CN112203167A - 路由频谱分配方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种路由频谱分配方法、装置、设备及可读存储介质，该方法包括：根据预设路由策略，确定目标路由；基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。通过本发明，基于频谱邻接系数与频谱碎片率的反比例关系，在对路由进行频谱分配之前，首先计算每种可能的预分配方案对应的频谱邻接系数，然后以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对路由进行频谱分配，可有效降低频谱碎片率，从而提高了整个光网络的频谱资源利用率。

Description

路由频谱分配方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种路由频谱分配方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
WSON是基于波分复用(WDM)传送网的自动交换网络(ASON)。在WSON网络中建立一条连接，首先需要确定一条路由，然后要为这条路由分配一个合适的频谱，即实现路由和频谱的分配是一个最基本的要求。
传统的频谱分配方法有随机分配方法和首次命中方法，但传统的频谱分配方法对路由进行频谱分配后，系统长时间运行，容易产生频谱碎片，导致频谱的碎片率较高。因此，如何降低频谱的碎片率，从而提高整个光网络的频谱资源的利用率是亟待解决的难题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种路由频谱分配方法、装置、设备及可读存储介质，旨在解决现有技术中频谱的碎片率较高的技术问题。
第一方面，本发明提供一种路由频谱分配方法，所述路由频谱分配方法包括：
根据预设路由策略，确定目标路由；
基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
第二方面，本发明还提供一种路由频谱分配装置，所述路由频谱分配装置包括：
选路模块，用于根据预设路由策略，确定目标路由；
计算模块，用于基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
分配模块，用于以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
第三方面，本发明还提供一种路由频谱分配设备，所述路由频谱分配设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的路由频谱分配程序，其中所述路由频谱分配程序被所述处理器执行时，实现如上所述的路由频谱分配方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有路由频谱分配程序，其中所述路由频谱分配程序被处理器执行时，实现如上所述的路由频谱分配方法的步骤。
本发明中，根据预设路由策略，确定目标路由；基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。通过本发明，基于频谱邻接系数与频谱碎片率的反比例关系，在对路由进行频谱分配之前，首先计算每种可能的预分配方案对应的频谱邻接系数，然后以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对路由进行频谱分配，可有效降低频谱碎片率，从而提高了整个光网络的频谱资源利用率。
附图说明
图1为本发明实施例方案中涉及的路由频谱分配设备的硬件结构示意图；
图2为本发明路由频谱分配方法一实施例的流程示意图；
图3为一实施例中的网络拓扑示意图；
图4为路由2的频谱占用状况示意图；
图5为一实施例中按照预分配方案7对路由2进行频谱分配后路由2的频谱占用状况示意图；
图6为一实施例中按照预分配方案9对路由2进行频谱分配后路由2的频谱占用状况示意图；
图7为本发明路由频谱分配装置一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面，本发明实施例提供一种路由频谱分配设备。
参照图1，图1为本发明实施例方案中涉及的路由频谱分配设备的硬件结构示意图。本发明实施例中，路由频谱分配设备可以包括处理器1001(例如中央处理器CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)；网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真WIreless-FIdelity，WI-FI接口)；存储器1005可以是高速随机存取存储器(random access memory，RAM)，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图1中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
继续参照图1，图1中作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及路由频谱分配程序。其中，处理器1001可以调用存储器1005中存储的路由频谱分配程序，并执行本发明实施例提供的路由频谱分配方法。
第二方面，本发明实施例提供了一种路由频谱分配方法。
参照图2，图2为本发明路由频谱分配方法一实施例的流程示意图。一实施例中，路由频谱分配方法包括：
步骤S10，根据预设路由策略，确定目标路由；
本实施例中，在两网络节点间可能存在至少两条路由，则需要根据路由策略，从至少两条路由中选择一条目标路由。参照图3，图3为一实施例中的网络拓扑示意图。如图3所示，节点S至节点D存在：
路由1：包括路径L1、路径L2、路径L4、路径L5；
路由2：包括路径L1、路径L2、路径L3。
则根据预设的路由策略，即可以路由1或路由2作为目标路由。
进一步地，一实施例中，所述预设路由策略包括以下任一种：
节点数最少策略；
光信噪比最优策略；
时延最小策略。
本实施例中，若预设路由策略为节点数最少策略，则比较路由1和路由2的节点数。从图3容易看出，路由2包括的节点数量小于路由1包括的节点数量，则确定路由2为目标路由。若预设路由策略为光信噪比最优策略，则分别计算路由1和路由2的光信噪比，然后以光信噪比最优的路由作为目标路由。同理，若预设路由策略为时延最小策略，则分别计算路由1和路由2的时延，然后以时延最小的路由作为目标路由。预设路由策略除上述三种之外，还可以是代价最小策略、负载均衡策略、负载聚合策略等等，在此对预设路由策略的具体选取不作限制。
步骤S20，基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
本实施例中，首先根据目标路由的空闲频谱制定所有可行的预分配方案，然后基于所有可行的预分配方案分别对目标路由进行频谱预分配，然后分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数，即可得到每种预分配方案对应的频谱邻接系数。
进一步地，一实施例中，在步骤S20之前，还包括：
在所述目标路由的空闲频谱中，选择不同的空闲频谱组，以将一组空闲频谱组对应的频谱分配给所述目标路由作为一种可行的预分配方案，其中，所述空闲频谱组包括j个空闲频谱，当j大于1时，空闲频谱组中的空闲频谱相邻。
本实施例中，目标路由以路由2为例。参照图4，图4为路由2的频谱占用状况示意图。如图4所示，空白格表示空闲频谱。
当j取1时，预分配方案包括：
预分配方案1：将第2个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案2：将第3个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案3：将第4个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案4：将第8个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案5：将第9个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案6：将第11个空闲频谱分配给目标路由；
当j取2时，预分配方案包括：
预分配方案7：将第2个和第3个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案8：将第3个和第4个空闲频谱分配给目标路由；
预分配方案9：将第8个和第9个空闲频谱分配给目标路由；
当j取3时，预分配方案包括：
预分配方案10：将第2个、第3个和第4个空闲频谱分配给目标路由。
当j大于3时，不存在预分配方案，即所有可行的预分配方案包括预分配方案1至预分配方案10。
在实际应用中，j的取值根据实际需要进行确定，例如，j为2，则所有可行的预分配方案包括预分配方案7至预分配方案9。参照图5，图5为一实施例中按照预分配方案7对路由2进行频谱分配后路由2的频谱占用状况示意图。参照图6，图6为一实施例中按照预分配方案9对路由2进行频谱分配后路由2的频谱占用状况示意图。按照预分配方案8对路由2进行频谱分配后路由2的频谱占用状况示意图与之类似，在此不做赘述。
步骤S30，以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
本实施例中，基于频谱邻接系数与频谱碎片率的反比例关系，在计算得到的若干频谱邻接系数中查找最大的频谱邻接系数，并以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对目标路由进行频谱分配。
本实施例中，根据预设路由策略，确定目标路由；基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。通过本实施例，基于频谱邻接系数与频谱碎片率的反比例关系，在对路由进行频谱分配之前，首先计算每种可能的预分配方案对应的频谱邻接系数，然后以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对路由进行频谱分配，可有效降低频谱碎片率，从而提高了整个光网络的频谱资源利用率。
进一步地，一实施例中，所述分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数的步骤包括：
构建某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]，其中，F为某次频谱预分配后的目标路由上的时隙数，ai表示第i个时隙的状态，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于被占用状态，则ai等于第一字符，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于空闲状态，则ai等于第二字符，1≤i≤F；
重复上一步骤，得到每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组；
基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
本实施例中，定义一个时隙的比特位数组来反映某条路由的时隙占用情况。不同的预分配方案，会导致不同的时隙占用情况，则不同的分配方案对应的时隙占用比特位数组是不同的。若按照一预分配方案对目标路由进行频谱预分配后，时隙占用比特位数组为A＝[a1,a2,a3,......,aF]，其中，F为此次频谱预分配后的目标路由上的时隙数，ai表示第i个时隙的状态，若此次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于被占用状态，则ai等于第一字符，若此次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于空闲状态，则ai等于第二字符，1≤i≤F。每次频谱预分配后，均按照上述方式进行时隙占用比特位数组的构建，即可得到每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，然后，基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
进一步地，一实施例中，基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数的步骤包括：
将某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]代入邻接系数计算公式，得到某次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数，其中，邻接系数计算公式为：
Figure BDA0002676070840000071
其中，SCA为频谱邻接系数；
重复上一步骤，计算得到每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
本实施例中，若目标路由为路由2，所有可行的预分配方案包括上述预分配方案7至9，则预分配方案7至9对应的时隙占用比特位数组分别为时隙占用比特位数组1至3。若设第一字符为1，第二字符为0。则预分配方案7对应的时隙占用比特位数组1为[1，1，1，0，1，1，1，0，0，1，0，1]；预分配方案8对应的时隙占用比特位数组2为[1，0，1，1，1，1，1，0，0，1，0]；预分配方案9对应的时隙占用比特位数组3为[1，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，1]。
将时隙占用比特位数组1至3分别代入上述邻接系数计算公式，则可得到三个SCA值，分别为SCA1至3。其中，SCA1＝1，SCA2＝1，SCA3＝5/3。由于SCA3最大，则后续便以SCA3对应的预分配方案9对路由2进行频谱分配。
第三方面，本发明实施例还提供一种路由频谱分配装置。
参照图7，图7为本发明路由频谱分配装置一实施例的功能模块示意图。
本实施例中，所述路由频谱分配装置包括：
选路模块10，用于根据预设路由策略，确定目标路由；
计算模块20，用于基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
分配模块30，用于以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
进一步地，一实施例中，路由频谱分配装置还包括：
预分配方案制定模块40，用于在所述目标路由的空闲频谱中，选择不同的空闲频谱组，以将一组空闲频谱组对应的频谱分配给所述目标路由作为一种可行的预分配方案，其中，所述空闲频谱组包括j个空闲频谱，当j大于1时，空闲频谱组中的空闲频谱相邻。
进一步地，一实施例中，计算模块20，具体用于：
构建某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]，其中，F为某次频谱预分配后的目标路由上的时隙数，ai表示第i个时隙的状态，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于被占用状态，则ai等于第一字符，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于空闲状态，则ai等于第二字符，1≤i≤F；
重复上一步骤，得到每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组；
基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
进一步地，一实施例中，计算模块20，具体用于：
将某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]代入邻接系数计算公式，得到某次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数，其中，邻接系数计算公式为：
Figure BDA0002676070840000081
其中，SCA为频谱邻接系数；
重复上一步骤，计算得到每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
进一步地，一实施例中，预设路由策略包括以下任一种：
节点数最少策略；
光信噪比最优策略；
时延最小策略。
其中，上述路由频谱分配装置中各个模块的功能实现与上述路由频谱分配方法实施例中各步骤相对应，其功能和实现过程在此处不再一一赘述。
第四方面，本发明实施例还提供一种可读存储介质。
本发明可读存储介质上存储有路由频谱分配程序，其中所述路由频谱分配程序被处理器执行时，实现如上述的路由频谱分配方法的步骤。
其中，路由频谱分配程序被执行时所实现的方法可参照本发明路由频谱分配方法的各个实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种路由频谱分配方法，其特征在于，所述路由频谱分配方法包括：
根据预设路由策略，确定目标路由；
基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
2.如权利要求1所述的路由频谱分配方法，其特征在于，在所述基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配的步骤之前，还包括：
在所述目标路由的空闲频谱中，选择不同的空闲频谱组，以将一组空闲频谱组对应的频谱分配给所述目标路由作为一种可行的预分配方案，其中，所述空闲频谱组包括j个空闲频谱，当j大于1时，空闲频谱组中的空闲频谱相邻。
3.如权利要求2所述的路由频谱分配方法，其特征在于，所述分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数的步骤包括：
构建某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]，其中，F为某次频谱预分配后的目标路由上的时隙数，ai表示第i个时隙的状态，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于被占用状态，则ai等于第一字符，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于空闲状态，则ai等于第二字符，1≤i≤F；
重复上一步骤，得到每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组；
基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
4.如权利要求3所述的路由频谱分配方法，其特征在于，所述基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数的步骤包括：
将某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]代入邻接系数计算公式，得到某次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数，其中，邻接系数计算公式为：
Figure FDA0002676070830000021
其中，SCA为频谱邻接系数；
重复上一步骤，计算得到每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
5.如权利要求1所述的路由频谱分配方法，其特征在于，所述预设路由策略包括以下任一种：
节点数最少策略；
光信噪比最优策略；
时延最小策略。
6.一种路由频谱分配装置，其特征在于，所述路由频谱分配装置包括：
选路模块，用于根据预设路由策略，确定目标路由；
计算模块，用于基于所有可行的预分配方案分别对所述目标路由进行频谱预分配，并分别计算频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数；
分配模块，用于以最大的频谱邻接系数对应的预分配方案对所述目标路由进行频谱分配。
7.如权利要求6所述的路由频谱分配装置，其特征在于，所述路由频谱分配装置还包括：
预分配方案制定模块，用于在所述目标路由的空闲频谱中，选择不同的空闲频谱组，以将一组空闲频谱组对应的频谱分配给所述目标路由作为一种可行的预分配方案，其中，所述空闲频谱组包括j个空闲频谱，当j大于1时，空闲频谱组中的空闲频谱相邻。
8.如权利要求7所述的路由频谱分配装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：
构建某次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组A＝[a1,a2,a3,......,aF]，其中，F为某次频谱预分配后的目标路由上的时隙数，ai表示第i个时隙的状态，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于被占用状态，则ai等于第一字符，若某次频谱预分配后的目标路由的第i个时隙处于空闲状态，则ai等于第二字符，1≤i≤F；
重复上一步骤，得到每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组；
基于每次频谱预分配后的目标路由对应的时隙占用比特位数组，分别计算每次频谱预分配后的目标路由的频谱邻接系数。
9.一种路由频谱分配设备，其特征在于，所述路由频谱分配设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的路由频谱分配程序，其中所述路由频谱分配程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的路由频谱分配方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有路由频谱分配程序，其中所述路由频谱分配程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的路由频谱分配方法的步骤。
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