CN106973335B - 基于可靠性感知的频谱资源最优化方法 - Google Patents

基于可靠性感知的频谱资源最优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统，为了提供一种使业务请求的传输路径更可靠，同时使频谱灵活光网络的频谱资源达到最优化而设计。本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统，首先,需要对频谱灵活光网络进行初始化，并对光纤链路进行可靠性重新标度；其次，生成一组业务请求，并对业务请求进行最低可靠性阈值进行重新标度；最后，根据可靠性感知的频谱资源最优化目标函数，满足最优化目标函数的约束条件，得出频谱资源占用最小化的优化解。本发明保证了业务请求在选择路径过程的可靠性，同时解决了业务请求的频谱资源最优化问题，从而提高了频谱灵活光网络的资源利用效率。

Description

基于可靠性感知的频谱资源最优化方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统。
背景技术
在传统波分复用(WDM)光网络中，波长通道带宽间隔、信号速率与调制格式等参数都是固定不变，容易导致WDM光网络的带宽资源浪费严重，难以适应未来光网络高可靠、高效率、最优化的光网络服务需求。为了解决上述困难，利用频谱灵活光网络的频谱资源精细化，频谱灵活光网络将能够利用带宽粒度可变的特性，为用户提供恰当的带宽资源。特别地，根据业务请求的带宽属性，频谱灵活光网络能够提供灵活的频谱带宽资源接入，可以动态高效地分配业务请求的带宽资源，以适应频谱灵活光网络的最优化资源配置需求，使频谱灵活光网络达到最佳的使用状态。
为了建立业务的连接请求，需要在频谱灵活光网络的拓扑上建立可靠的传输路径，并在所选择的路径上进行频谱资源查找，找到满足业务请求的带宽资源后，分配业务请求的带宽资源。通常地，在建立业务请求的过程中，路由计算与频谱资源分配过程是相互独立的，一方面，在工作路由计算过程中，通常采用传统的最短路径方法，没有考虑所选择的路由是否可靠；另一方面，在频谱资源查找过程中，通常采用首次命中的方式进行频谱资源查找，而没有形成最优化频谱资源选择与分配机制。目前，对于频谱资源分配与优化问题，主要采用两种不同方法：
1)采用路由与频谱分配相分离方法。对于每一个业务请求，通常采用最短路径算法(Dijkstra algorithm)或是K条最短路径算法(K-shortestpaths algorithm)，从源节点到目的节点进行路径计算，若找到一条路径，则路径计算成功，如果没有找到可用路径，则建立路径失败。根据业务请求的带宽需求，在成功建立的路径中，查找可用的频谱资源，可用的频谱资源必须满足频谱连续性和频谱一致性的双重约束条件。若找到业务请求的频谱资源，为业务请求预留频谱资源。从而，这个业务请求在频谱灵活光网络中建立成功。虽然路由与频谱分配相分离的方法能够保证在所选择的路由与分配的频谱资源中做到了优化，但并没有实现全局最优化的频谱资源配置。
2)采用频谱窗口平面方法(Spectrum window planes)。根据业务请求的带宽需求大小，把频谱灵活光网络中的频谱间隙按照业务请求的带宽需求大小划成不同的频谱窗口平面，并且每一个频谱窗口平面的频谱间隙数与业务请求的带宽需求大小必须相等。同时，频谱窗口平面必须满足频谱连续性和一致性的约束条件。从业务请求的源节点到目的节点，利用最短路径的计算方法，从频谱窗口平面最低的索引编号开始查找，直到找到可用的频谱资源，然后预留所选择的可用频谱资源作为工作频谱。若没有找到可用的频谱资源，这个业务请求建立失败。
上述第一种方法中，由于路由与频谱分配相分离的方法，并没有对所有业务请求进行全局频谱资源是优化。同时，在路由计算过程中，没有考虑所选择的路径的可靠性，难以保证路径能够持续正常工作，容易增大所选择的路径发生故障的风险，使频谱灵活光网络无法保证业务的可靠性传输。上述第二种方法中，虽然通过频谱窗口平面方法，一方面，提高了频谱资源的查找空间，容易找到满足业务请求的传输路径和相应的频谱资源。另一方面，与采用路由与频谱分配相分离方法，这种方法更加复杂，运行时间比较长。
虽然上述两种方面解决了业务请求的路由与频谱分配问题，但是并没有对业务请求所建立的传输路径进行可靠性评估，也没有使频谱资源达到最优化的目的。
鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种业务请求传输路径可靠且业务请求传输占用频谱资源达到最优化的基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统。
本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法，包括：
对频谱灵活光网络进行初始化，对光纤链路进行可靠性重新标度；
生成一组业务请求，对业务请求进行最低可靠性阈值进行重新标度；
以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为目标，确定一组已知业务请求的频谱资源最优化目标函数；
运行频谱资源最优化目标函数，得到频谱资源占用最小化的优化解，所述频谱资源最优化目标函数的限制条件包括流量守恒约束条件、频谱隙唯一占用条件、频谱连续性约束条件、可靠性感知约束条件。
进一步地，还包括对频谱灵活光网络初始化监控、业务请求产生状态记录与分析、路径计算过程可靠性和业务请求最低可靠性阈值的感知、对最优化频谱资源目标函数、最优化频谱资源的约束条件进行监控。
进一步地，对光纤链路进行可靠性重新标度以及对业务请求进行最低可靠性阈值进行重新标度的具体方法如下：
在频谱灵活光网络G(V，E，F)中，已知一组业务请求集合TD，每一个业务请求，TD(s，d，FSs，d，Rs，d)∈TD，且满足s≠d，其中：V、E、F分别表示频谱灵活光网络的光交换节点集合、光纤链路集合、每条光纤链路的频谱隙集合，即F＝{f1，f2，f3，...，fn}；|V|、|E|、|F|分别表示频谱灵活光网络的光交换节点数目、光纤链路数、频谱间隙的数目；
在E中每条链路为(k，l)，其中k，l∈V，且满足k≠l，它代表从节点源节点k和节点到目的节点l之间的的链接；s和d分别表示业务请求的源节点和目的节点，FSs，d代表业务请求的带宽需求，Rs，d表示业务请求的最低可靠性阈值要求；
在路由计算过程中，业务请求必须满足其最低可靠性阈值要，即F(x)≥Rs，d，式中：F(x)＝∏(k，l)∈xrk，l表示路径x的可靠性，这里x代表业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)从源节点s到目的节点d之间的一条路径；
通过把这个约束条件∏(k，l)∈xrk，l≥Rs，d，两边取对数的形式，转化为：
log r1，2+log r1，3+…+log rk，l+…≥log Rs，d (1)
若令
Figure GDA0002291986940000031
和ψs，d＝-log Rs，d，则(1)式可以转化为：
Figure GDA0002291986940000041
其中，
Figure GDA0002291986940000042
和ψs，d分别表示光纤链路(k，l)可靠性的重标度值和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
进一步地，以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为优化目标，确定可靠性感知的频谱资源最优化目标函数，即在频谱灵活光网络的所有光纤链路E中，一组业务请求TD占用频谱隙F的数目最小，它用以下式子表示：
Figure GDA0002291986940000043
其中，
Figure GDA0002291986940000044
表示二进制变量；
当从源节点s到目的节点d之间的业务请求在光纤链路(k，l)上占用编号为f的频谱隙时，
当从源节点s到目的节点d之间的业务请求在光纤链路(k，l)上没有占用编号为f的频谱隙时，
其中，频谱资源最优化目标函数必须满足以下约束条件：
1)业务请求的带宽流量守恒约束条件：对于每一个从源节点s到目的节点d之间的业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，源节点流出的流量等于业务请求的带宽需求-FSs，d；
由于中间节点业务请求的流量有流入与流出，中间节点流量之差为0；
在目的节点，由于业务请求只有流量流入，则目的节点的流量等于业务请求的带宽需求FSs，d；流量守恒约束条件可以用以下式子表示：
Figure GDA0002291986940000047
其中，χk表示与节点l连接的节点集；
2)频谱隙唯一占用约束条件：一个频谱隙只能被一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，不能被两个或两个以上的业务请求同时占用，它的描述如下：
Figure GDA0002291986940000048
3)频谱连续性约束条件：对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)所选择的频谱隙必须满足频谱连续性条件；
当
Figure GDA0002291986940000049
和
Figure GDA00022919869400000410
时，编号大于或等于f+2的频谱隙没有被任何一个业务请求所占用，即用(6)式表示；
当
Figure GDA0002291986940000051
编号小于f的频谱隙已经被业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，用(7)式表示；
Figure GDA0002291986940000052
Figure GDA0002291986940000053
其中，Θ表示一个大于|F|×∈的数值，这里∈表示在频谱灵活光网络中所有节点对之间最长的一条路径；
4)可靠性感知约束条件：对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，所建立的工作路径必须满足业务请求的最低可靠性阈值约束条件，即满足(2)式的约束条件，这个条件转化为以下约束条件：
Figure GDA0002291986940000054
其中，
Figure GDA0002291986940000055
和ψs，d分别表示重新标度的光纤链路(k，l)可靠性和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化系统，包括：
网络初始化模块，用于设置频谱灵活光网络的拓扑信息、光网络连接状态、网络交换节点数、光纤链路数、每条光纤链路的频谱隙的数目；对光纤链路进行可靠性重标度；
业务请求产生模块，用于设置不同的源节点与目的节点，根据某种分布产生业务请求的带宽需求，并确定业务请求的最低可靠性阈值要求，形成源节点、目的节点、带宽需求、最低可靠性阈值要求的不同数目业务请求；
目标函数最优化模块，用于以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为目标，确定一组已知业务请求的频谱资源最优化目标函数；
约束条件管理模块，用于提供频谱资源最优化目标函数必须满足的约束条件；
最优化目标评估模块，用于运行频谱资源最优化目标函数，基于约束条件管理模块提供频谱资源最优化目标函数的优化条件，对运行结果进行评估分析，得出频谱资源占用最小化的优化解。
进一步地，还包括网络状况监控模块，用于对频谱灵活光网络初始化监控、业务请求产生状态记录与分析、路径计算过程可靠性和业务请求最低可靠性阈值的感知、对最优化频谱资源目标函数、最优化频谱资源的约束条件进行监控。
进一步地，所述约束条件管理模块包括四个子模块：
1)业务请求的流量守恒约束子模块，用于约束业务请求从源节点到目的节点的带宽流量相等原则，即源节点流出流量与目的节点流入流量的数值大小相等，由于流量经过中间节点存在流入与流出大小一样，所以中间节点流量之差为0；
2)频谱隙唯一占用子模块，用于约束在每一条光纤链路中，每一个频谱隙只能够被一个业务请求所占用，其它业务请求不能占用；
3)频谱连续性约束子模块，用于约束频谱隙的选择是连续的编号，不能够出现间隔情况；
4)可靠性感知约束子模块，用于对频谱灵活光网络的光纤链路可靠性进行重标度，以及对业务请求的最低可靠性阈值进行重标度。
进一步地，还包括不同模块之间的判决和预警模块，执行各个模块之间的协调功能，以保证频谱灵活光网络初始化、业务请求生产、目标函数优化、约束条件管理、网络状态的监控与最优化目标评估模块的执行。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统，在计算业务请求的传输路径时，首先对所选择的传输路径进行可靠性评估，然后选择最可靠的路径传输业务。另外，通过全局优化的方式对所有业务请求进行路由和分配频谱资源，使全网的频谱资源达到最优化。
本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统，通过业务请求所选择的路径进行可靠性评估，解决基于可靠性感知的频谱资源最优化问题。通过建立的频谱资源最优化目标函数，满足业务请求的带宽流量守恒约束条件、频谱隙唯一占用条件、频谱连续性约束条件、可靠性感知约束条件，以获得一组业务请求的频谱资源最优化解。可见，基于可靠性感知的频谱资源最优化方法和装置，保证了业务请求在选择路径过程的可靠性，同时解决了业务请求的频谱资源最优化问题，从而提高了频谱灵活光网络的资源利用效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法流程图；
图2是本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化系统的结构框图；
图3是本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统实施例中在频谱灵活光网络中，光纤链路可靠性数值大小；
图4是本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法及系统实施例中在频谱灵活光网络中，重标度光纤链可靠性的数值大小；
图5是本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法具体实例中基于可靠性感知的频谱资源最优化方法的三个业务请求TD1(1,3,3,99.978％)、TD2(4,0,3,99.981％)、TD3(1,4,3,99.980％)最优解。
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。
实施例1
如图1所示，本实施例基于可靠性感知的频谱资源最优化方法，包括：
对频谱灵活光网络进行初始化，对光纤链路进行可靠性重新标度；
生成一组业务请求，对业务请求进行最低可靠性阈值进行重新标度；
以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为优化目标，确定一组已知业务请求的频谱资源最优化目标函数，运行频谱资源最优化目标函数，基于所述频谱资源最优化目标函数必须满足的其相应约束条件，得出频谱资源占用最小化的优化解。
本实施例中，对光纤链路进行可靠性重标度以及对业务请求进行最低可靠性阈值进行重标度的具体方法如下：
在频谱灵活光网络G(V,E,F)中，已知一组业务请求集合TD，每一个业务请求，TD(s，d，FSs，d，Rs，d)∈TD，且满足s≠d，其中：V、E、F分别表示频谱灵活光网络的光交换节点集合(每一个节点都具有带宽可变光交叉连接功能)、光纤链路集合、每条光纤链路的频谱隙集合，即F＝{f1，f2，f3，...，fn}；|V|、|E|、|F|分别表示频谱灵活光网络的光交换节点数目、光纤链路数、频谱间隙的数目；在E中每条链路为(k，l)，其中k，l∈V，且满足k≠l，它代表从节点k和节点l之间的链接；s和d分别表示业务请求的源节点和目的节点，FSs，d代表业务请求的带宽需求，Rs，d表示业务请求的最低可靠性阈值。
在路由计算过程中，业务请求必须满足其最低可靠性阈值要求，即F(x)≥Rs，d，式中：F(x)＝∏(k，l)∈xrk，l表示路径x的可靠性，这里x代表业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)从源节点s到目的节点d之间的一条路径。由于路径x的可靠性是非线性形式，无法采用传统最短路径方法进行计算，但可以通过把这个约束条件∏(k，l)∈xrk，l≥Rs，d，两边取对数的形式，可以转化为：
log r1，2+log r1，3+…+log rk，l+…≥log Rs，d (1)
若令
Figure GDA0002291986940000081
和ψs，d＝-log Rs，d，则(1)式可以转化为：
Figure GDA0002291986940000082
其中，
Figure GDA0002291986940000083
和ψs，d分别表示光纤链路(k，l)可靠性的重标度值和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
本实施例中，以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为优化目标，确定可靠性感知的频谱资源最优化目标函数，即在频谱灵活光网络的所有光纤链路E中，一组业务请求TD占用频谱隙F的数目最小，它用以下式子表示：
Figure GDA0002291986940000084
其中，
Figure GDA0002291986940000085
表示二进制变量。当从源节点s到目的节点d之间的业务请求在光纤链路(k，l)上占用编号为f的频谱隙时，
Figure GDA0002291986940000086
否则
Figure GDA0002291986940000087
频谱资源最优化目标函数必须满足以下约束条件：
1)业务请求的带宽流量守恒约束条件。对于每一个从源节点s到目的节点d之间的业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，源节点流出的流量等于业务请求的带宽需求-FSs，d；由于中间节点业务请求的流量有流入与流出，中间节点流量之差为0；在目的节点，由于业务请求只有流量流入，则目的节点的流量等于业务请求的带宽需求FSs，d。流量守恒约束条件可以用以下式子表示：
Figure GDA0002291986940000091
其中，χk表示与节点l连接的节点集；
2)频谱隙唯一占用约束条件。一个频谱隙只能被一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，不能被两个或两个以上的业务请求同时占用，它的描述如下：
Figure GDA0002291986940000092
3)频谱连续性约束条件。对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)所选择的频谱隙必须满足频谱连续性条件。当
Figure GDA0002291986940000093
和时，编号大于或等于f+2的频谱隙没有被任何一个业务请求所占用，即用(6)式表示。当
Figure GDA0002291986940000095
编号小于f的频谱隙已经被业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，用(7)式表示。
Figure GDA0002291986940000096
Figure GDA0002291986940000097
其中，Θ表示一个大于|F|×∈的数值，这里∈表示在频谱灵活光网络中所有节点对之间最长的一条路径。
4)可靠性感知约束条件。对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，所建立的工作路径必须满足业务请求的最低可靠性阈值约束条件，即满足(2)式的约束条件，这个条件可以转化为以下约束条件：
Figure GDA0002291986940000098
其中，
Figure GDA0002291986940000099
和ψs，d分别表示光纤链路(k，l)可靠性重标度值和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
在频谱灵活光网络中，根据给定的一组业务请求的建立需求，满足流量守恒约束条件、频谱隙唯一占用条件、频谱连续性约束条件、可靠性感知约束条件，完成基于可靠性感知的频谱资源最优化。
本实施例进一步地，还包括对频谱灵活光网络初始化监控、业务请求产生状态记录与分析、路径计算过程可靠性和业务请求最低可靠性阈值的感知、对最优化频谱资源目标函数、最优化频谱资源的约束条件进行监控。
实施例2
如图2所示，本实施例基于可靠性感知的频谱资源最优化系统，包括：
网络初始化模块，用于设置频谱灵活光网络的拓扑信息、光网络连接状态、网络交换节点数、光纤链路数、每条光纤链路的频谱隙的数目；对光纤链路进行可靠性重标度；
业务请求产生模块，用于设置不同的源节点与目的节点，根据某种分布产生业务请求的带宽需求，并确定业务请求的最低可靠性阈值要求，形成源节点、目的节点、带宽需求、最低可靠性阈值要求的不同数目业务请求；
目标函数最优化模块，用于以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为目标，确定一组已知业务请求的频谱资源最优化目标函数；
约束条件管理模块，用于提供频谱资源最优化目标函数必须满足的约束条件；
最优化目标评估模块，用于运行频谱资源最优化目标函数，基于约束条件管理模块提供频谱资源最优化目标函数的优化条件，对运行结果进行评估分析，得出频谱资源占用最小化的优化解。
网络状况监控模块，用于对频谱灵活光网络初始化监控、业务请求产生状态记录与分析、路径计算过程可靠性和业务请求最低可靠性阈值的感知、对最优化频谱资源目标函数、最优化频谱资源的约束条件进行监控。
本实施例通过不同模块之间的相互协作，完成基于可靠性感知的频谱资源最优化的目标，除了上述模块，本实施例还需要包括不同模块之间的判决和预警模块，执行各个模块之间的协调功能，以保证频谱灵活光网络初始化、业务请求生产、目标函数优化、约束条件管理、网络状态的监控与最优化目标评估等模块的执行。
进一步地，所述约束条件管理模块包括四个子模块：
1)业务请求的流量守恒约束子模块，用于约束业务请求从源节点到目的节点的带宽流量相等原则，即源节点流出流量与目的节点流入流量的数值大小相等，由于流量经过中间节点存在流入与流出大小一样，所以中间节点流量之差为0；
2)频谱隙唯一占用子模块，用于约束在每一条光纤链路中，每一个频谱隙只能够被一个业务请求所占用，其它业务请求不能占用；
3)频谱连续性约束子模块，用于约束频谱隙的选择是连续的编号，不能够出现间隔情况；
4)可靠性感知约束子模块，用于对频谱灵活光网络的光纤链路可靠性进行重标度，以及对业务请求的最低可靠性阈值进行重标度。
本实施例，使业务请求占用频谱资源最小化的目标，首先，需要对频谱灵活光网络进行初始化，并对光纤链路进行可靠性重新标度；其次，生成一组业务请求，并对业务请求进行最低可靠性阈值进行重新标度；最后，根据可靠性感知的频谱资源最优化目标函数，满足目标函数的约束条件，得出频谱资源占用最小化的优化解。
对本发明基于可靠性感知的频谱资源最优化方法于—具体实例进一步描述如下：
第一，图3表示频谱灵活光网络，每条光纤链路是双向的，并且光纤链路上的数值表示可靠性大小。根据光纤链路可靠性，取以10为底的对数形式，把光纤链路可靠性的数值重新标度，形成如图4所示的重标度可靠性数值大小。第二，生成一组业务请求，TD1(1,3,3,99.978％)、TD2(4,0,3,99.981％)、TD3(1,4,3,99.980％)，并且把这一组业务请求的最低可靠性阈值以10为底的对数并取负数(-log10)进行重标度。则这一组业务请求转化为：TD1(1,3,3,9.556×E-5)、TD2(4,0,3,8.252×E-5)、TD3(1,4,3,8.687×E-5)。第三，设置每条光纤链路的频谱带宽为625GHz，若每个频谱隙为12.5GHz，光纤链路共有50个频谱隙；执行基于可靠性感知的频谱资源最优化目标函数(式(3))，满足业务请求的流量守恒约束条件(式(4))、频谱隙唯一占用条件(式(5))、频谱连续性约束条件(式(6)和(7))、可靠性感知约束条件(式(8))；获得最优频谱占用数的可行解为：12，业务请求TD1(1,3,3,99.978％)、TD2(4,0,3,99.981％)、TD3(1,4,3,99.980％)所选择的路径分别为：1-2-3、4-5-0、1-5-4，所分配频谱隙的编号为：0、1、2，如图3所示。图5基于可靠性感知的频谱资源最优化方法的三个业务请求TD1(1,3,3,99.978％)、TD2(4,0,3,99.981％)、TD3(1,4,3,99.980％)最优解。
上述方法的实施例可以通过上述系统的实施例实现，上述系统的实施例可以采用上述方法的实时运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于可靠性感知的频谱资源最优化方法，其特征在于，包括：
对频谱灵活光网络进行初始化，对光纤链路进行可靠性重新标度；
生成一组业务请求，对业务请求满足最低可靠性阈值进行重新标度；
以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为目标，确定一组已知业务请求的频谱资源最优化目标函数；
运行频谱资源最优化目标函数，得到频谱资源占用最小化的优化解，所述频谱资源最优化目标函数的限制条件包括流量守恒约束条件、频谱隙唯一占用条件、频谱连续性约束条件、可靠性感知约束条件；
对光纤链路进行可靠性重新标度以及对业务请求满足最低可靠性阈值进行重新标度的具体方法如下：
在频谱灵活光网络G(V，E，F)中，已知一组业务请求集合TD，每一个业务请求，TD(s，d，FSs，d，Rs，d)∈TD，且满足s≠d，其中：V、E、F分别表示频谱灵活光网络的光交换节点集合、光纤链路集合、每条光纤链路的频谱隙集合，即F＝{f1，f2，f3，...，fn}；|V|、|E|、|F|分别表示频谱灵活光网络的光交换节点数目、光纤链路数、频谱间隙的数目；
在E中每条链路为(k，l)，其中k，l∈V，且满足k≠l，它代表从节点k和节点l之间的链接；s和d分别表示业务请求的源节点和目的节点，FSs，d代表业务请求的带宽需求，Rs，d表示业务请求的最低可靠性阈值；
在路由计算过程中，业务请求必须满足其最低可靠性阈值要求，即F(x)≥Rs，d，式中：F(x)＝∏(k，l)∈xrk，l表示路径x的可靠性，这里x代表业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)从源节点s到目的节点d之间的一条路径；
通过把这个约束条件∏(k，l)∈xrk，l≥Rs，d，两边取对数的形式，转化为：
log r1，2+log r1，3+…+log rk，l+…≥log Rs，d (1)
若令
Figure FDA0002291986930000011
和ψs，d＝-log Rs，d，则(1)式可以转化为：
Figure FDA0002291986930000012
其中，和ψs，d分别表示光纤链路(k，l)可靠性的重标度值和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
2.根据权利要求1所述的基于可靠性感知的频谱资源最优化方法，其特征在于，包括对频谱灵活光网络初始化监控、业务请求产生状态记录与分析、路径计算过程可靠性和业务请求最低可靠性阈值的感知、对最优化频谱资源目标函数、最优化频谱资源的约束条件进行监控。
3.根据权利要求1所述的基于可靠性感知的频谱资源最优化方法，其特征在于，以频谱灵活光网络的频谱资源最小化占用为优化目标，确定可靠性感知的频谱资源最优化目标函数，即在频谱灵活光网络的所有光纤链路E中，一组业务请求TD占用频谱隙F的数目最小，频谱资源最优化目标函数用以下式子表示：
Figure FDA0002291986930000021
其中，表示二进制变量；
当从源节点s到目的节点d之间的业务请求在光纤链路(k，l)上占用编号为f的频谱隙时，
Figure FDA0002291986930000023
当从源节点s到目的节点d之间的业务请求在光纤链路(k，l)上没有占用编号为f的频谱隙时，
Figure FDA0002291986930000024
其中，频谱资源最优化目标函数必须满足以下约束条件：
1)业务请求的带宽流量守恒约束条件：对于每一个从源节点s到目的节点d之间的业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，源节点流出的流量等于业务请求的带宽需求-FSs，d；
由于中间节点业务请求的流量有流入与流出，中间节点流量之差为0；
在目的节点，由于业务请求只有流量流入，则目的节点的流量等于业务请求的带宽需求FSs，d；流量守恒约束条件可以用以下式子表示：
Figure FDA0002291986930000025
其中，χk表示与节点l连接的节点集；
2)频谱隙唯一占用约束条件：一个频谱隙只能被一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，不能被两个或两个以上的业务请求同时占用，它的描述如下：
Figure FDA0002291986930000026
3)频谱连续性约束条件：对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)所选择的频谱隙必须满足频谱连续性条件；
当
Figure FDA0002291986930000031
和
Figure FDA0002291986930000032
时，编号大于或等于f+2的频谱隙没有被任何一个业务请求所占用，即用(6)式表示；
当
Figure FDA0002291986930000033
编号小于f的频谱隙已经被业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)占用，用(7)式表示；
Figure FDA0002291986930000034
其中，Θ表示一个大于|F|×∈的数值，这里∈表示在频谱灵活光网络中所有节点对之间最长的一条路径；
4)可靠性感知约束条件：对于每一个业务请求TD(s，d，FSs，d，Rs，d)，所建立的工作路径必须满足业务请求的最低可靠性阈值约束条件，即满足(2)式的约束条件，这个条件转化为以下约束条件：
Figure FDA0002291986930000036
其中，
Figure FDA0002291986930000037
和ψs，d分别表示重新标度的光纤链路(k，l)可靠性和业务请求的重标度最低可靠性阈值。
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