CN111010234A

CN111010234A - 中继节点的选取方法及系统

Info

Publication number: CN111010234A
Application number: CN201911340128.1A
Authority: CN
Inventors: 马坤; 毕晓雪; 何峰
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Current assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: CN111010234B

Abstract

本发明公开了一种中继节点的选取方法及系统，涉及路由规划领域。该方法的步骤包括：在需要选取中继节点的链路的所有节点中，选择一个中间节点N_当，每次选择的中间节点均不相同；当从源节点到N_当的光信噪比值不满足阈值时，寻找与N_当关联的中继节点；中继方案制定流程：当每个中间节点都被选择时，根据每个中间节点关联的中继节点制定中继方案。本发明能够在简化中继节点选取过程、降低每个中继节点的业务处理量的基础上，选取出数量较少、且能够保证光信噪比的指标和业务传输质量的中继节点。

Description

中继节点的选取方法及系统

技术领域

本发明涉及路由规划领域，具体涉及一种中继节点的选取方法及系统。

背景技术

在光网络中，光纤的损耗、色散及非线性，会导致光信号在光纤中传输一段距离后产生光功率衰减、红/蓝移、四波混频等情况。上述情况可以使用EDFA(Erbium-dopedOptical Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器)进行光信号的放大；但若传输距离较长，仅放大信号并不能满足收端对于信噪比的要求，此时就需要对于光信号经光电转换后进行3R再生(再整形，再放大，再定时)，完成此项工作(光电转换后进行3R再生)的站点称为中继站点(即中继节点)。由于需要对光信号进行光/电转换的中继节点的设备成本较高，因此从经济角度来讲，需要选择最少的中继节点来满足业务需求。

现有中继节点的选取方式一般为以下3种：

1、经验法，即根据网络规划人员的经验进行网络中继节点的选取，通常会将中继节点选在网络业务的枢纽节点上，这种方式的优点在于可以将光信号在这些枢纽节点集中进行中继处理，但缺点也很明显，一方面会使这些枢纽节点的业务处理量大幅增加，但网络中其它节点的资源大量闲置，另一方面会造成某些业务在到达这些枢纽节点进行中继时由于无法满足光信噪比的指标要求，造成因光信号无法正确解调而导致业务中断。

2、穷举法具体为先假设中继节点的数量为1，遍历链路上的每个节点，查找是否存在满足业务中继要求的节点。若只选取1个中继节点无法满足中继要求，则假设本条链路上所需中继节点的数量为2，再遍历链路中所有两个中继节点组合的情况，查找是否存在满足业务中继要求的节点。按照这样的方式逐渐递增中继节点，直至找出符合中继条件的最小中继方案或没有找到而失败退出。这种方法是理论上一种比较完美的解决方式，但因为该方法需要对所有的中继点组合都要进行计算，所以会大幅度增加控制节点或管理节点的计算负担；另外采用这种中继点查找方式，算法的时间和空间复杂度都较高，因此不适合实际的应用场景。

3、贪婪算法，即每次所选取的中继节点为恰好不满足光信噪比阈值的点，在此节点处若因波长或其它指标不满足造成本节点无法作为中继点，则要向此节点之前的节点进行回溯，直至找到符合的点作为中继节点(未找到则失败返回)。该方法的核心思想是每次选取当前情况下的最优解，并期望最终的结果也是较优的，缺点在于：

因为每次都是在光信噪比接近阈值的时候才进行中继节点的选取操作，所以会造成在中继节点处要使用高灵敏度设备进行光电检测以及功率补偿、放大等操作。而高灵敏度设备通常造价较高，因此虽然贪婪算法的中继节点数量少，但由于中继节点所需的设备造价较高导致其中继方案的并不能保证是一种较为经济的方案。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何在简化中继节点选取过程、降低每个中继节点的业务处理量的基础上，选取出数量较少、且能够保证光信噪比的指标和业务传输质量的中继节点。

为达到以上目的，本发明提供的中继节点的选取方法，包括以下步骤：

中继节点选取流程：在需要选取中继节点的链路的所有节点中，按照源节点至宿节点的排列顺序，选择一个未被选择的中间节点N_当；当从源节点到N_当的光信噪比值不满足阈值时，寻找与N_当关联的中继节点；

中继方案制定流程：当每个中间节点都被选择时，根据每个中间节点关联的中继节点制定中继方案。

在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值，重新执行中继节点选取流程；所述寻找与N_当关联的中继节点的流程包括：

判断源节点至N_当的前一节点N_前的最小中继值是否为代表无需中继的指定值，若是，将源节点添加至中继节点存在集合中，否则将N_前关联的所有中继节点添加至中继节点存在集合中；

遍历中继节点存在集合中的每个中继节点，将遍历到的中继节点定义为N_中；判断N_中至N_当的光信噪比值是否满足阈值，若是，将N_中到N_当的最小中继值更新为代表无需中继的指定值，将N_中作为候选的中继节点；否则寻找到N_中至N_当之间候选的中继节点后，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值；

将候选的中继节点与N_当关联；将源节点至N_当的最小中继值更新为：源节点至N_前的最小中继值，与N_中至N_当的最小中继值之和；当中继节点存在集合中的每个中继节点均遍历后，若存在与N_当关联的中继节点，则重新执行中继节点选取流程。

在上述技术方案的基础上，所述N_中至N_当之间候选的中继节点的寻找流程包括：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点添加至节点寻找集合；将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，获取节点寻找集合中的所有候选的中继节点；获取并存储所有候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值。

在上述技术方案的基础上，所述中继方案制定流程之后还包括以下步骤：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用；方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合；每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

在上述技术方案的基础上，所述选择一个未被选择的中间节点N_当的流程包括：首次选择时，将邻近源节点的中间节点作为N_当，非首次选择节点时，将上次选择的节点的后一节点作为N_当；判断N_当是否为宿节点，若是，则确认每个中间节点都被选择，进入中继方案制定流程，否则继续执行中继节点选取流程。

本发明提供的中继节点的选取系统，该系统包括中间节点选取模块、中继检测模块、中继节点寻找模块和中继方案制定模块；

中间节点选取模块用于：在需要选取中继节点的链路的所有节点中，按照源节点至宿节点的排列顺序，选择一个未被选择的中间节点N_当后，向中继检测模块发送中继检测信号；当每个中间节点都被选择时，向中继方案制定模块发送中继方案制定信号；

中继检测模块用于：收到中继检测信号后，当从源节点到N_当的光信噪比值不满足阈值时，向中继节点寻找模块发送中继节点寻找信号；

中继节点寻找模块用于：收到中继节点寻找信号后，寻找与N_当关联的中继节点；

中继方案制定模块用于：根据每个中间节点关联的中继节点制定中继方案。

在上述技术方案的基础上，所述中继检测模块还用于：收到中继检测信号后，当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值，控制中间节点选取模块继续选择其他中间节点；所述中继节点寻找模块的工作流程包括：

将候选的中继节点与N_当关联；将源节点至N_当的最小中继值更新为：源节点至N_前的最小中继值，与N_中至N_当的最小中继值之和；当中继节点存在集合中的每个中继节点均遍历后，若存在与N_当关联的中继节点，则控制中间节点选取模块继续选择其他中间节点。

在上述技术方案的基础上，所述中继节点寻找模块寻找N_中至N_当之间候选的中继节点的流程包括：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点添加至节点寻找集合，将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，获取并存储节点寻找集合中的所有候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值。

在上述技术方案的基础上，该系统还包括中继方案选取模块，其用于：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用；方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合；每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

在上述技术方案的基础上，所述中间节点选取模块的工作流程包括：首次选择时，将邻近源节点的中间节点作为N_当，非首次选择节点时，将上次选择的节点的后一节点作为N_当；判断N_当是否为宿节点，若是，则确认每个中间节点都被选择，向中继方案制定模块发送中继方案制定信号，否则向中继检测模块发送中继检测信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)与现有技术中集中在多个枢纽节点进行中继处理的经验法相比，本发明在根据对每个中间节点进行中继节点的选取后，得出的中继方案中，包含有多个中继节点(包括枢纽节点和非枢纽节点)，这不仅显著降低了枢纽节点的中继业务处理量，而且合理利用了非枢纽节点的中继资源；这种中继选取方式将在枢纽节点集中处理的业务分摊至其它非枢纽节点，进而使得业务能够满足光信噪比的指标要求，保证了每个中继节点业务的传输质量；

与现有技术中对各种中继点组合进行大量的重复选取和计算的穷举法相比，本发明在进行中继点选取时，由于本次寻找并获取到了中继节点位置，因此在进行下一次中继节点选取操作时只需将本次得到的中继节点取出即可，无需进行重复计算，进而显著降低了中继节点的选取过程，简化了操作，非常适于实际工程应用。

有鉴于此，本发明能够十分高效的完成中继节点的选取，对每个中间节点进行中继节点选取，保证了中继节点的数量最少、且以中继节点分段的链路间的光信噪比较为均衡。

(2)本发明选择方差最小的中继方案来使用，这样可以保证每段链路的光信噪比和光功率比较均衡。因此，与现有技术中在光信噪比接近阈值的时候才进行中继节点的选取操作的贪婪算法相比，本发明在光信噪比和光功率比较均衡的中继节点处进行光电检测、功率补偿和放大，因为对接收机灵敏度要求较低，所以可以使用较为普通的光电检测及功率补偿放大器件，这显著降低了使用成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的中继节点的选取方法的流程图；

图2为本发明实施例中S1的具体流程图；

图3为本发明实施例中S3的具体流程图；

图4为本发明实施例中S305的具体流程图；

图5为本发明实施例六中的模拟网络拓扑图；

图6为本发明实施例八中的模拟网络拓扑图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例中的中继节点的选取方法，包括以下步骤：

S1：在需要选取中继节点的链路的所有节点中，按照源节点至宿节点的排列顺序，选择一个未被选择的中间节点N_当，转到S2；当每个中间节点都被选择时，转到S4。

S2：判断从源节点到N_当的光信噪比值是否满足(大于等于)阈值，若是，则说明从源节点到N_当可以直通无需中继，转到S1；否则说明源节点到N_当之间需要通过增加中继的方式实现光信号的传输，转到S3。

S3：寻找与N_当关联的中继节点，判断是否寻找到与N_当关联的中继节点，若是，转到S1；否则说明从源节点到N_当无法直通也无法中继，此时报错结束。

S4：根据每个中间节点关联的中继节点制定中继方案。

由此可知：

与现有技术中集中在多个手动选取的枢纽节点进行中继处理的经验法相比，本发明在根据对每个中间节点进行中继节点的选取后，得出的中继方案中，包含有多个中继节点(包括枢纽节点及非枢纽节点)，这不仅显著降低了枢纽节点的中继业务处理量，并且合理利用了非枢纽节点的中继资源；而且通过将枢纽节点集中处理的业务分摊至所有中继节点，进而使得业务能够满足光信噪比的指标要求，保证了业务的传输质量；

本发明在进行中继点选取时，由于本次寻找并获取到了中继节点位置，因此在进行下一次中继节点选取操作时只需将本次得到的中继节点取出即可，无需进行重复计算，进而显著降低了中继节点的选取过程，简化了操作，非常适于实际工程应用。

有鉴于此，本发明能够十分高效的完成业务链路中继节点的选取，保证在链路中继节点的数量最少的情况下以中继节点分段的链路间的光信噪比较为均衡。

下面通过八个实施例说明本发明的方法。

实施例一：

参见图2所示，S1中在需要选取中继节点的链路的所有节点中，选择一个中间节点N_当的具体流程包括：

S101：定义源节点到宿节点的序号依次为0～n(即0,1…n)，0～n之间的节点为中间节点，转到S102；

S102：首次选择节点时，选择序号为1的节点(即邻近源节点的中间节点)作为N_当，转到S103，非首次选择节点时，将上次选择的节点序号+1后的节点(即后一节点)作为N_当，转到S103；

S103：判断N_当的序号是否为n，若是，则N_当为宿节点，此时确认所有中间节点均已选择(即链路中的所有中间节点都已经处理完毕)，转到S4；否则转到S2。

实施例二：

S2中当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，还需要将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值后再转到S1，指定值为0，链路中每个中间节点到源节点的最小中继值、以及中间节点之间的最小中继值的初始值均为9999，代表无穷大。

参见图3所示，S3的具体流程包括：

S301：判断源节点至N_当的前一节点N_前的最小中继值是否为代表无需中继的指定值(参见S2可知，当N_当作为N_前时，会存在源节点至N_前的最小中继值为0)：

若是，表示源节点至N_前无需中继，即N_当之前没有进行过中继节点的查找，因此这里将源节点添加至中继节点存在集合中，转到S302；

否则表示N_前已经进行过中继节点查找的操作，此时将N_前关联的所有中继节点(N_前关联的所有中继节点的来源见S306处的说明)添加至中继节点存在集合中，转到S302。

S302：遍历中继节点存在集合中的每个中继节点，将遍历到的中继节点定义为N_中，转到S303。

S303：判断N_中至N_当的光信噪比值是否满足(大于等于)阈值，若是，说明从N_中到N_当可以直通无需中继，以N_中作为N_当的中继点即可，转到S304，否则说明N_中到N_当之间需要通过增加中继的方式实现光信号的传输，转到S305。

S304：将N_中到N_当的最小中继值更新为代表无需中继的指定值(0)，将N_中作为候选的中继节点，转到S306。

S305：寻找N_中到N_当之间候选的中继节点，若寻找到N_中到N_当之间候选的中继节点，则根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值(更新为1，因为如果从N_中到N_当需要中继，则至少且至多需要1个中继节点，即只需1个中继节点)，转到S306；若未寻找到N_中到N_当之间候选的中继节点，则说明N_中到N_当之间无法中继，此时需要返回中继节点存在集合对其他中继节点进行判断。

S306：将候选的中继节点与N_当关联(此处可知，当N_当作为N_前时，就会存在N_前关联的中继节点)；将源节点至N_当的最小中继值更新为：源节点至N_前的最小中继值，与N_中至N_当的最小中继值之和，转到S307。

S307：当中继节点存在集合中的每个中继节点均遍历后，判断是否存在与N_当关联的中继节点，若是，转到S1；否则说明从源节点到N_当无法直通也无法中继，此时报错结束。

在实际应用中，S4的中继方案的具体制定方式为本领域的常规技术手段，本实施例中举出一种穷举的方式：即若存在多个需要中继的中间节点、且每个中间节点关联的中继节点有多个，则将不同中间节点关联的所有中继节点进行穷举后，得出多种中继方案；例如：

需要中继的中间节点为1和6，中间节点1关联的中继节点为节点2和3，中间节点6关联的中继节点为节点4和5，则中继方案有4种：

1、源节点至节点2，节点2至节点4，节点4至宿节点；

2、源节点至节点2，节点2至节点5，节点5至宿节点；

3、源节点至节点3，节点3至节点4，节点4至宿节点；

4、源节点至节点3，节点3至节点5，节点5至宿节点。

实施例三：

参见图4所示，在实施例二的基础上，S305中N_中到N_当之间候选的中继节点的寻找流程包括：

S305a：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点(包括N_中的后一节点和N_前)添加至节点寻找集合，转到S305b。

S305b：将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，判断否存在候选的中继节点，若是，转到S305c；否则说明未寻找到N_中到N_当之间候选的中继节点，此时需要返回中继节点存在集合、并对集合中的其他节点进行判断(即在集合中选择其他的N_中)。

S305b的具体流程包括：

依次判断节点寻找集合中节点是否为候选的中继节点，若是，转到S305c；否则说明此节点不可作为候选的中继节点，需要在节点寻找集合中对其他节点进行判断；若节点寻找集合中的所有节点均不可作为候选的中继节点，需要在中继节点存在集合对其他节点进行判断。

S305c：获取并存储所有找到的候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值(更新为1)，转到S306；

优选的，S305b中节点的光信噪比值满足的条件包括：N_中到该节点的光信噪比值、以及该节点到N_当的光信噪比值均满足阈值。

实施例四：

参见图1所示，S4之后还包括以下步骤：

S5：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用。

实施例五：

在实施例四的基础上，S5中的中继方案的方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，展成此简化形式的数学解释为由于每一段都要进行光电光转换，因此各段之间在概率上线性无关，可得此简化形式的方差公式；其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合，每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

为了便于公众理解，现针对方差公式举例如下：

定义链路中的中继节点有2个，则整条链路可以分为3段：源节点至邻近中继节点的链路x1、相邻中继节点之间的链路x2、以及宿节点至邻近中继节点的链路x3；

则E[X²]＝(x1²+x2²+x3²)/3；[EX]²＝[(x1+x2+x3)/3]²。

参见实施例四和五可知，本发明选择方差最小的中继方案来使用，这样可以保证每段链路的光信噪比和光功率比较均衡。因此，与现有技术中在光信噪比接近阈值的时候才进行中继节点的选取操作的贪婪算法相比，本发明在光信噪比和光功率比较均衡的中继节点处，进行光电检测、功率补偿和放大所需的灵敏度较低，进而可以使用较为普通的光电检测及功率补偿放大器件，这显著降低了使用成本。

与此同时在后续实施例七中会通过具体的数值实例来说明本发明较贪婪算法的优势。

实施例六：

参见图5所示，图5为需要一条选取中继节点的链路，图中每个圆代表一个节点(站点)，圆上面矩形框内为本站点可用于承载业务的波长，圆下面的矩形框代表当前节点的名称，其中Node1为源节点，Node7为宿节点，Node2～Node6为中间节点。

在此条链路中选取中继节点的流程包括：

1、选择节点Node2(即N_当，对应S102的首次选择)，Node2不为宿节点(对应S103的否分支)；参见表1所示，Node1到Node2光信噪比值大于(即满足)阈值(阈值为17.2dBm)，说明Node1至Node2之间的链路无需中继(对应S2的是分支)，将Node1到Node2的最小中继值设置为0。

表1、各节点之间的光信噪比值汇总表1

2、参见表1可知Node2～Node4都无需中继，直到Node5点时，由表1可知Node1到Node5的光信噪比值小于阈值，说明源节点到N_当之间需要通过增加中继的方式实现光信号的传输(对应S2的否分支)。此时由于源节点至Node4(N_前)的最小中继值为0(因为上文提到，Node4无需中继)，将Node1添加至中继节点存在集合(对应S301的是分支)。

3、参见表1所示，Node1至Node5的光信噪比值小于阈值(对应S303的否分支，Node1为N_中，Node5为N_当)，此时将Node2～Node4添加至节点寻找集合(对应S305a，Node2为N中的后一节点，Node4为N_前)。

4、参见表1所示：

对于Node2而言，Node1到Node2、以及Node2到Node5的光信噪比值均大于阈值，但参见图5可知，Node2的波长仅为λ3，不满足条件(条件为需要具备2个波长：λ1和λ2)，则无法作为候选的中继节点；

对于Node3而言，Node1到Node3、以及Node3到Node5的光信噪比值均大于阈值、且波长满足条件，则可作为候选的中继节点；

对于Node4而言，Node1到Node4、以及Node4到Node5的光信噪比值均大于阈值、且波长满足条件，则可作为候选的中继节点；

此处对应S305b。

5、将Node3和Node4作为Node5关联的中继节点，将Node1到Node5的最小中继值更新为1(对应S305c和S306)，由于中继节点存在集合中只有Node1，因此只需遍历一次(对应S307的是分支)。

6、按照2～5的流程对Node6和Node7进行中继节点的选取，由表1可知从Node3,Node4到Node6和Node7都无需中继，因此在Node6和Node7点进行中继点查找后都将走S304分支，此时Node6和Node7的关联节点依然为Node3和Node4两点。最后将Node1到Node6、以及Node1到Node7的最小中继值均设置为1。

至此，所有中间节点已选取完毕，中继节点只有与Node5关联Node3和Node4，那么中继方案有以下2种：

一：Node1->Node3；Node3->Node4->...->Node7，此时Node3点为中继节点。

二：Node1->Node2->…->Node4；Node4->…->Node7，此时Node4点作为中继节点。

7、按表1给出的参数表计算2种中继方案的方差(对应S5)，得出方案一的方差值为11.1556，方案二的方差值为0.011025，与方案一相比，方案二的方差值较小，链路中各段光信噪比更为均衡，因此使用方案二可以使链路不会过度的集中某些链路资源较为紧张的站点，从而一定程度上降低了网络的负载同时，由于其为中继点最少的方案、且进行光信号放大时对器件的灵敏度要求较低。

实施例七：

从实施例六可知，实施例六中的中继方案与现有技术中贪婪算法的结果相同，即并未体现的本发明算法的优点所在，为进一步说明，现增加情况二。

表2、各节点之间的光信噪比值汇总表2

情况二：当各节点间之间的光信噪比值如表2所示时(光信噪比值的阈值还是17.2dBm)，Node2至Node6的中继节点选取过程与实施例六相同，即在Node2至Node6中，只有Node5需要中继、且Node5关联的中继节点为Node3和Node4。

但是，到Node7点时，由于Node3->Node7及Node4->Node7都无法满足直通，因此需要中继才可完成信号传输，按照实施例六的过程选取到Node7关联的中继节点为Node5和Node6。

此时按照上文提到的穷举法形成的中继方案有4种：

一、Node3、Node5为中继节点：

Node1->Node2->Node3；Node3->Node4->Node5；Node5->Node6->Node7；

二、Node3、Node6为中继节点：

Node1->Node2->Node3；Node3->Node4->Node5->Node6；Node6->Node7；

三、Node4、Node5为中继节点：

Node1->Node2->Node3->Node4；Node4->Node5；Node5->Node6->Node7；

四、Node4、Node6为中继节点：

Node1->Node2->Node3->Node4；Node4->Node5->Node6；Node6->Node7。

对上述四种方案计算方差可得：

方案一的方差为0.0878；

方案二的方差为1.10178；

方案三的方差为0.7867；

方案四的方差为0.5675。

本发明应选取方案一作为中继方案，即各段的光信噪比值为19.51dBm，19.36dBm，18.82dBm；而贪婪算法会采用方案四，其各段的光信噪比值为18.44dBm，18.84dBm，20.20dBm。与方案四相比，采用方案一中继不仅对光信检测设备的要求较低(因为光信噪比值较高)，而且还采用了与贪婪算法相同的中继数，以此实现了在保证光信号质量的基础上控制使用成本的目的。

实施例八：S306中若源节点到N_当的最小中继值有多个值时(即情况三)，需要进行以下处理：

1.若已到达宿节点，此时选取中继方案中最小中继数的方案进行比对，若存在多个相同的最小中继数方案，则比较各方案的OSNR方差值，选取OSNR最均衡的方案作为最终方案；

2.若没有到达宿节点，则将所有N_中处理完成后要对中继节点进行处理，删除中继方案中最后一个节点相同但中继节点个数多的方案(因为若中继方案中最后一个节点相同，后续操作时中继节点个数多的始终要比中继个数少的方案多出N个中继点)，对于此处处理的解释举例如下。

首先说明源节点到N_当的最小中继值有多个值这种情况如何产生。

表3、各节点之间的光信噪比值汇总表3

参见表3可知，Node4->Node6需要进行中继，参见图6可知，Node5具备2个波长：λ1和λ2，能够作为中继节点。

由此可知，至Node5节点时，有在Node3或Node4进行中继两种方案，此时从源节点到N_当的最小中继数为1。

按照上文流程执行至Node6节点时，同样不符合直通，此时作为N_前的Node5有两种中继方案为[Node3,Node4]，因此中继节点存在集合为[Node3,Node4]。

(1)取Node3作为N_中，通过表3可知Node3->Node6无法满足直通条件，则需要进行中继点选取，将N_中(Node3)至N_当(Node6)的所有节点加入至候选中继节点集合，构成的集合为[Node4,Node5,Node6]，对集合中的每个节点进行判断，可知只有Node4节点和Node5节点满足条件(阈值条件和波长条件)，此时源节点至Node6点的中继方案为[(Node3,Node4),(Node3,Node5)]，且最小中继数为2。

(2)取Node4作为N_中，通过表可知Node4->Node6可以满足直通条件，因此若选Node4点作为中继节点，此时的中继方案为[Node4]，且最小中继数为1。

可以得出，从源节点至Node6的中继方案为[(Node3,Node4)，(Node3,Node5)，Node4]，对应的中继点个数集合为[2,2,1]，最小中继值有多个值的情况。

对于这种情况，首先对中继方案进行处理，若有两种方案的最后一个节点相同，且其中一种方案的的中继点数量大于另外一种中继点的数量，则将中继点数量较大的中继方案删除，如上所述从Node1->Node6中出现了(Node3,Node4)和Node4两种方案，则将(Node3,Node4)这种方案删除，原因在于后续的中继方案(Node3,Node4)始终要比Node4这种方案多出一个点，因此将这种中继方案删除。此时中继方案的集合为[(Node3,Node5),Node4]，对应的中继点个数集合为[2,1]。

执行程序至Node7节点时，此时N_前的集合为[Node4,Node5]，因此中继节点存在集合为[Node4,Node5]，对应的中继点个数集合为[1,2]。

(1)取Node4为N_中，则通过表3可知Node4->Node7间无法满足直通条件，则需要进行中继点选取，将N_中(Node4)至N_当(Node7)的所有节点加入至候选中继节点集合，构成的集合为[Node5,Node6]，对这个集合中的每个节点进行判断，可知只有Node5满足中继条件(阈值条件和波长条件)，因此源节点至Node7的中继方案为[(Node4,Node5)]，最小中继数为2。

取Node5为N_中，则通过表3可知Node5->Node7可以满足直通条件，无需再增加额外的中继节点，因此，其中继方案为[(Node3,Node5)]，最小中继数为2。

由此可知，从源节点至Node7的中继方案为[(Node3,Node5),(Node4,Node5)]，对应最小中继点个数集合为[2,2]，由于Node7点是宿节点，将集合中最小的中继点个数方案保留，由于这里两种方案最小中继点数都是2，所以将两者都保留，再比较两种方案的方差，将方差最为均衡的方案保保留。

本发明实施例中的中继节点的选取系统，该系统包括中间节点选取模块、中继检测模块、中继节点寻找模块、中继方案制定模块和中继方案选取模块；

中间节点选取模块用于：在需要选取中继节点的链路的所有节点中，按照源节点至宿节点的排列顺序，选择一个未被选择的中间节点N_当后，向中继检测模块发送中继检测信号；当每个中间节点都被选择时，向中继方案制定模块发送中继方案制定信号。

中间节点选取模块的工作流程包括：首次选择时，将邻近源节点的中间节点作为N_当，非首次选择节点时，将上次选择的节点的后一节点作为N_当；判断N_当是否为宿节点，若是，则确认每个中间节点都被选择，向中继方案制定模块发送中继方案制定信号，否则向中继检测模块发送中继检测信号。

中继检测模块用于：收到中继检测信号后，当从源节点到N_当的光信噪比值不满足阈值时，向中继节点寻找模块发送中继节点寻找信号；收到中继检测信号后，当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值，控制中间节点选取模块继续选择其他中间节点。

中继节点寻找模块用于：收到中继节点寻找信号后，寻找与N_当关联的中继节点。

中继节点寻找模块的工作流程包括：

中继节点寻找模块寻找N_中至N_当之间候选的中继节点的流程包括：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点添加至节点寻找集合，将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，获取并存储节点寻找集合中的所有候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值。

中继方案选取模块用于：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用；方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合；每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

需要说明的是：本发明实施例提供的系统在进行模块间通信时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种中继节点的选取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的中继节点的选取方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值，重新执行中继节点选取流程；所述寻找与N_当关联的中继节点的流程包括：

3.如权利要求2所述的中继节点的选取方法，其特征在于，所述N_中至N_当之间候选的中继节点的寻找流程包括：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点添加至节点寻找集合；将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，获取节点寻找集合中的所有候选的中继节点；获取并存储所有候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值。

4.如权利要求1至3任一项所述的中继节点的选取方法，其特征在于，所述中继方案制定流程之后还包括以下步骤：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用；方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合；每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

5.如权利要求1至3任一项所述的中继节点的选取方法，其特征在于，所述选择一个未被选择的中间节点N_当的流程包括：首次选择时，将邻近源节点的中间节点作为N_当，非首次选择节点时，将上次选择的节点的后一节点作为N_当；判断N_当是否为宿节点，若是，则确认每个中间节点都被选择，进入中继方案制定流程，否则继续执行中继节点选取流程。

6.一种中继节点的选取系统，其特征在于：该系统包括中间节点选取模块、中继检测模块、中继节点寻找模块和中继方案制定模块；

7.如权利要求6所述的中继节点的选取系统，其特征在于，所述中继检测模块还用于：收到中继检测信号后，当源节点到N_当的光信噪比值满足阈值时，将源节点至N_当的最小中继值设置为代表无需中继的指定值，控制中间节点选取模块继续选择其他中间节点；所述中继节点寻找模块的工作流程包括：

8.如权利要求7所述的中继节点的选取系统，其特征在于，所述中继节点寻找模块寻找N_中至N_当之间候选的中继节点的流程包括：将N_中的后一节点至N_前之间的所有节点添加至节点寻找集合，将节点寻找集合中的光信噪比值和波长均满足条件的节点作为候选的中继节点，获取并存储节点寻找集合中的所有候选的中继节点，根据候选的中继节点对应更新N_中到N_当的最小中继值。

9.如权利要求6至8任一项所述的中继节点的选取系统，其特征在于：该系统还包括中继方案选取模块，其用于：当中继方案存在多种时，计算每种中继方案的方差，选择方差最小的中继方案使用；方差D_x的计算公式为：D_x＝E[X²]-[EX]²，其中X代表根据中继节点对链路进行分段后，每段链路的光信噪比值的集合；每段链路为源节点至邻近中继节点的链路、相邻中继节点之间的链路、以及宿节点至邻近中继节点的链路中的一段；E[X²]代表每段链路的光信噪比值的平方均值；[EX]²代表每段链路的光信噪值的均值平方。

10.如权利要求6至8任一项所述的中继节点的选取系统，其特征在于：所述中间节点选取模块的工作流程包括：首次选择时，将邻近源节点的中间节点作为N_当，非首次选择节点时，将上次选择的节点的后一节点作为N_当；判断N_当是否为宿节点，若是，则确认每个中间节点都被选择，向中继方案制定模块发送中继方案制定信号，否则向中继检测模块发送中继检测信号。