CN106572018B - 一种弹性光网络频谱碎片权值评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性光网络频谱碎片权值评估方法，弹性光网络中，不同带宽的业务初次分配后会产生大小不一样的频谱碎片，影响后续业务的分配和资源使用效率。本方案提出改进的频谱碎片评估方案：首先对不同大小的碎片进行赋权值，碎片占有的频隙越小，其权值越大；同时定义链路中所有碎片的权值平均数和空闲资源占用率的乘积为碎片离散度(DF，Dispersion of Fragmentation)，碎片离散度越高表明该链路的碎片化程度越高。本发明提出的评价方法能够客观有效地衡量链路频谱资源的碎片化程度，为据此选择适宜的路由和频谱分配或者碎片整理算法提供依据。

Description

一种弹性光网络频谱碎片权值评估方法

技术领域

本发明涉及一种弹性光网络(EON)频谱碎片权值评估方法，属于弹性光网络技术领域。

背景技术

传统的波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)网络采用固定的频谱分割机制，存在资源使用率低和灵活性差等缺点。弹性光网络(EON，Elastic OpticalNetwork)采用正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术将网络频谱资源进一步分割成窄小的频谱单元，即频隙(FS，Frequency Slot)，并根据实际的业务需求数量分配适宜的邻接频谱单元，据此可以动态有效地分配频谱资源，从而提高了网络中资源的利用率和业务传输速率。

由于弹性光网络的频谱必须满足一致性和连续性约束，因此随着动态业务的到来和分配，大量建路和拆路的过程会使得频谱资源经历反复的分配和释放，网络中会出现较多的频谱碎片(fragment)，导致网络总体资源利用率降低。

针对频谱碎片问题，学术界已经提出一些频谱碎片整理策略，通过对相关业务进行重新分配和频谱。WangX等人提出的基于频隙状态的评估方案(频率使用熵)考虑了相邻频隙间使用状态的改变，缺点是没有考虑链路频谱资源总的使用情况[Wang.X,Zhang Q,Kim I,et al.Utilization Entropy for Assessing Resource Fragmentation inOptical Networks.In Proc.Of OFC2012,Paper OThlA.2]；而Yu X等人提出的基于链路状态的评估方案(频谱紧密度)关注于链路上被占用的频谱范围和空闲的频谱块，而没有考虑空闲频谱块的大小[Yu X,Zhang J,Zhao Y et al.Spectrum Compactness basedDefragmentation in Flexible Bandwidth Optical Networks.In Proc.Of OFC2012,Paper JTh2A.35]。针对已经提出的频谱碎片评估方案中只考虑了单方面的链路转态的不足，本发明提出一种既考虑链路频谱资源占用率又考虑频谱块大小的碎片评估方案。

发明内容

本发明提出一种弹性光网络(EON)频谱碎片权值评估方案，其特征在于，对不同大小的碎片进行赋权值，碎片大小和其对应的碎片权值的和为一个常数K，常数K由网络中单次业务所需的最大频隙(FS)数来确定。碎片所占的频隙数越小，其权值越大。碎片离散度通过2个部分乘积来实现：

(1)链路中空闲频隙在总的频隙中的占用率，表示频隙资源的占用情况；

(2)链路中所有碎片的权值平均数。链路的碎片离散度越高，则表明链路中细小碎片的比重越大，该链路碎片化程度较高。

在方案中，根据频谱碎片的大小赋予不同的权值，并设定碎片的大小和权值的和为K，K由网络中单次业务所需的最大频隙(FS)数来确定。考虑现网中业务接口速率一般在10Gbit/s到100Gbit/s之间(附加相应的前向纠错编码后线路接口速率上限一般也不超过125Gbit/s)，如再加上占用2个时隙的保护带宽，单个业务所需的最大频隙数为12，故设K≤12。当碎片所占频隙数小于12时，令其权值为12-B_j(B_j表示第j个碎片所占的频隙数)；当碎片所占频隙大于或等于12时，其权值都为0。

有益效果

本发明提出的改进频谱碎片评估方案，既考虑链路频谱资源占用率又考虑频谱块大小，能够更为准确地反映链路上的频谱空闲情况，为据此选择适宜的路由和频谱分配或者碎片整理算法提供依据。

附图说明

图1是2条链路频谱碎片分布图；

图2是当K＝12时碎片大小和权值函数散点图。

具体实施方式

下面对本发明提出的改进方案进行说明。

如图1所示，链路1和2的空闲资源(频隙)占用率同为10/24＝0.42。图2是当K＝12时，碎片大小和权值的函数图。假设K＝12，计算和比较以上2个链路的碎片化程度。在链路1中，碎片大小为1的个数有1个，其权值为12-1＝11；碎片大小为2个数的有3个，其权值为1-2＝10；碎片大小为3的个数有1个，其权值为12-3＝9。链路1中共有5个空闲频隙块，碎片总权值为11*1+10*3+9*1＝50，碎片的权值平均数为10。根据碎片离散度的定义得出链路1的碎片离散度是4.2。类似地，可以计算出链路2的碎片离散度是4.4。根据碎片离散度的定义得出结论，链路2的碎片化程度相对于链路1的较高。

下面给出碎片离散度计算的一般步骤：

步骤1、设一条链路上拥有频隙总数为|S|，链路上的频谱资源为S＝{S₁,S₂,…S_|s|)，S_i＝1表示链路上的第i个频隙被占用，S_i＝0表示链路上的第i个频隙为空闲(0＜i≤|S|)，该链路上被占用的总频隙数为Sum(S_i＝1)。

步骤2、统计该链路空闲频谱块的数目为|B|，根据频谱块所占频隙由小到大排序，与之对应的每个空闲频谱块所占的频隙数为B＝{B₁,B₂,…B_|B|}(0＜j≤|B|)，每个空闲频谱块的权值W＝12-B(1≤B＜12)，当频谱块所占频隙数大于或等于12时，令其碎片权值为0。

步骤3、假设频隙数大于等于12的空闲频隙块的数目为k，定义链路的碎片离散度为：

Claims (1)

1.一种弹性光网络频谱碎片权值评估方法，其特征在于，对不同大小的碎片进行赋权值，碎片大小和其对应的碎片权值的和为一个常数K，常数K由网络中单次业务所需的最大频隙FS数来确定；碎片所占的频隙数越小，其权值越大；碎片离散度通过2个部分乘积来实现：

(1)链路中空闲频隙在总的频隙中的占用率，表示频隙资源的占用情况；

(2)链路中所有碎片的权值平均数，链路的碎片离散度越高，则表明链路中细小碎片的比重越大，该链路碎片化程度高；

具体实施过程如下：

步骤1、设一条链路上拥有频隙总数为|S|，链路上的频谱资源为S＝{S₁,S₂,…S_|s|)，S_i＝1表示链路上的第i个频隙被占用，S_i＝0表示链路上的第i个频隙为空闲(0＜i≤|S|)，该链路上被占用的总频隙数为Sum(S_i＝1)；

步骤2、统计该链路空闲频谱块的数目为|B|，根据频谱块所占频隙由小到大排序，与之对应的每个空闲频谱块所占的频隙数为B＝{B₁,B₂,…B_|B|}(0＜j≤|B|)，单个业务所需的最大频隙数为12，即K≤12；每个空闲频谱块的权值W＝12-B(1≤B＜12)，当频谱块所占频隙数大于或等于12时，令其碎片权值为0；

步骤3、假设频隙数大于等于12的空闲频隙块的数目为k，定义链路的碎片离散度为：