CN108322392A - 一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，属于光纤通信技术领域。该方法设计了一个基于负载均衡的综合考虑链路频谱状态和传输损伤的路径权重公式，以降低不同信道间的非线性损伤。基于路径权重公式，为高质量业务选择边分离的最大权重路径；为低质量业务选择边分离的最短能效路径。在频谱分配期间，根据业务速率的比值将频谱分区，采用首次命中和尾端命中联合的频谱分配方式，减少不同传输速率业务之间的交叉相位调制。同时，为了降低当前传输业务对网络中已有业务造成损伤而阻塞的概率，设计了物理损伤阻塞业务的光路重配置机制。本发明在有效提升频谱资源利用率同时，降低了带宽阻塞率和业务传输能耗。

Description

一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法。

背景技术

高速增长的新兴网络业务如高清视频，互动游戏，云计算，大数据等，使得IP业务量呈现出爆炸式的增长，网络业务量呈现出两年翻一倍的趋势。这一发展趋势促使网络运营商必须对网络容量进行扩充以满足不断增长的业务需求。传统的波分复用(WavelengthDivision Multiplexing,WDM)技术在一条光纤上频分复用承载多个波长信道，大大提升了网络带宽容量。然而，随着业务种类和大小的多元化，这种固定栅格的波长分配方式，缺乏灵活性，存在频谱利用率低的缺点，限制了光网络的高速发展。基于光正交频分复用(Optical-Orthogonal FrequencyDivisionMultiplexing,O-OFDM)技术的弹性光网络(Elastic OpticalNetworks,EONs) 可根据业务大小灵活分配子载波数目，同时高频谱效率调制方式的使用进一步提高了频谱利用率，成为极具潜力的下一代智能光网络。

弹性光网络技术的发展吸引了许多学者的关注，弹性光网络的频谱灵活性在带来诸多优势的同时也带来了新的挑战。业务传输需要满足频谱一致性和连续性约束，如何合理调度网络资源，成为研究的首要目标。大量的研究集中在如何提高弹性光网络带宽阻塞率性能，忽略了实际传输中存在的物理损伤以及能源的有效性。随着光纤通信朝着超大容量、超长距离、全光透明的方向发展，由光纤和光器件引入的色散、损耗、非线性效应等将成为限制光网络性能的关键因素，它们将不能再像在传统不透明光网络中一样可以忽略。为保证光网络的传输质量，基于物理层损伤感知的路由算法成为研究的热点。弹性光网络的物理损伤主要包括线性损伤和非线性损伤两个部分。其中线性损伤主要包括：色散、偏振膜色散、放大器自发辐射、串扰等，非线性损伤主要包括：交叉相位、自相位调制和四波混频等。光信号在传输时受到非理想器件和设备引起的物理损伤不断加剧，并且随着光路传输距离的增加，物理损伤将会不断累积，严重影响光路的传输质量，一条已建立的光路可能会由于严重的信号损伤而导致光信号承载的信息无法传输。如果物理损伤问题无法解决，光信号的误码率将会不断提高，使得光信号传输质量急剧下降，从而无法满足网络的服务质量需求。同时，随着网络流量和业务的爆炸式增加，以及网络规模的不断扩展，势必会导致网络能耗的急剧上升，使得其碳排放量占全球排放总量的比例日益增加。从而成为制约网络发展的关键因素，能源有效灵活光网络的发展迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，该方法设计一个基于负载均衡的综合考虑链路频谱状态和传输损伤的路径权重公式，来降低不同信道间的非线性损伤。基于路径权重公式，为高质量业务选择边分离的最大权重传输路径；为低质量业务选择边分离的最短能效路径降低能耗。在频谱分配期间，根据业务速率的比值将频谱分区，根据路径中分配频谱区间相邻信道的数目来选择不同的频谱分配方式，减少不同传输速率业务之间的交叉相位调制。同时，为了降低当前传输业务对网络中已有业务造成损伤而阻塞的可能，还设计了物理损伤阻塞业务的重配置机制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，包括以下步骤：

输入：光网络拓扑G(V,E,S)，V＝{v_i|i＝1,2,...,|V|}为节点集合， E＝{e_ij|i,j∈V,i≠j}为光纤链路集合，S＝{s_i|i＝1,2,...,|S|}为光纤链路频隙集合，业务用R＝{r_i|i＝1,2,...,|R|}表示，令k＝1，m＝M，业务r_i(s,d,fs_n,Q)，s为源节点，d为目的节点，fs_n为业务请求频隙数目，Q为布尔变量，Q为1表示高质量业务；否则为低质量业务；使用Dijkstra算法计算所有源目的节点间的K条最短路径KSP集合，构造M层调制方式辅助图，其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定；

S1：业务请求到达，从频谱效率最高的调制方式辅助拓扑开始为业务选择传输路径，转 S2；

S2：判断Q是否为1，若为1，则为高质量业务，转S3；否则，为低质量业务，转S4；

S3：根据路径权重公式路 为路径p_k上连续空闲频隙的数目，表示经过链路l的最短路径数目，N_num表示网络拓扑中节点的数目，表示路径p_k的跳数，计算源节点到目的节点的K条满足跳数阈值Hop的最大权重路径 P^H{p₁,...,p_k,...,p_K}，其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定，转S5；

S4：根据业务源节点和目的节点选择存放在KSP中的K条最短路径，根据能耗模型计算路径能耗，按照能耗大小升序排列K条路径P^L{p₁,...,p_k,...,p_K}，转S5；

S5：计算当前调制方式业务r_i传输所需的频隙数目，从路径集合中选择第p_k条路径，计算该路径上可用频谱块Block{b₁,...,b_j}，若可用频谱块集合非空，转S8；否则转S6；

S6：若m＜1，当前传输路径无可用调制方式，转S7；否则降低调制等级，m＝m-1，转S2；

S7：若k＞K，业务r_i被阻塞，释放网络中已传输业务占用的频谱资源，更新光网络G频谱资源，转S8；否则，k＝k+1，m＝M，转S5；

S8：根据业务请求频隙数目fs_n，基于频谱分区业务频谱分配策略，选择频谱分配方式，转S9；

S9：根据物理损伤模型计算该路径下，业务的传输误比特率若小于业务误码率阈值，转S10；否则，m＝m-1，转S5；

S10：判断传输路径p_k是否造成网络中已存在业务物理损伤加剧而阻塞，若是，记录阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，使用区分服务的拓扑损伤感知频谱分区能效路由策略重配置阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，转S11；否则，转S12；

S11：若业务重配置成功，转S12；否则，m＝m-1，转S5；

S12：业务r_i成功传输，记录所选择的传输路径p_k，记录分配的第一个频隙索引值f_ts和最后频隙索引值f_te；

输出：业务r_i的传输路径p_k和分配的第一个、最后频隙索引值f_ts和f_te。

进一步，所述能耗模型为：

在弹性光网络中，耗能器件为：带宽可变转发器、带宽可变光交叉连接器和掺铒光纤放大器，其中业务传输能耗分与业务不相关的固有能耗和与业务请求速率成比例的功率消耗；

带宽可变转发器传输一个业务产生的能耗为业务所需的频隙数乘以对应调制方式下单个子载波的能耗和带宽可变转发器固有能耗，如公式(1)所示：

公式(1)中是转发器固有能耗为31.5W，是业务速率相关能耗；公式(2)中Sub^m是调制方式为m时业务请求的子载波数目，F_G是保护频隙数目，是调制方式为m时单个子载波的能耗功率；

带宽可变交叉连接器能耗与节点度数和业务所需的带宽大小相关，如公式(3)所示：

公式(3)中V表示网络中的节点集合，N_i是二进制变量，如果业务传输路径经过节点i则为1，否则为0；是交叉连接器固有能耗为150W，是与节点度数和业务速率相关的能耗；公式(4)中FS_total是一条光纤链路中总的频隙数目，n_i是节点i的度数；

掺铒光纤放大器每隔80km放置一个，放大器的能耗取决于业务经过的路径的长度，如公式(12)所示：

公式(12)中每个放大器的能耗为120W，为业务r_i经过的路径长度。

进一步，所述物理损伤模型为：

式(6)中，G表示信号功率谱密度，G_ASE表示放大器自发辐射噪声功率谱密度，G_NLI表示非线性损伤噪声功率谱密度；其中，G_ASE和G_NLI分别由公式(7)和(9)计算：

公式(7)中，N_l为链路l的光纤跨度数目，表示单个跨度放大器自发辐射噪声功率谱密度，公式(8)中α表示功率衰减系数，L表示每个跨度的长度，n_sp表示粒子数反转参数，h 表示普朗克常量，v表示光载波频率；

ρ＝(π²|β₂|)/α (11)

u＝(3γ²G³)/(2πα|β₂|) (12)

公式(9)中，表示单个跨度非线性损伤噪声功率谱密度；公式(10)中B_i和B_j分别表示业务i和j请求的带宽大小，Δf_ij表示业务i和j中心频率间隔，β₂和γ分别表示光纤色散系数和非线性系数；高质量业务和低质量业务的传输误码率阈值用和表示，分别针对互动游戏和高清视频两种实际业务，误码率阈值分别为10^-9和10^-6。

进一步，所述高质量业务对误比特率容忍度低，更易受到物理损伤的影响而导致业务阻塞，其路径权重值越大表明，业务被成功传输的概率越大；

由于不同速率信道间存在交叉相位调制，信号沿着传输路径误比特率快速上升，导致带宽阻塞率上升，并且随着负载的增加，信号间交叉相位调制会更加严重，加剧网络拥塞；为降低物理损伤对网络性能的影响，基于频谱分区思想，考虑业务传输速率以及相邻信道的数目，同时结合首次命中和尾端命中两种频谱分配方式，降低带宽阻塞率。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，为高质量业务设计了综合考虑频谱消耗和物理损伤的路径权重公式，依据该公式在构建的频谱效率调制方式辅助图上为高质量业务选择传输路径，为低质量业务选择能效路由。频谱分配时，考虑频谱分区和相邻信道数目对物理损伤的影响，结合首次命中和尾端命中两种频谱分配方式，降低交叉相位调制的影响，同时重配置机制的引入避免了网络性能出现恶化。所提方法在保证良好的带宽阻塞率和频谱利用率性能的同时，降低了网络能耗。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为信号调制方式分层辅助示意图；图1(a)为物理拓扑，图1(b)为采用QPSK调制方式时的分层辅助拓扑，图1(c)为采用BPSK调制方式时的分层辅助拓扑；

图2为高质量业务选路示意图；

图3为频谱分区频谱分配策略示意图；

图4为弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，在为业务请求路由时，首先构建调制方式虚拟辅助图，从频谱效率最高的调制方式开始，基于路径权重公式为高质量业务基于考虑链路频谱状态和传输损伤的路径权重公式，计算K条满足跳数阈值的最大权重路径，同时，考虑为低质量业务计算K条能耗最低路径，降低网络能耗。频谱分配阶段，将频谱资源分区，根据业务大小以及传输路径相邻信道数目选择频谱分配区间和方式，当业务传输造成网络中其他业务传输中断时，重配置受到影响的业务，具体包括：

首先如图1所示构建信号调制等级分层辅助图，其中链路上的数字为节点间物理距离，如链路1-2上的数字1050，表示实际的物理距离为1050km，图1(a)表示物理拓扑，图1(b) 表示采用QPSK调制方式时的分层辅助拓扑，图1(c)表示采用BPSK调制方式时的分层辅助拓扑，其他的调制方式由于篇幅原因，省略未表示出来，可依据以下方法构造。基于物理拓扑各节点链路间的距离，从最高调制等级开始，为各节点计算节点间的最短路径长度，若节点间最短路径长度满足调制等级的传输距离限制，则在相应节点间添加链路，否则删除相应的链路，由表1中各种调制方式的传输距离限制，依次为各调制方式构建辅助图，然后从最高调制方式辅助图开始，选择满足表1调制方式传输信噪比阈值的路由。当前路径不满足传输时，选择下一条最短路径，删除当前辅助图，构造新的辅助图。例如，图1(b)所示，链路 2-4，1-6长度分别为2400km和3000km，不满足QPSK传输距离限制的2000km约束，在拓扑上删除两条链路，图1(c)所示，节点1到节点4的最短路径(1-2-4)长度为3450km，满足BPSK传输距离的4000km约束，添加链路1-4。

表1不同调制方式下子载波传输速率、能耗、最大传输距离及信噪比阈值

业务到达，判断业务是否为高质量业务，如果是高质量业务，根据基于负载均衡思想的路径权重公式，选择满足源目的节点间跳数阈值的K条最大权重路径，存放在高质量业务候选路径集合P^H；如果是低质量业务根据业务源节点和目的节点选择存放在集合KSP中的K 条最短路径，基于能耗模型计算路径传输能耗，按照能耗大小升序排列K条路径，存放在低质量业务候选路径集合P^L。然后，计算当前调制方式下，业务传输所需的频隙数目，从路径集合中选择第k条路径，计算路径上可用频谱块，存放在集合Block。若集合Block非空，根据业务请求频隙数目，基于频谱分区业务频谱分配策略，选择频谱分配方式，根据物理损伤模型计算该路径下，业务的传输误比特率。若误比特率小于传输阈值，判断是否当前传输业务是否造成已存在业务物理损伤加剧而阻塞，如果造成阻塞，记录下被阻塞的业务，使用弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法重配置这些业务。如果没有影响网络已存在业务的传输，传输当前业务，记录下选择的传输路径和分配的首尾频隙索引值。如果误比特率大于传输阈值，降低调制等级，重新计算可用频谱块；若集合Block为空，判断当前调制方式是否是最低调制等级。若是最低调制等级选择下一条路径传输重新计算可用频谱块；若不是最低调制等级，降低调制等级，在下一层调制方式辅助图上从新选择路径传输。当无可用传输路径时，业务被阻塞，释放网络中已传输业务占用的频谱资源，更新光网络频谱资源使用状态。

本发明提供的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其使用的能耗模型如下所示：

弹性光网络中，主要的耗能器件为：带宽可变转发器、带宽可变光交叉连接器和掺铒光纤放大器，其中业务传输能耗主要可分为两个部分，即与业务不相关的固有能耗和与业务请求速率成比例的功率消耗。

带宽可变转发器传输一个业务产生的能耗为业务所需的频隙数乘以对应调制方式下单个子载波的能耗和带宽可变转发器固有能耗，如公式(1)所示：

公式(1)中是转发器固有能耗为31.5W，是业务速率相关能耗。公式(2)中Sub^m是调制方式为m时业务请求的子载波数目，F_G是保护频隙数目，是调制方式为m时单个子载波的能耗功率。

带宽可变交叉连接器能耗与节点度数和业务所需的带宽大小相关，如公式(3)所示：

公式(3)中V表示网络中的节点集合，N_i是二进制变量，如果业务传输路径经过节点i则为1，否则为0。是交叉连接器固有能耗为150W，是与节点度数和业务速率相关的能耗。公式(4)中FS_total是一条光纤链路中总的频隙数目，n_i是节点i的度数。

掺铒光纤放大器每隔80km放置一个，放大器的能耗主要取决于业务经过的路径的长度，如公式(12)所示：

公式(12)中每个放大器的能耗为120W，为业务r_i经过的路径长度。

本发明提供的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其使用的损伤模型如下所示：

式(6)中，G表示信号功率谱密度，G_ASE表示放大器自发辐射噪声功率谱密度，G_NLI表示非线性损伤噪声功率谱密度。其中，G_ASE和G_NLI分别可由公式(7)和(9)计算：

公式(7)中，N_l为链路l的光纤跨度数目，表示单个跨度放大器自发辐射噪声功率谱密度，公式(8)中α表示功率衰减系数，L表示每个跨度的长度，n_sp表示粒子数反转参数，h 表示普朗克常量，v表示光载波频率。

ρ＝(π²|β₂|)/α (11)

u＝(3γ²G³)/(2πα|β₂) (12)

公式(9)中，表示单个跨度非线性损伤噪声功率谱密度。公式(10)中B_i和B_j分别表示业务i和j请求的带宽大小，Δf_ij表示业务i和j中心频率间隔，β₂和γ分别表示光纤色散系数和非线性系数。本发明中，高质量业务和低质量业务的传输误码率阈值用和表示，分别针对互动游戏和高清视频两种实际业务，误码率阈值分别为10-⁹和10-⁶。

由于高质量业务对误比特率容忍度低，更易受到物理损伤的影响而导致业务阻塞，本发明提出一种基于负载均衡思想的路径权重公式为高质量业务选择传输路由如公式(13)所示：

公式(13)中，为路径pk上连续空闲频隙的数目，表示经过链路l的最短路径数目， N_num表示网络拓扑中节点的数目，表示路径pk的跳数。如图2所示，为高质量业务选路示意图，假设业务请求r_i(1,6,2,1)从源节点到1到目的节点6，请求两个频隙的带宽，第四个参数为1表示该业务为高质量业务，网络拓扑及三条候选路径如图3所示，链路上的数字为由公式(15)可计算出三条候选路径1(1-6)，路径2(1-3-5-6)，路径3(1-2-4-6)的权重分别为2.25，0.83，0.75。路径权重值越大表明，业务被成功传输的概率越大，所以优先选择路径1，其次选择路径2。

由于不同速率信道间存在交叉相位调制，信号沿着传输路径误比特率快速上升，导致带宽阻塞率上升。并且随着负载的增加，信号间交叉相位调制会更加严重，加剧网络拥塞。因此，为了降低物理损伤对网络性能的影响，本发明基于频谱分区思想，考虑业务传输速率以及相邻信道的数目，同时结合首次命中和尾端命中两种频谱分配方式，降低带宽阻塞率。如图3所示，假设业务请求大小为4FS,8FS,16FS三种类型，业务比例为4:3:2，则频谱分区1 大小为80FS，频谱分区2大小为120FS，频谱分区3大小为160FS，为请求4FS的低速率业务在频谱分区1采用FF频谱分配策略进行频谱分配，为请求16FS的高速率业务在频谱分区 3采用LF频谱分配策略进行频谱分配。同时，为请求8FS的业务计算分别采用FF和LF频谱分配策略时，候选路径上各链路相邻信道数目之和，选择相邻信道数目之和较小的频谱分配方式。

下面将结合图4对本发明的弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法进行更为详细的介绍，具体流程可分为下面几个步骤：

输入：光网络拓扑G(V,E,S)，V＝{v_i|i＝1,2,...,|V|}为节点集合， E＝{e_ij|i,j∈V,i≠j}为光纤链路集合，S＝{s_i|i＝1,2,...,|S|}为光纤链路频隙集合，业务用R＝{r_i|i＝1,2,...,|R|}表示，令k＝1，m＝M，业务r_i(s,d,fs_n,Q)，s为源节点，d为目的节点，fs_n为业务请求频隙数目，Q为布尔变量，Q为1表示高质量业务；否则为低质量业务。使用Dijkstra算法计算所有源目的节点间的K条最短路径KSP集合(预处理)，构造M 层调制方式辅助图(预处理)，其中K的取值可以由网络拓扑平均度数上限确定，如K＝3。

输出：业务r_i的传输路径p_k和分配的第一个、最后频隙索引值f_ts和f_te。

S1：业务请求到达，从频谱效率最高的调制方式辅助拓扑开始为业务选择传输路径，转 S2；

S2：判断Q是否为1，若为1，则为高质量业务，转S3；否则，为低质量业务，转S4；

S3：根据路径权重公式(13)，计算源节点到目的节点的K条满足跳数阈值Hop的最大权重路径P^H{p₁,...,p_k,...,p_K}，其中K的取值可以由网络拓扑平均度数上限确定，如K＝3，转 S5；

S4：根据业务源节点和目的节点选择存放在KSP中的K条最短路径，根据能耗模型计算路径能耗，按照能耗大小升序排列K条路径P^L{p₁,...,p_k,...,p_K}，转S5；

S5：计算当前调制方式业务r_i传输所需的频隙数目，从路径集合中选择第p_k条路径，计算该路径上可用频谱块Block{b₁,...,b_j}，若可用频谱块集合非空，转S8；否则转S6；

S6：若m＜1，当前传输路径无可用调制方式，转S7；否则降低调制等级，m＝m-1，转S2；

S7：若k＞K，业务r_i被阻塞，释放网络中已传输业务占用的频谱资源，更新光网络G频谱资源，转S8；否则，k＝k+1，m＝M，转S5；

S8：根据业务请求频隙数目fs_n，基于频谱分区业务频谱分配策略，选择频谱分配方式，转S9；

S9：根据物理损伤模型计算该路径下，业务的传输误比特率若小于业务误码率阈值，转S10；否则，m＝m-1，转S5；

S10：判断传输路径p_k是否造成网络中已存在业务物理损伤加剧而阻塞，若是，记录阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，使用区分服务的拓扑损伤感知频谱分区能效路由策略重配置阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，转S11；否则，转S12；

S11：若业务重配置成功，转S12；否则，m＝m-1，转S5。

S12：业务r_i成功传输，记录所选择的传输路径p_k，记录分配的第一个频隙索引值f_ts和最后频隙索引值f_te。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

输入：光网络拓扑G(V,E,S)，V＝{v_i|i＝1,2,...,|V|}为节点集合，E＝{e_ij|i,j∈V,i≠j}为光纤链路集合，S＝{s_i|i＝1,2,...,|S|}为光纤链路频隙集合，业务用R＝{r_i|i＝1,2,...,|R|}表示，令k＝1，m＝M，业务r_i(s,d,fs_n,Q)，s为源节点，d为目的节点，fs_n为业务请求频隙数目，Q为布尔变量，Q为1表示高质量业务；否则为低质量业务；使用Dijkstra算法计算所有源目的节点间的K条最短路径KSP集合，构造M层调制方式辅助图，其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定；

S1：业务请求到达，从频谱效率最高的调制方式辅助拓扑开始为业务选择传输路径，转S2；

S2：判断Q是否为1，若为1，则为高质量业务，转S3；否则，为低质量业务，转S4；

S3：根据路径权重公式路 为路径p_k上连续空闲频隙的数目，表示经过链路l的最短路径数目，N_num表示网络拓扑中节点的数目，表示路径p_k的跳数，计算源节点到目的节点的K条满足跳数阈值Hop的最大权重路径P^H{p₁,...,p_k,...,p_K}，其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定，转S5；

S4：根据业务源节点和目的节点选择存放在KSP中的K条最短路径，根据能耗模型计算路径能耗，按照能耗大小升序排列K条路径P^L{p₁,...,p_k,...,p_K}，转S5；

S5：计算当前调制方式业务r_i传输所需的频隙数目，从路径集合中选择第p_k条路径，计算该路径上可用频谱块Block{b₁,...,b_j}，若可用频谱块集合非空，转S8；否则转S6；

S6：若m＜1，当前传输路径无可用调制方式，转S7；否则降低调制等级，m＝m-1，转S2；

S7：若k＞K，业务r_i被阻塞，释放网络中已传输业务占用的频谱资源，更新光网络G频谱资源，转S8；否则，k＝k+1，m＝M，转S5；

S8：根据业务请求频隙数目fs_n，基于频谱分区业务频谱分配策略，选择频谱分配方式，转S9；

S9：根据物理损伤模型计算该路径下，业务的传输误比特率若小于业务误码率阈值，转S10；否则，m＝m-1，转S5；

S10：判断传输路径p_k是否造成网络中已存在业务物理损伤加剧而阻塞，若是，记录阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，使用区分服务的拓扑损伤感知频谱分区能效路由策略重配置阻塞的业务BT{rb₁,...,rb_i}，转S11；否则，转S12；

S11：若业务重配置成功，转S12；否则，m＝m-1，转S5；

S12：业务r_i成功传输，记录所选择的传输路径p_k，记录分配的第一个频隙索引值f_ts和最后频隙索引值f_te；

输出：业务r_i的传输路径p_k和分配的第一个、最后频隙索引值f_ts和f_te。

2.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其特征在于：所述能耗模型为：

在弹性光网络中，耗能器件为：带宽可变转发器、带宽可变光交叉连接器和掺铒光纤放大器，其中业务传输能耗分与业务不相关的固有能耗和与业务请求速率成比例的功率消耗；

带宽可变转发器传输一个业务产生的能耗为业务所需的频隙数乘以对应调制方式下单个子载波的能耗和带宽可变转发器固有能耗，如公式(1)所示：

公式(1)中是转发器固有能耗为31.5W，是业务速率相关能耗；公式(2)中Sub^m是调制方式为m时业务请求的子载波数目，F_G是保护频隙数目，是调制方式为m时单个子载波的能耗功率；

带宽可变交叉连接器能耗与节点度数和业务所需的带宽大小相关，如公式(3)所示：

公式(3)中V表示网络中的节点集合，N_i是二进制变量，如果业务传输路径经过节点i则为1，否则为0；是交叉连接器固有能耗为150W，是与节点度数和业务速率相关的能耗；公式(4)中FS_total是一条光纤链路中总的频隙数目，n_i是节点i的度数；

掺铒光纤放大器每隔80km放置一个，放大器的能耗取决于业务经过的路径的长度，如公式(12)所示：

公式(12)中每个放大器的能耗为120W，为业务r_i经过的路径长度。

3.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其特征在于：所述物理损伤模型为：

式(6)中，G表示信号功率谱密度，G_ASE表示放大器自发辐射噪声功率谱密度，G_NLI表示非线性损伤噪声功率谱密度；其中，G_ASE和G_NLI分别由公式(7)和(9)计算：

公式(7)中，N_l为链路l的光纤跨度数目，表示单个跨度放大器自发辐射噪声功率谱密度，公式(8)中α表示功率衰减系数，L表示每个跨度的长度，n_sp表示粒子数反转参数，h表示普朗克常量，v表示光载波频率；

ρ＝(π²|β₂|)/α (11)

u＝(3γ²G³)/(2πα|β₂|) (12)

公式(9)中，表示单个跨度非线性损伤噪声功率谱密度；公式(10)中B_i和B_j分别表示业务i和j请求的带宽大小，Δf_ij表示业务i和j中心频率间隔，β₂和γ分别表示光纤色散系数和非线性系数；高质量业务和低质量业务的传输误码率阈值用和表示，分别针对互动游戏和高清视频两种实际业务，误码率阈值分别为10^-9和10^-6。

4.根据权利要求3所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法，其特征在于：

所述高质量业务对误比特率容忍度低，更易受到物理损伤的影响而导致业务阻塞，其路径权重值越大表明，业务被成功传输的概率越大；

由于不同速率信道间存在交叉相位调制，信号沿着传输路径误比特率快速上升，导致带宽阻塞率上升，并且随着负载的增加，信号间交叉相位调制会更加严重，加剧网络拥塞；为降低物理损伤对网络性能的影响，基于频谱分区思想，考虑业务传输速率以及相邻信道的数目，同时结合首次命中和尾端命中两种频谱分配方式，降低带宽阻塞率。