消息，所述后向请求消息从所述目的节点传向所述源节点的过程中一一预留所选择的波长。
通过本发明的方法，降低了光路建立请求失败的概率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的波长分配流程示意图。
图2示出了DIR算法和本发明方法的光路建立请求阻塞概率随网络负载变化曲线。
图3示出了DIR算法和本发明方法的光路建立请求阻塞概率随服务率变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，包括源节点、目的节点以及所述源节点-目的节点之间按照标准最短路径算法分配的固定光通道，所述源节点向所述目的节点发送一个前向请求消息，所述前向请求消息从所述源节点传向所述目的节点的过程中收集各个链路上共有的可用波长，还包括在目的节点处计算每个可用波长的相对链路距离，根据所述相对链路距离的值设定所述可用波长的优先级，再根据所述可用波长的优先级选取一个波长进行预留。
作为优选方案，所述相对链路距离的计算过程包括：S11.分别计算每个可用波长被当前光路建立请求以外的其他请求收集过的次数，以及被哪些请求收集过；S12.对于某个可用波长，针对每个收集过该可用波长的请求分别找到收集该可用波长的最大链路li，每个收集过该可用波长的请求分别得到一个相对链路距离di，di＝(第i个请求上li到目的节点的链路距离一当前请求上li到目的节点的链路距离)，该可用波长的相对链路距离为所有di的最小值，从di的计算方法可知，di值为负数或0表示第i个请求会比当前请求先返回li或同时返回li，即可能会在当前请求返回之前先预留某个可用波长，di值为正数表示当前请求会比第i个请求先返回li，可以不受第i个请求影响地选择可用波长；S13.用S12的方法计算所有可用波长的相对链路距离。
作为优选方案，所述相对链路距离值为负数或为零的可用波长不设定优先级，所述相对链路距离值为正数的可用波长中，所述相对链路距离值越小的可用波长的优先级越高，所述相对链路距离值相等的可用波长优先级相同。
作为优选方案，选取预留波长的过程包括：S21、若存在没有被其他请求收集过的可用波长，则利用选择机制从这些可用波长中选取一个波长预留，并结束选取过程；S22、若所有所述可用波长都被其他请求收集过，利用选择机制从优先级最高的可用波长集中选取一个波长预留；若所有所述被其他请求收集过的可用波长都未设定优先级，则利用选择机制从所有所述可用波长中选取一个波长预留。
作为优选方案，所述选择机制可以是first-fit、last-fit或random-fit。
作为优选方案，所述目的节点选择好要预留的波长后向所述源节点发送一个后向请求消息，所述后向请求消息从所述目的节点传向所述源节点的过程中一一预留所选择的波长。
图1示出本发明的一个实施例。当光路建立请求到来时，源节点向目的节点发出前向请求消息，当前向请求消息到达目的节点且所有链路共有的可用波长集不为空时，目的节点分别统计每个可用波长被当前光路建立请求以外的其他请求收集过的次数，以及被哪些请求收集过。若存在没有被其他请求收集过的可用波长，那么就从这些没有被其他请求收集过的可用波长中随机选择一个波长预留；否则，计算每个可用波长的相对链路距离并设定优先级，然后找出相对链路距离值为正数的可用波长集，若相对链路距离值为正数的可用波长集为空，则从所有可用波长中随机选择一个波长预留，否则从优先级最高的可用波长中随机选取一个波长预留。
当前光路完成数据传输任务后释放波长资源。
本发明采用matlab对DIR算法和本发明方法进行实施。网络中设置22个光节点，这些光节点之间存在23条双向链路，双向链路的每个方向上承载55个光波。假设光路建立请求均匀分布在每个源-目的节点对之间，动态请求按请求率为λ的泊松分布到达。如果光路建立成功，服务时间服从均值为1/μ秒的指数分布。网络负载用λ/μ来衡量。
图2中反映了服务率为0.5时DIR算法和本发明方法的光路建立请求阻塞概率随网络负载变化曲线。从图中可以看出本发明方法的阻塞概率比DIR算法的阻塞概率降低了约20％。
图3中反映了网络负载为160时DIR算法和本发明方法的光路建立请求阻塞概率随服务率变化曲线。从图中可以看出本发明方法的阻塞概率比DIR算法的阻塞概率降低了约15％～20％，当服务率较小时，本发明所提供的方法性能提升效果更明显。
Claims (6)
1.一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，包括源节点、目的节点以及所述源节点-目的节点之间按照标准最短路径算法分配的固定光通道，所述源节点向所述目的节点发送一个前向请求消息，所述前向请求消息从所述源节点传向所述目的节点的过程中收集各个链路上共有的可用波长，其特征在于：在目的节点处计算每个可用波长的相对链路距离，根据所述相对链路距离的值设定所述可用波长的优先级，再根据所述可用波长的优先级选取一个波长进行预留。
2.根据权利要求1所述的一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，其特征在于：所述相对链路距离的计算过程包括：
S11.分别计算每个可用波长被当前光路建立请求以外的其他请求收集过的次数，以及被哪些请求收集过；
S12.对于某个可用波长，针对每个收集过该可用波长的请求分别找到收集该可用波长的最大链路li，每个收集过该可用波长的请求分别得到一个相对链路距离di，
di＝第f个请求上li到目的节点的链路距离-当前请求上li到目的节点的链路距离
该可用波长的相对链路距离为所有di的最小值；
S13.用S12的方法计算所有可用波长的相对链路距离。
3.根据权利要求1所述的一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，其特征在于：所述相对链路距离值为负数或为零的可用波长不设定优先级，所述相对链路距离值为正数的可用波长中，所述相对链路距离值越小的可用波长的优先级越高，所述相对链路距离值相等的可用波长优先级相同。
4.根据权利要求3所述的一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，其特征在于：选取预留波长的过程包括：
S21.若存在没有被其他请求收集过的可用波长，则利用选择机制从这些可用波长中选取一个波长预留，并结束选取过程；
S22.若所有所述可用波长都被其他请求收集过，利用选择机制从优先级最高的可用波长集中选取一个波长预留；若所有所述被其他请求收集过的可用波长都未设定优先级，则利用选择机制从所有所述可用波长中选取一个波长预留。
5.根据权利要求4所述的一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，其特征在于：所述选择机制可以是first-fit、last-fit或random-fit。
6.根据权利要求1所述的一种基于相对链路距离分级的分布式WDM光网络波长分配方法，其特征在于：所述目的节点选择好要预留的波长后向所述源节点发送一个后向请求消息，所述后向请求消息从所述目的节点传向所述源节点的过程中一一预留所选择的波长。
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