CN116471505A - 多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法，属于光纤通信和光传送网络领域。本发明通过采用生存性多路径和基于频谱碎片度量的路由、纤芯选择和频谱分配方法传输业务，当业务到达空分复用弹性光网络时，选择能保证业务生存性的两条传输路径，若两条路径不满足业务传输速率时，将业务切分成更小的子业务在三条路径上传输；设计频谱碎片敏感的路径碎片率公式，根据路径碎片率公式，选择路径组合中每条路径上路径碎片率最大的纤芯；分别在所选路径组合中的每条路径上选择所选纤芯中与业务在该路径上所需频谱块差值最小且小于芯间串扰阈值的频谱块。该方法降低了空分复用弹性光网络中业务的带宽阻塞率并提高了频谱利用率。

Description

多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法

技术领域

本发明属于光纤通信和光传送网络领域，涉及一种多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法。

背景技术

随着云计算和大数据等新技术与新应用的迅猛发展，光网络需要不断地提升其灵活动态传输能力以适应复杂多变的现实网络条件，因此诞生了基于光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的弹性光网络(Elastic OpticalNetworks，EONs)等新型的光传送网络架构。弹性光网络能够有效地克服传统波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)网络粗糙粒度带宽资源划分方式，以及固定不变调制格式的缺点，更加高效地使用光传输网络的资源。弹性光网络可以根据业务的请求带宽将网络中的频谱资源划分为细粒度并且连续的频隙(Frequency Slot，FS)，以一种更接近无网格系统的方式服务请求，极大地减少了带宽消耗。由于网络业务量的持续快速增长以及光纤中非线性效应的限制，单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)的传输容量已逼近香农极限。为了满足持续增长的光网络带宽需求，将弹性光网络与空分复用技术(SpaceDivision Multiplexing，SDM)相结合的空分复用弹性光网络(Space DivisionMultiplexing Elastic Optical Networks，SDM-EONs)能够有效地解决当前光网络的大容量需求。其中结合多芯光纤(Multiple-Core Fiber，MCF)的SDM-EONs被认为是下一代最有希望的新型光传送网络方式之一。

空分复用技术通过引入空间维度显著地提高了光纤的传输容量，但纤芯的引入也随之带来了一些不可避免的问题。伴随着传输容量的增加，网络对业务请求的承载增加，由于业务动态地到来和离去而导致光路的拆建也随之变得更加频繁。光路的动态拆建将会造成网络中光纤上出现大量的频谱碎片，网络中光纤上频谱碎片过多将会导致可用频隙数目大量减少，严重影响即将到来业务在网络中的连接，最终导致网络性能急剧恶化。此外，当相邻纤芯的相同频隙被占用时就会产生传输信号的物理损伤，如：较大的芯间串扰(Inter-core Crosstalk，XT)会严重影响业务请求的传输质量。因此，要想充分地利用空分复用弹性光网络的大容量传输以及灵活的资源分配特性，为到来业务制定合适的路由、频谱和纤芯分配问题(Routing，Spectrum and Core Assignment，RSCA)至关重要。

随着光网络技术的不断发展，单光纤的传输容量可以达到400Gbps甚至是1Tbps以上，而使用空分复用技术为传统弹性光网络的传输容量带来了成倍地提升，使得网络可以承载海量的多样化业务。但是，一旦网络中出现链路故障或节点故障将会造成大量的数据丢失和业务中断，给用户和运营商带来难以估计的巨大损失。因此，研究SDM-EONs的生存性问题和频谱资源动态分配和释放造成的频谱碎片问题是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法，以降低网络带宽阻塞率、频谱碎片率，并提高频谱利用率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法，其包括以下步骤：

S1、初始化空分复用弹性光网络，确定当前弹性光网络剩余频谱资源，设置芯间串扰阈值XT_th；

S2、根据业务请求的源节点s、目的节点d、所需传输速率B及保护比q，在空分复用弹性光网络拓扑中采用Dijkstra算法在业务源、目的节点间寻找最短路径，并从网络拓扑中删除该最短路径的链路；

重复步骤S2，直至找到K条链路不相交的最短路径，并存储在最短路径集合P中；其中K取值为空分复用弹性光网络平均节点度数的极大整数；

S3、判断最短路径集合P中的路径数目：若路径数目少于2条，则阻塞该业务请求；若路径数目大于等于2条，则将最短路径集合P中的路径形成路径组合并存储在候选路径组合集合C_p中；

S4、从候选路径组合集合C_p中选择包含两条路径的路径组合，如果在只包含两条路径的候选路径组合中能够找到满足业务在所选路径上传输所需频隙数目的频谱块，则采用两路径传输策略传输业务；否则，将业务划分为更小的子业务采用三路径传输策略传输业务；

S5、根据路径碎片率公式计算所选路径组合中每条路径上每根纤芯的路径碎片率，通过路径碎片感知策略选择路径中的纤芯；在所选候选路径组合中的每条路径上，采用基于频谱和串扰感知的频谱分配策略为业务分配与业务所需频谱块差值最小且小于串扰阈值的频谱块。

进一步地，在步骤S3中，若最短路径集合P中的路径数目大于等于3条，则将P中前三条路径两两组合，得到P_n,n＝1,2,3，并按照P_n长度总和升序排列存储在候选路径组合集合C_p＝{P₁,P₂,P₃,P₄}中，其中P₄表示P中包含三条路径的组合；

若最短路径集合P中只存在两条路径，则将两条路径的组合存储在候选路径组合集合C_p＝{P₁}中。

进一步地，步骤S4包括以下步骤：

S41、判断候选路径组合集合C_p是否为空；若C_p不为空，则进入步骤S42；若C_p为空，则阻塞业务请求；

S42、若候选路径组合集合C_p中所有的两路径组合传输均失败，则采用三路径组合P₄传输业务，并进入步骤S44；

否则，依次从集合C_p中选择候选路径组合P_n，其中n＝1,2,3，采用两路径组合传输策略进行业务传输，并进入步骤S43；

S43、根据业务所需传输速率及保护比，计算业务在两路径组合上传输时各路径上所需的频隙数目；若所选路径组合中每一条路径上的最大空闲频谱块满足业务在该条路径上传输所需的频隙数目，则执行纤芯选择策略，进入步骤S5；否则，从集合C_p中删除该路径组合，并返回步骤S41；

S44、从集合C_p中选择候选路径组合P₄，根据业务传输速率及保护比，计算业务在三条路径上传输时各路径上所需的频隙数目；若任一路径上的最大频谱块不满足业务传输所需的频隙数目，则阻塞该业务请求；否则，执行纤芯选择策略，进入步骤S5。

进一步地，在步骤S43中，当业务采用两路径组合传输时，每条路径上所需频隙数目为：

式中，R_i表示第i个业务请求；表示当业务请求R_i在每条路径上所需的频隙数目；B表示业务传输速率，单位为Gbps；q×B表示在满足业务保护比q的条件下的业务传输速率；B_fs表示单位频隙提供的带宽；M_i表示业务请求R_i的调制格式等级；GB表示保护频隙数目。

在步骤S44中，当业务在候选路径组合P₄的前两条路径上传输时，所需频隙数目为：

当业务在候选路径组合P₄的第三条路径上传输时，所需频隙数目为：

式中表示当业务请求R_i在候选路径组合P₄的前两条路径上传输时所需的频隙数目；/>表示当业务请求R_i在候选路径组合P₄的第三条路径上传输时所需的频隙数目。

进一步地，步骤S5包括以下步骤：

S51、根据图顶点着色理论依次将各路径上纤芯中不相邻的纤芯进行分组，分为高优先级纤芯组、次优先级纤芯组和低优先级纤芯组，3组纤芯组对应的纤芯数量比例为3：3：1；

S52、根据路径碎片率公式，依次计算所选路径组合中每条路径上的高优先级纤芯组、次优先级纤芯组和低优先级纤芯组的路径碎片率，将路径中的每组纤芯按照其路径碎片率降序排列并存储在候选纤芯集合C_sort中；

S53、判断集合C_sort是否为空；若为空，则返回步骤S4；若不为空，选择路径碎片率最大的纤芯；

S54、将所选纤芯中所有可用频谱块存储在可用频谱块集合FB_available中，并对集合FB_available中的可用频谱块按频隙数目进行非降序排列；所述可用频谱块表示路径中满足业务传输所需频隙数的频谱块；

S55、判断集合FB_available是否为空；若为空，则从候选纤芯集合C_sort删除所选纤芯，并返回步骤S53；若不为空，则从集合FB_available中选择第一个频谱块，并进入步骤S56；

S56、计算业务分配在所选的频谱块时产生的芯间串扰值XT；若芯间串扰值XT小于芯间串扰阈值XT_th，则将所选所选频谱块分配给业务；否则，从集合FB_available中删除所选频谱块，返回步骤S55。

进一步地，在步骤S52中，路径碎片率公式具体为：

式中，Θ_c表示纤芯c上的路径碎片率；FB_i表示路径中第i个空闲频谱块包含的频隙数目；表示路径中第i个可用空闲频谱块的个数。

在步骤S56中，芯间串扰值计算方式为：

式中，n表示与所选纤芯相邻的纤芯数目；L表示业务传输的纤芯长度；h表示纤芯中每单位长度串扰的平均增加量：

其中，ε表示耦合系数，r表示弯曲半径，β表示传播常数，ω_tr表示纤芯间距。

本发明的有益效果在于：本发明同时考虑了网络生存性及网络中的频谱碎片问题，通过设计基于生存性多路径保护的路径选择传输策略，当业务在两条路径上传输不成功时，通过将业务切分成更小的子业务在三条路径上传输从而降低带宽阻塞率；此外，设计基于路径碎片率的纤芯选择方法和频谱分配策略，为后续到来的业务预留更多更连续的频谱块，降低业务的带宽阻塞率，提高网络的频谱资源利用率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为生存性多路径路由选择示意图；

图2为基于路径碎片率的纤芯选择以及频谱分配示意图，其中(a)为路径中高优先级纤芯组内的纤芯在业务分配前的资源分配情况，(b)为为业务分配频谱块；

图3为本发明方法具体流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示为生存性多路径路由选择示意图，其表示业务所选的三条链路不相交的候选路径中的频隙状态，其中每一个方格代表一个频隙，不同线形的方格代表不同状态的频隙，方格上方的数字表示该频隙的索引值，每一排连续的频隙代表不同路径上的频隙状态。其中，灰色网格线表示已建立业务占用的频隙，白色表示空闲状态的频隙。假设三条路径均采用二进制相位键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制格式。则路径1上频隙索引值[FS1，FS4]、[FS7，FS8]和[FS12，FS16]的频隙是可用的空闲频隙，其余频隙是已经建立业务被占用的频隙；路径2上频隙索引值FS5、[FS8，FS11]和[FS14，FS16]的频隙是可用空闲频隙，其余为不可用频隙；路径3上频隙索引值[FS1，FS4]、[FS7，FS8]和[FS11，FS1]的频隙为可用空闲频隙，其余频隙为不可用频隙。

假设某一业务传输速率为125Gbps，保护比q＝0.8。采用两路径组合传输时每条路径上所需频隙数目计算公式为：

式中，R_i表示第i个业务请求；表示当业务请求R_i在两路径组合上传输时每条路径上所需的频隙数目；B表示业务传输速率，单位为Gbps；q×B表示在满足业务保护比q的条件下的业务传输速率，一般q的取值范围为0.5<q<1；B_fs表示单位频隙提供的带宽，取值为12.5GHz；M_i表示业务R_i的调制格式等级；GB表示保护频隙数目，一般取值为1。

在本例中，将参数B＝125Gbps、q＝0.8、B_fs＝12.5GHz和M_i＝1代入两路径组合传输时路径所需分配的频隙数目公式，得出因此在两条路径上传输时应该为业务分配8个频隙，但此时三条候选路径上的最大空闲频谱块的频隙数目为4，不满足业务在该路径上传输所需的频隙数目(为简单起见，不考虑保护频隙)。此时考虑将业务在三条路径上传输，当业务在三路径组合的前两条路径上传输时，所需频隙数目计算公式为：

以及当业务在三路径组合的第三条路径上传输时，所需频隙数目计算为：

将B＝125Gbps、q＝0.8、B_fs＝12.5GHz和M_i＝1分别代入式(2)和式(3)，得到则在三路径组合传输中，每条路径上应为业务分配4个频隙(为简单起见，同样不考虑保护频隙)，则图1所示的三条路径组成的候选路径组合可以满足业务选择该路径组合进行传输时所需的频隙数目。

如图2所示为基于路径碎片率的纤芯选择及频谱分配示意图。其中，图2(a)为路径1上高优先级纤芯组内的3根纤芯在业务分配前的资源分配情况。其中，纤芯1上频隙索引值[FS1，FS2]、[FS6，FS8]和[FS13，FS15]频隙是可用的空闲频隙，其余频隙是已经建立业务被占用的频隙；纤芯3上频隙索引值[FS1，FS4]、[FS7，FS8]和[FS12，FS16]频隙是可用空闲频隙，其余为不可用频隙；纤芯5上频隙索引值[FS1，FS4]和[FS8，FS13]频隙为可用空闲频隙，其余频隙为不可用频隙。根据路径碎片率公式，计算每条纤芯的路径碎片率，具体计算公式如下：

Θ_c表示纤芯c上的路径碎片率；FB_i表示路径中第i个空闲频谱块包含的频隙数目；表示路径中第i个可用空闲频谱块的个数。

对于纤芯1，将参数FB₁＝2FS，FB₂＝3FS，FB₃＝3FS，代入式(4)中得到同样地，纤芯3中将参数/>FB₁＝4FS，FB₂＝2FS，FB₃＝5FS，代入式(4)中得到/>纤芯5中将参数/>FB₁＝4FS，FB₂＝6FS，代入式(4)中得到/>比较三根纤芯的路径碎片率为Θ₁＞Θ₃＞Θ₅，将它们降序排列存储在候选纤芯集合C_sort＝{c₁,c₃,c₅}中，因此优先选择路径碎片率最大的纤芯1作为业务的传输路径，但此时纤芯1上的最大频谱块大小为3，不满足业务在该路径上传输所需的频隙数目。所以选择下一根路径碎片率最大的纤芯3，此时纤芯上的可用频隙为FB₁＝4FS和FB₃＝5FS，对纤芯上的可用频谱块进行非降序排列后存储在可用频谱块集合FB_available中，得到可用频谱块集合FB_available＝{FB₁，FB₃}，所以选择与业务所需频隙数最接近的频谱块FB₁＝4FS为传输频谱块，如附图2(b)所示。最后，计算选择该频谱块时产生的芯间串扰值是否小于设置的芯间串扰阈值，芯间串扰值的计算公式如下：

式中，n表示与所选纤芯相邻的纤芯数目；L表示业务传输的纤芯长度；h表示纤芯中每单位长度串扰的平均增加量：

其中，ε表示耦合系数，r表示弯曲半径，β表示传播常数，ω_tr表示纤芯间距。

下面结合图3对本发明多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法进行介绍，具体为以下步骤：

S1、初始化空分复用弹性光网络，确定当前弹性光网络剩余频谱资源，设置芯间串扰阈值XT_th，若新业务请求R＝(s,d,B,q)到达SDM-EONs，进入步骤S2；其中s,d,B,q分别表示业务请求的源节点、目的节点、传输速率和保护比。

S2、根据业务请求的源、目的节点，执行Dijkstra算法在SDM-EONs中搜索源、目的节点间最短路径，并从网络拓扑中删除该最短路径的链路；重复以上过程，直到找到最多K条链路不相交的最短路径，将其存储在最短路径集合P中，K取值为SDM-EONs的网络拓扑的平均节点度数的极大整数。

S3、若集合P中路径数目少于两条，则阻塞该业务请求；否则，进入步骤S4。

S4、若集合P中路径数目大于三条，则将集合P中前三条路径两两组合得到P_n，n＝1,2,3，并按照P_n长度总和升序排列并存储在候选路径组合集合C_p＝{P₁,P₂,P₃,P₄}中，其中P₄为集合P中包含三条路径的组合；

若集合P中只存在两条路径，同样将其组合存储在集合C_p＝{P₁}中。

S5、判断集合C_p是否为空；若为空，阻塞该业务请求；否则，进入步骤S6。

S6、判断是否已经尝试过所有的两路径组合分配方式；如果所有的两路径组合传输均失败，则采用三路径组合传输策略，并进入步骤S7；否则，采用两路径组合传输策略，进入步骤S8。

S7、从集合C_p中选择候选路径组合P₄，根据式(2)和式(3)，计算业务采用三路径组合传输时每条路径上分别所需的频隙数目，进入步骤S9。

S8、从集合C_p中选择候选路径组合P_n，根据式(1)计算业务采用两路径组合传输时两条路径上分别所需的频隙数目，进入步骤S9。

S9、判断路径上的最大空闲频谱块是否存在满足业务传输所需频隙数目的频谱块；若满足业务所需频隙数目，则进入步骤S10；若不满足，则从集合C_p中删除该路径组合，返回步骤S5。

S10、分别在每条所选路径上根据图顶点着色理论依次将各路径上纤芯中不相邻的纤芯分为一组，一般使用7芯光纤，7芯光纤可分为三组，依次将各路径上纤芯分为高优先级纤芯组、次优先级纤芯组和低优先级纤芯组，3组纤芯组对应的纤芯数量比例为3：3：1。

S11、根据碎片敏感的路径碎片率公式，计算所选路径组合中每条路径上每组纤芯的路径碎片率，将它们存储在路径碎片率集合Θ_c＝{Θ₁,Θ₂,…Θ_n}中。

S12、将纤芯按照计算出来的路径碎片率Θ_c降序排列后存储在候选纤芯集合C_sort中。

S13、判断集合C_sort是否为空；若为空，则删除所选候选路径组合，返回步骤S5；若不为空，则选择C_sort中路径碎片率Θ_c最大值的纤芯，进入步骤S14。

S14、将所选纤芯中可用的空闲频谱块存储在可用频谱块集合FB_available中，对集合FB_available中的所有可用频谱块按频隙数目非降序排序。

S15、判断FB_available集合是否为空；若为空，则在C_sort中将所选纤芯删除，返回步骤S13；否则，从集合FB_available中选择第一个频谱块，进入步骤S16。

S16、根据式(5)计算业务分配在所选频谱块时产生的芯间串扰值XT；判断产生的芯间串扰值是否小于芯间串扰阈值XT_th，若小于，则业务分配成功，结束本次资源分配；若大于XT_th，则在集合FB_available中删除该频谱块，返回步骤S15。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种多芯光纤中基于碎片感知的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、初始化空分复用弹性光网络，确定当前弹性光网络剩余频谱资源，设置芯间串扰阈值XT_th；

S2、根据业务请求的源节点s、目的节点d、所需传输速率B及保护比q，在空分复用弹性光网络拓扑中采用Dijkstra算法在业务源、目的节点间寻找最短路径，并从网络拓扑中删除该最短路径的链路；

重复步骤S2，直至找到K条链路不相交的最短路径，并存储在最短路径集合P中；其中K取值为空分复用弹性光网络平均节点度数的极大整数；

S3、判断最短路径集合P中的路径数目：若路径数目少于2条，则阻塞该业务请求；若路径数目大于等于2条，则将最短路径集合P中的路径形成路径组合并存储在候选路径组合集合C_p中；

S4、从候选路径组合集合C_p中选择包含两条路径的路径组合，如果在只包含两条路径的候选路径组合中能够找到满足业务在所选路径上传输所需频隙数目的频谱块，则采用两路径传输策略传输业务；否则，将业务划分为更小的子业务采用三路径传输策略传输业务；

S5、根据路径碎片率公式计算所选路径组合中每条路径上每根纤芯的路径碎片率，通过路径碎片感知策略选择路径中的纤芯；在所选候选路径组合中的每条路径上，采用基于频谱和串扰感知的频谱分配策略为业务分配与业务所需频谱块差值最小且小于串扰阈值的频谱块。

2.根据权利要求1所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：在步骤S3中，若最短路径集合P中的路径数目大于等于3条，则将P中前三条路径两两组合，得到P_n,n＝1,2,3，并按照P_n长度总和升序排列存储在候选路径组合集合C_p＝{P₁,P₂,P₃,P₄}中，其中P₄表示P中包含三条路径的组合；

若最短路径集合P中只存在两条路径，则将两条路径的组合存储在候选路径组合集合C_p＝{P₁}中。

3.根据权利要求1所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：步骤S4包括以下步骤：

S41、判断候选路径组合集合C_p是否为空；若C_p不为空，则进入步骤S42；若C_p为空，则阻塞业务请求；

S42、若候选路径组合集合C_p中所有的两路径组合传输均失败，则采用三路径组合P₄传输业务，并进入步骤S44；

否则，依次从集合C_p中选择候选路径组合P_n，其中n＝1,2,3，采用两路径组合传输策略进行业务传输，并进入步骤S43；

S43、根据业务所需传输速率及保护比，计算业务在两路径组合上传输时各路径上所需的频隙数目；若所选路径组合中每一条路径上的最大空闲频谱块满足业务在该条路径上传输所需的频隙数目，则执行纤芯选择策略，进入步骤S5；否则，从集合C_p中删除该路径组合，并返回步骤S41；

S44、从集合C_p中选择候选路径组合P₄，根据业务传输速率及保护比，计算业务在三条路径上传输时各路径上所需的频隙数目；若任一路径上的最大频谱块不满足业务传输所需的频隙数目，则阻塞该业务请求；否则，执行纤芯选择策略，进入步骤S5。

4.根据权利要求3所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：在步骤S43中，当业务采用两路径组合传输时，每条路径上所需频隙数目为：

式中，R_i表示第i个业务请求；表示当业务请求R_i在每条路径上所需的频隙数目；B表示业务传输速率，单位为Gbps；q×B表示在满足业务保护比q的条件下的业务传输速率；B_fs表示单位频隙提供的带宽；M_i表示业务请求R_i的调制格式等级；GB表示保护频隙数目。

5.根据权利要求3所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：在步骤S44中，当业务在候选路径组合P₄的前两条路径上传输时，所需频隙数目为：

当业务在候选路径组合P₄的第三条路径上传输时，所需频隙数目为：

式中，R_i表示第i个业务请求；表示当业务请求R_i在候选路径组合P₄的前两条路径上传输时所需的频隙数目；/>表示当业务请求R_i在候选路径组合P₄的第三条路径上传输时所需的频隙数目；B表示业务传输速率，单位为Gbps；q×B表示在满足业务保护比q的条件下的业务传输速率；B_fs表示单位频隙提供的带宽；M_i表示业务请求R_i的调制格式等级；GB表示保护频隙数目。

6.根据权利要求1所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：步骤S5包括以下步骤：

S51、根据图顶点着色理论依次将各路径上纤芯中不相邻的纤芯进行分组，分为高优先级纤芯组、次优先级纤芯组和低优先级纤芯组，3组纤芯组对应的纤芯数量比例为3：3：1；

S52、根据路径碎片率公式，依次计算所选路径组合中每条路径上的高优先级纤芯组、次优先级纤芯组和低优先级纤芯组的路径碎片率，将路径中的每组纤芯按照其路径碎片率降序排列并存储在候选纤芯集合C_sort中；

S53、判断集合C_sort是否为空；若为空，则返回步骤S4；若不为空，选择路径碎片率最大的纤芯；

S54、将所选纤芯中所有可用频谱块存储在可用频谱块集合FB_available中，并对集合FB_available中的可用频谱块按频隙数目进行非降序排列；所述可用频谱块表示路径中满足业务传输所需频隙数的频谱块；

S55、判断集合FB_available是否为空；若为空，则从候选纤芯集合C_sort删除所选纤芯，并返回步骤S53；若不为空，则从集合FB_available中选择第一个频谱块，并进入步骤S56；

S56、计算业务分配在所选的频谱块时产生的芯间串扰值XT；若芯间串扰值XT小于芯间串扰阈值XT_th，则将所选所选频谱块分配给业务；否则，从集合FB_available中删除所选频谱块，返回步骤S55。

7.根据权利要求6所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：在步骤S52中，所述路径碎片率公式具体为：

式中，Θ_c表示纤芯c上的路径碎片率；FB_i表示路径中第i个空闲频谱块包含的频隙数目；表示路径中第i个可用空闲频谱块的个数。

8.根据权利要求6所述的生存性多路径资源分配方法，其特征在于：在步骤S56中，所述芯间串扰值计算方式为：

式中，n表示与所选纤芯相邻的纤芯数目；L表示业务传输的纤芯长度；h表示纤芯中每单位长度串扰的平均增加量：

其中，ε表示耦合系数，r表示弯曲半径，β表示传播常数，ω_tr表示纤芯间距。