CN111343521A - 弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法 - Google Patents

弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法 Download PDF

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CN111343521A CN202010166296.XA CN202010166296A CN111343521A CN 111343521 A CN111343521 A CN 111343521A CN 202010166296 A CN202010166296 A CN 202010166296A CN 111343521 A CN111343521 A CN 111343521A
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Abstract

本发明请求保护一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，属于通信网技术领域。该方法针对大规模自然灾难对弹性光网络造成的破坏和影响，充分利用灾后链路的有限生命期，采用双通路策略对已中断的和服务时间受限的业务连接进行路由和带宽恢复。本发明根据受影响业务的剩余服务时间确定恢复优先级，根据业务剩余服务时间内最大流量损失门限评估频谱资源的可用性，灵活利用链路资源的有限生命期和双通路策略，提高网络的频谱资源利用率，从而最大化剩余服务时间内业务的连通性和带宽恢复率。

Description

弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法
技术领域
本发明属于通信网技术领域。具体涉及一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法。
背景技术
随着云计算、大数据等信息技术的迅猛发展，通信网中的业务流量呈现出指数型的增长趋势。传统的WDM光网络因其频谱分割方案僵化、资源利用率低，难以满足飞速扩张的网络传输容量的需求，而弹性光网络解决了WDM光网络存在的这些问题，使光网络朝着大容量、智能化方向快速发展。然而，在具有超大传输容量的弹性光网络中，一旦出现节点或链路故障，将会导致大量的业务中断和数据丢失，造成服务的质量严重下降。近年来，大规模自然灾难对广泛分布的电信网络设施造成了严重的威胁和破坏，应对大规模灾难损毁已经成为网络生存性研究的一个重要问题。网络生存性是指当网络中的链路或者节点发生故障时，依然具备维持其必要服务质量的能力。在网络生存性问题的研究中，恢复技术因其频谱资源利用率高、抗毁措施灵活等特点受到广泛的关注和研究。恢复是指在网络故障发生时，及时为受损业务连接寻找可用网络资源，恢复其连通性和频谱带宽的技术。
通常，当大规模灾难事件发生以后，部分网络组件将遭到直接损毁，造成大量业务连接中断，还有部分网络组件可能会因失去电网的支持而启动备用电池或燃油机维持供电。由于灾难环境下，电池或燃油机的消耗难以获得及时补充，部分线路的持续工作能力下降(即链路生命期下降)，这将导致大量相关业务的服务时间受限。如果采用传统恢复方法，不区分链路的生命期，则恢复的业务可能会穿越这些有限生命期链路，造成业务的二次中断。如果将这些有限生命期链路置为不可用，则可能因灾后网络资源严重匮乏，导致大量业务无法恢复，并失去连通性。
为了解决以上问题，本发明提出一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法。该方法针对大规模自然灾难对光通信网络造成的破坏和影响，充分利用灾后链路的有限生命期，采用双通路策略对已中断的和服务时间受限的业务进行路由和带宽恢复。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的问题。提出了一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法。本发明的技术方案如下：
一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将所有受灾难影响的业务{r}放入集合D中，并按业务剩余服务时间tr对D中的业务降序排列；
步骤2、为集合D中第一个业务r寻找一条最短恢复通路pr，如果找到pr且其路径长度
Figure BDA0002407579200000021
其中，Lo为最低阶调制方式下的信号最远传输距离，跳转到步骤3，否则，跳转到步骤5；
步骤3、如果业务r的剩余服务时间
Figure BDA0002407579200000022
其中，
Figure BDA0002407579200000023
为通路pr的持续工作时间，跳转到步骤4，否则，跳转到步骤6；
步骤4、根据
Figure BDA0002407579200000024
的大小为业务r选择调制方式，并根据业务r的数据传输率Cr计算所需的频隙数量Fr，如果
Figure BDA0002407579200000025
则在pr上为业务r分配Fr个相邻连续频隙，其中，
Figure BDA0002407579200000026
为pr上的最大相邻连续频隙数，跳转到步骤5，否则，在pr上为业务r分配
Figure BDA0002407579200000027
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA0002407579200000028
跳转到步骤7；
步骤5、从集合D中删除业务r，如果
Figure BDA0002407579200000029
跳转到步骤2，否则，结束。
步骤6、根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure BDA00024075792000000210
根据
Figure BDA00024075792000000211
的大小选择合适的调制方式,并计算
Figure BDA00024075792000000212
对应的频隙数量
Figure BDA00024075792000000213
在pr上为业务r分配
Figure BDA00024075792000000214
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA00024075792000000215
跳转到步骤7；
步骤7、临时删除不满足业务r剩余服务时间tr的有限生命期链路，为业务r再寻找一条最短恢复通路p′r，如果找到p′r且其路径长度
Figure BDA0002407579200000031
跳转到步骤8，否则，释放业务r在路径pr上配置的频隙，跳转到步骤5；
步骤8、根据
Figure BDA0002407579200000032
的大小选择调制方式，根据业务r在通路p′r上所需的数据传输率
Figure BDA0002407579200000033
计算所需的频隙数量
Figure BDA0002407579200000034
其中，
Figure BDA0002407579200000035
在p′r上为业务r分配
Figure BDA0002407579200000036
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA0002407579200000037
如果
Figure BDA0002407579200000038
与
Figure BDA0002407579200000039
不能满足最大流量损失门限α约束，释放业务r在路径pr和pr′上配置的频隙，跳转到步骤5，否则，跳转到步骤5；
进一步的，所述步骤3中通路pr的持续工作时间
Figure BDA00024075792000000310
由公式(1)确定，其中，tl为链路l的持续工作时间，l为通路pr上的相关链路。
Figure BDA00024075792000000311
进一步的，所述步骤4和步骤8中根据数据传输率计算所需的频隙数量Fr和
Figure BDA00024075792000000312
的计算方法如公式(2)所示，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
Figure BDA00024075792000000313
进一步的，所述步骤6中根据数据传输率计算对应频隙数量的方法如公式(3)所示，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
Figure BDA00024075792000000314
进一步的，所述步骤4、步骤6以及步骤8中将分配的相邻连续频隙转换为数据传输率的计算方法如公式(4)所示，其中，C表示数据传输率，F表示分配的相邻连续频隙数量，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
C＝(F-g)(ρm·f) (4)
进一步的，所述步骤6中根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure BDA0002407579200000041
的方法如公式(5)所示，其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure BDA0002407579200000042
为通路pr的持续工作时间，α为业务最大流量损失门限。
Figure BDA0002407579200000043
进一步的，所述步骤8中判断
Figure BDA0002407579200000044
与
Figure BDA0002407579200000045
是否满足最大流量损失门限α的条件如公式(6)所示,其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure BDA0002407579200000046
为通路pr的持续工作时间。
Figure BDA0002407579200000047
本发明的优点及有益效果如下：
本发明公开了一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法。该方法针对大规模自然灾难对光通信网络造成的破坏和影响，对已中断的和服务时间受限的业务进行路由和带宽恢复。本发明的主要创新点包括：根据受影响业务的剩余服务时间确定恢复优先级以抑制业务损失峰值，通过业务剩余服务时间内最大流量损失门限评估频谱资源的可用性以提高有限生命期资源的利用率，灵活利用链路资源的有限生命期和双通路策略最大化业务的连通性和带宽恢复率。
附图说明
图1是提供优选实施例弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
本发明内容所涉及的概念和模型如下：
1.网络模型
假设弹性光网络模型为G(V,L)，其中V为网络中的节点集合，L为网络中的双向链路集合，网络故障以灾难故障为代表。
2.本发明内容所涉及的符号说明如下：
{r}：所有受灾难影响的业务(包括已中断的和服务时间受限的业务)
D：受损业务集合
pr：业务恢复通路
Figure BDA0002407579200000051
通路pr的路径长度
Lo：为最低阶调制方式下的信号最远传输距离
tr：业务剩余服务时间
Figure BDA0002407579200000052
通路pr持续工作时间
Cr：业务r请求的数据传输率
Fr：业务r所需频隙Fr数量
Figure BDA0002407579200000053
业务恢复通路pr上最大相邻连续频隙数
α：最大流量损失门限
Figure BDA0002407579200000054
业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure BDA0002407579200000055
数据传输率
Figure BDA0002407579200000056
对应的频隙数量
本发明的技术方案说明如下:
1.通路持续工作时间计算方法
公式(1)定义了通路pr的持续工作时间
Figure BDA0002407579200000057
其中，tl为链路l的持续工作时间，l为通路pr上的相关链路。
Figure BDA0002407579200000058
2.频隙数量Fr和
Figure BDA0002407579200000061
的计算方法
公式(2)定义了频隙数量Fr和
Figure BDA0002407579200000062
的计算方法，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
Figure BDA0002407579200000063
3.频隙数量
Figure BDA0002407579200000064
的计算方法
公式(3)定义了频隙数量
Figure BDA0002407579200000065
的计算方法，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
Figure BDA0002407579200000066
4.数据传输率
Figure BDA0002407579200000067
和
Figure BDA0002407579200000068
的计算方法
公式(4)定义了将分配的相邻连续频隙转换为数据传输率
Figure BDA0002407579200000069
和
Figure BDA00024075792000000610
的计算方法，其中，C表示数据传输率，F表示分配的相邻连续频隙数量，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙。
C＝(F-g)(ρm·f) (4)
5.数据传输率
Figure BDA00024075792000000611
的计算方法
公式(5)定义了根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure BDA00024075792000000612
的方法，其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure BDA00024075792000000613
为通路pr的持续工作时间，α为业务最大流量损失门限。
Figure BDA00024075792000000614
6.判断
Figure BDA00024075792000000615
与
Figure BDA00024075792000000616
是否满足最大流量损失门限α的条件
公式(6)定义了判断
Figure BDA00024075792000000617
与
Figure BDA00024075792000000618
是否满足最大流量损失门限α的条件，其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure BDA00024075792000000619
为通路pr的持续工作时间。
Figure BDA0002407579200000071
一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其具体实施方法包括如下步骤：
101.将所有受灾难影响的业务{r}放入集合D中，并按业务剩余服务时间tr对D中的业务降序排列；
102.为集合D中第一个业务r寻找一条最短恢复通路pr，如果找到pr且其路径长度
Figure BDA0002407579200000072
其中，Lo为最低阶调制方式下的信号最远传输距离，跳转到103，否则，跳转到105；
103.如果业务r的剩余服务时间
Figure BDA0002407579200000073
其中，
Figure BDA0002407579200000074
为通路pr的持续工作时间，跳转到104，否则，跳转到106；
104.根据
Figure BDA0002407579200000075
的大小为业务r选择调制方式，并根据业务r的数据传输率Cr计算所需的频隙数量Fr，如果
Figure BDA0002407579200000076
则在pr上为业务r分配Fr个相邻连续频隙，其中，
Figure BDA0002407579200000077
为pr上的最大相邻连续频隙数，跳转到步骤5，否则，在pr上为业务r分配
Figure BDA0002407579200000078
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA0002407579200000079
跳转到步骤7；
105.从集合D中删除业务r，如果
Figure BDA00024075792000000710
跳转到102，否则，结束。
106.根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure BDA00024075792000000711
根据
Figure BDA00024075792000000712
的大小选择合适的调制方式,并计算
Figure BDA00024075792000000713
对应的频隙数量
Figure BDA00024075792000000714
在pr上为业务r分配
Figure BDA00024075792000000715
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA00024075792000000716
跳转到107；
107.临时删除不满足业务r剩余服务时间tr的有限生命期链路，为业务r再寻找一条最短恢复通路p′r，如果找到p′r且其路径长度
Figure BDA00024075792000000717
跳转到108，否则，释放业务r在路径pr上配置的频隙，跳转到105；
108.根据
Figure BDA00024075792000000718
的大小选择调制方式，根据业务r在通路p′r上所需的数据传输率
Figure BDA00024075792000000719
计算所需的频隙数量
Figure BDA00024075792000000720
其中，
Figure BDA00024075792000000721
在p′r上为业务r分配
Figure BDA0002407579200000081
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure BDA0002407579200000082
如果
Figure BDA0002407579200000083
与
Figure BDA0002407579200000084
不能满足最大流量损失门限α约束，释放业务r在路径pr和p′r上配置的频隙，跳转到步骤5，否则，跳转到步骤5；
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将所有受灾难影响的业务{r}放入集合D中，并按业务剩余服务时间tr对D中的业务降序排列；
步骤2、为集合D中第一个业务r寻找一条最短恢复通路pr，如果找到pr且其路径长度
Figure FDA0002407579190000011
其中，Lo为最低阶调制方式下的信号最远传输距离，跳转到步骤3，否则，跳转到步骤5；
步骤3、如果业务r的剩余服务时间
Figure FDA0002407579190000012
其中，
Figure FDA0002407579190000013
为通路pr的持续工作时间，跳转到步骤4，否则，跳转到步骤6；
步骤4、根据
Figure FDA0002407579190000014
的大小为业务r选择调制方式，并根据业务r的数据传输率Cr计算所需的频隙数量Fr，如果
Figure FDA0002407579190000015
则在pr上为业务r分配Fr个相邻连续频隙，其中，
Figure FDA0002407579190000016
为pr上的最大相邻连续频隙数，跳转到步骤5，否则，在pr上为业务r分配
Figure FDA0002407579190000017
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure FDA0002407579190000018
跳转到步骤7；
步骤5、从集合D中删除业务r，如果
Figure FDA0002407579190000019
跳转到步骤2，否则，结束。
步骤6、根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure FDA00024075791900000110
根据
Figure FDA00024075791900000111
的大小选择合适的调制方式,并计算
Figure FDA00024075791900000112
对应的频隙数量
Figure FDA00024075791900000113
在pr上为业务r分配
Figure FDA00024075791900000114
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure FDA00024075791900000115
跳转到步骤7；
步骤7、临时删除不满足业务r剩余服务时间tr的有限生命期链路，为业务r再寻找一条最短恢复通路p′r，如果找到p′r且其路径长度
Figure FDA00024075791900000116
跳转到步骤8，否则，释放业务r在路径pr上配置的频隙，跳转到步骤5；
步骤8、根据
Figure FDA00024075791900000117
的大小选择调制方式，根据业务r在通路p′r上所需的数据传输率
Figure FDA00024075791900000118
计算所需的频隙数量
Figure FDA00024075791900000119
其中，
Figure FDA00024075791900000120
在p′r上为业务r分配
Figure FDA00024075791900000121
个相邻连续频隙，其数据传输率记为
Figure FDA00024075791900000122
如果
Figure FDA00024075791900000123
与
Figure FDA00024075791900000124
不能满足最大流量损失门限α约束，释放业务r在路径pr和p′r上配置的频隙，跳转到步骤5，否则，跳转到步骤5。
2.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤3中通路pr的持续工作时间
Figure FDA0002407579190000025
由公式(1)确定，其中，tl为链路l的持续工作时间，l为通路pr上的相关链路；
Figure FDA0002407579190000021
3.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤4和步骤8中根据数据传输率计算所需的频隙数量Fr和
Figure FDA0002407579190000022
的计算方法如公式(2)所示，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙；
Figure FDA0002407579190000023
4.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤6中根据数据传输率计算对应频隙数量的方法如公式(3)所示，其中，F表示业务所需的频隙数量，C表示数据传输率，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙；
Figure FDA0002407579190000024
5.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤4、步骤6以及步骤8中将分配的相邻连续频隙转换为数据传输率的计算方法如公式(4)所示，其中，C表示数据传输率，F表示分配的相邻连续频隙数量，ρm表示在调制方式m下的频谱效率，f为单位频隙的频谱带宽，g为保护频隙；
C＝(F-g)(ρm·f) (4)。
6.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤6中根据最大流量损失门限α计算业务r在通路pr上所需的数据传输率
Figure FDA0002407579190000031
的方法如公式(5)所示，其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure FDA0002407579190000032
为通路pr的持续工作时间，α为业务最大流量损失门限；
Figure FDA0002407579190000033
7.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中基于链路生命期的双通路业务恢复方法，其特征在于，所述步骤8中判断
Figure FDA0002407579190000034
与
Figure FDA0002407579190000035
是否满足最大流量损失门限α的条件如公式(6)所示,其中，Cr为业务r所需的数据传输率，tr为业务r的剩余服务时间，
Figure FDA0002407579190000036
为通路pr的持续工作时间；
Figure FDA0002407579190000037
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