專利名稱：一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明屬于通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)領(lǐng)域，特別涉及WDM網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)疏導(dǎo)技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的爆炸性增長(zhǎng)以及高性能的WDM光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如光交叉連接器OXC、光分插復(fù)用器OADM，見(jiàn)圖2)的出現(xiàn)，波分復(fù)用技術(shù)成為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。
由于WDM網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)波長(zhǎng)可提供高達(dá)上吉比特(如OC-48、OC-192、OC-768)的傳輸容量。然而在實(shí)際應(yīng)用中，很多業(yè)務(wù)的通信速率與一個(gè)波長(zhǎng)上的可通速率相比常是較低的，例如OC-1、OC-3、OC-12(51.84Mb/s、155.52Mb/s、622.08Mb/s)。顯然，為每個(gè)低速業(yè)務(wù)提供一個(gè)專用波長(zhǎng)，資源利用率低且不經(jīng)濟(jì)。并且由于光纖中波長(zhǎng)數(shù)目的限制、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中光收發(fā)器數(shù)目的限制(一個(gè)光路的建立需要在其兩個(gè)終點(diǎn)各使用一個(gè)光收發(fā)器)等，不可能為每個(gè)業(yè)務(wù)連接建立端到端的獨(dú)立光路連接。因此為了提供細(xì)粒度的速率或帶寬需求，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能，需要為這些低速業(yè)務(wù)有效地建立端到端的連接。疏導(dǎo)(grooming)技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題。
網(wǎng)絡(luò)中的疏導(dǎo)技術(shù)即有效地將低速業(yè)務(wù)流“疏導(dǎo)”(groom)高容量的波長(zhǎng)上去傳輸?！笆鑼?dǎo)”源于復(fù)用(multiplexing)和捆綁(bundling)，即將多個(gè)低速業(yè)務(wù)匯集到高容量的傳輸單元上傳輸，是用來(lái)描述傳輸系統(tǒng)中有效利用容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。在光網(wǎng)絡(luò)中不同的域可以使用不同復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)疏導(dǎo)(1)空分復(fù)用(space-division multiplexing，SDM)技術(shù)將物理空間分區(qū)以達(dá)到提高傳輸系統(tǒng)的容量。例如，將多根光纖捆綁到一根光纜上，或者多個(gè)光纜作為一個(gè)鏈路連接網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩節(jié)點(diǎn)。
(2)頻分復(fù)用(frequency-division multiplexing，F(xiàn)DM)技術(shù)將頻譜分成不重疊的一系列獨(dú)立的通道。光網(wǎng)絡(luò)中的波分復(fù)用WDM或者密集波分復(fù)用DWDM技術(shù)即是采用了FDM技術(shù)。
(3)時(shí)分復(fù)用(time-division multiplexing，TDM)技術(shù)在時(shí)域內(nèi)將帶寬分成固定長(zhǎng)度的時(shí)隙(slot)。使用TDM技術(shù)，多路信號(hào)只要在時(shí)間上不重疊可以共享一個(gè)波長(zhǎng)。
(4)動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)在IP/MPLS over WDM的體系結(jié)構(gòu)中，一個(gè)WDM波長(zhǎng)通道可以被多個(gè)IP業(yè)務(wù)流通過(guò)“虛電路”方式共享。
在WDM光網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)疏導(dǎo)(traffic grooming)技術(shù)是指利用TDM技術(shù)有效地將低速業(yè)務(wù)流匯聚到高速的波長(zhǎng)通道/光路中傳輸。而如何將多個(gè)波長(zhǎng)疏導(dǎo)到一根光纖中傳輸有被稱為L(zhǎng)ambda疏導(dǎo)(Lambda grooming)(見(jiàn)文獻(xiàn)T.Cinkler.Traffic and/spl lambda/grooming.Network，IEEE，vol.17，no.2，pp.16-21，2003)。
現(xiàn)在許多商用的OXC設(shè)備都開(kāi)始支持業(yè)務(wù)疏導(dǎo)功能。一個(gè)典型的支持業(yè)務(wù)疏導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)OXC設(shè)備由三部分組成(見(jiàn)圖1)一個(gè)波長(zhǎng)交換矩陣(λXC)、一個(gè)低速疏導(dǎo)矩陣和一組可調(diào)諧光收發(fā)器。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接輸入光纖和輸出光纖；輸入光纖中的波長(zhǎng)通道可以直接通過(guò)波長(zhǎng)交換矩陣交換到輸出光纖上的相應(yīng)波長(zhǎng)通道(節(jié)點(diǎn)不具有波長(zhǎng)變換能力時(shí)，只能交換到相同的波長(zhǎng)通道上去)，或者交換至光收發(fā)器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)進(jìn)入低速疏導(dǎo)矩陣，屬于本地的業(yè)務(wù)則交換至低速業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流端口，非本地業(yè)務(wù)又通過(guò)光相應(yīng)光收發(fā)器進(jìn)入波長(zhǎng)交換矩陣交換至相應(yīng)端口的相應(yīng)波長(zhǎng)上去。也就是說(shuō)，輸入光纖中的某波長(zhǎng)通道中不含有本地業(yè)務(wù)則可以直接通過(guò)波長(zhǎng)交換矩陣到輸出光纖，即采用所謂的光旁路技術(shù)；具有本地業(yè)務(wù)上/下(adding/dropping)的波長(zhǎng)通道通過(guò)光收發(fā)器下到電域內(nèi)進(jìn)入到低速疏導(dǎo)矩陣進(jìn)行處理，顯然網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處可以上/下路的光路數(shù)目受限于可調(diào)諧光收發(fā)器的數(shù)目。圖1所示節(jié)點(diǎn)具有3個(gè)光收發(fā)器，因此該節(jié)點(diǎn)可以作為3條雙向光路的端點(diǎn)。由于波長(zhǎng)變換器件相對(duì)來(lái)說(shuō)比較昂貴，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不具有光域內(nèi)的波長(zhǎng)變換能力。
業(yè)務(wù)疏導(dǎo)問(wèn)題可以如此描述給定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置，包括物理鏈路、每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器數(shù)目、每根光纖的波長(zhǎng)數(shù)目以及波長(zhǎng)容量，業(yè)務(wù)疏導(dǎo)就是為一組具有各種低速帶寬粒度的業(yè)務(wù)連接建立請(qǐng)求建立光路以有效地安排下這些連接請(qǐng)求，同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能。業(yè)務(wù)疏導(dǎo)就是將低速業(yè)務(wù)連接(或者業(yè)務(wù)流)匯聚到一個(gè)波長(zhǎng)上傳輸，低速業(yè)務(wù)流可以通過(guò)一條光路到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(單跳業(yè)務(wù)疏導(dǎo)，single-hop traffic grooming)，也可以通過(guò)多跳光路到達(dá)目的(多跳業(yè)務(wù)疏導(dǎo)，Multi-hop traffic grooming)。
業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)是通用多協(xié)議標(biāo)記交換(GMPLS)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注與研究。由于環(huán)網(wǎng)具有很強(qiáng)的自愈能力，很多網(wǎng)絡(luò)是采用環(huán)形結(jié)構(gòu)來(lái)組網(wǎng)的，前幾年業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)研究主要基于SDH/WDM環(huán)網(wǎng)的。近一年來(lái)，由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠提供快速和有效的容量配置現(xiàn)已成為長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)的主要組網(wǎng)方式，并且具有更好地抗毀能力。網(wǎng)狀網(wǎng)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)成為關(guān)注的熱點(diǎn)。
如何為低速業(yè)務(wù)流在WDM網(wǎng)絡(luò)中尋找路由建立端到端的連接，是一個(gè)極其復(fù)雜的問(wèn)題。目前，業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)技術(shù)通常被分為四個(gè)子問(wèn)題，而他們之間并不一定是獨(dú)立的1.確定包含有光路的虛拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.基于物理拓?fù)湓诠饴分新酚伞?.對(duì)光路進(jìn)行波長(zhǎng)分配。4.在虛拓?fù)渖线M(jìn)行路由。由于虛拓?fù)湓O(shè)計(jì)和波長(zhǎng)路由分配(RWA)問(wèn)題已經(jīng)被證實(shí)為NP難題，所以網(wǎng)狀網(wǎng)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題仍然是NP難題。
解決網(wǎng)狀網(wǎng)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題的一種方法是將這四個(gè)子問(wèn)題分開(kāi)解決，作為獨(dú)立的四個(gè)子問(wèn)題單獨(dú)解決，這也是目前使用最多的方法。比如，先確定虛拓?fù)洌缓筮M(jìn)行波長(zhǎng)和路由分配，最后才對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行路由。雖然這樣做可以使問(wèn)題變的簡(jiǎn)單，而且在各個(gè)子問(wèn)題上都有一定程度地改善，但是前提必須是這些子問(wèn)題都必須是相互獨(dú)立的。事實(shí)上，這四個(gè)子問(wèn)題并不一定是相互獨(dú)立的，對(duì)其中一個(gè)問(wèn)題的解決也可能會(huì)影響對(duì)另一個(gè)問(wèn)題的解決。同時(shí)，對(duì)一個(gè)子問(wèn)題的優(yōu)化并不一定能對(duì)整個(gè)問(wèn)題有優(yōu)化作用。另外一個(gè)最重要的是，使用這種對(duì)單個(gè)問(wèn)題單獨(dú)處理的方法必須預(yù)知全網(wǎng)業(yè)務(wù)到達(dá)的狀況，針對(duì)所有業(yè)務(wù)量進(jìn)行優(yōu)化配置，即靜態(tài)業(yè)務(wù)分析，這一點(diǎn)無(wú)法實(shí)用于動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)分析的要求，所以目前現(xiàn)有的WDM網(wǎng)狀網(wǎng)中的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法不能真正投入實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種適用于波分復(fù)用(簡(jiǎn)稱WDM)網(wǎng)狀網(wǎng)中的新業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)方法——用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)方法(IntegratedGrooming Algorithm，IGA)。采用本發(fā)明方法，可以有效地解決波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題，大幅度地提高波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)性能。
首先，我們給出一種新的疏導(dǎo)圖模型，定義為G(N，L，W，T)，其中N和L分別表示物理網(wǎng)絡(luò)中所包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)和光纖鏈路數(shù)，W表示一根光纖上的可用波長(zhǎng)數(shù)，T表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)。該疏導(dǎo)圖模型包含了每個(gè)節(jié)點(diǎn)可用光收發(fā)器數(shù)目信息，以及光纖上波長(zhǎng)通道信息以及每個(gè)波長(zhǎng)帶寬使用信息。該圖的具體構(gòu)造如下疏導(dǎo)圖模型是一個(gè)具有(|W|+1)×|N|個(gè)節(jié)點(diǎn)和|W|+1個(gè)平面的多層圖(見(jiàn)圖4)。第1層到第W層分別對(duì)應(yīng)于|W|個(gè)波長(zhǎng)平面，第|W|+1層稱為虛拓?fù)鋵?virtual topology plane，VTP)。物理拓?fù)渲械拿總€(gè)節(jié)點(diǎn)m，在每個(gè)波長(zhǎng)平面λi中被復(fù)制1次(記為vmλi)，在虛拓?fù)淦矫鎯?nèi)也被復(fù)制1次(記為節(jié)點(diǎn)m)。疏導(dǎo)圖模型中各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈路取決于網(wǎng)絡(luò)物理以拓?fù)湟约爱?dāng)前狀態(tài)。
波長(zhǎng)鏈路如果物理拓?fù)銰p中節(jié)點(diǎn)對(duì)(i，j)間存在光纖鏈路，并且波長(zhǎng)λ空閑，則在波長(zhǎng)平面λ存在波長(zhǎng)鏈路(Viλ，Vjλ)，其容量為波長(zhǎng)容量C，代價(jià)為物理鏈路代價(jià)。波長(zhǎng)鏈路在疏導(dǎo)圖中用黑色的實(shí)線表示。
光路鏈路如果節(jié)點(diǎn)對(duì)(m，n)存在一條光路，則在虛拓?fù)淦矫嫔瞎?jié)點(diǎn)對(duì)(m，n)間存在一條光路鏈路，其容量為剩余可用帶寬。光路鏈路在疏導(dǎo)圖中用黑色的粗體虛線表示。
虛鏈路如果節(jié)點(diǎn)i處至少還有一個(gè)未使用光收發(fā)器，則在疏導(dǎo)圖中一共有|W|個(gè)帶寬為無(wú)窮的鏈路連接i和Viλ(λ＝1，2，…，|W|)，這種鏈路稱為虛鏈路。在疏導(dǎo)圖中用黑色的虛線表示。
虛拓?fù)鋵庸?jié)點(diǎn)邊上的斜體數(shù)字代表該節(jié)點(diǎn)處當(dāng)前未被使用的光收發(fā)器數(shù)目。
疏導(dǎo)圖模型將網(wǎng)絡(luò)中的IP層和WDM層各種可用信息都納入了疏導(dǎo)圖模型，本發(fā)明提供的一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)方法，其特征是包括下面步驟第一步初始化疏導(dǎo)圖G根據(jù)網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫畔?，按照疏?dǎo)圖模型構(gòu)造原始狀態(tài)時(shí)的疏導(dǎo)圖此時(shí)虛拓?fù)鋵訜o(wú)光路鏈路。
第二步所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均等待業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求，業(yè)務(wù)請(qǐng)求標(biāo)記為r(s，d，b)，其中s和d分別表示該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的起點(diǎn)和目的點(diǎn)，b表示該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的帶寬。
如果節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到當(dāng)前請(qǐng)求為連接建立請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)至第三步；如果節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到當(dāng)前請(qǐng)求為連接釋放請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)至第四步。
第三步針對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)，在第一步中構(gòu)造的疏導(dǎo)圖模型中計(jì)算該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的疏導(dǎo)路徑根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)的帶寬需求b對(duì)疏導(dǎo)圖進(jìn)行剪裁，具體做法是將疏導(dǎo)圖中凡是可用帶寬小于業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬b的鏈路刪除，得到可用疏導(dǎo)圖G’(即，圖中所有鏈路都能提供足夠帶寬)。在G’中使用最短路徑算法(Dijkstra算法)，從虛拓?fù)淦矫鎂TP上的源節(jié)點(diǎn)s開(kāi)始尋找到目的節(jié)點(diǎn)d的最短路徑。如果沒(méi)有找到路徑，則拒絕此連接請(qǐng)求r(s，d，b)。如果找到，記錄該最短路徑，標(biāo)記為path，該最短路徑path可能是光路鏈路、波長(zhǎng)鏈路和虛鏈路的組合。然后把找到的最短路徑path按照其經(jīng)過(guò)的鏈路類(lèi)型進(jìn)行分段，要求同一分段(簡(jiǎn)稱為路段)中的所有鏈路均為同種類(lèi)型(即只可能為波長(zhǎng)鏈路，光路鏈路，虛鏈路三者中的一種)，且相鄰路段中的鏈路類(lèi)型不能相同。
針對(duì)最短路徑path中不同類(lèi)型的路段進(jìn)行不同的處理(1).對(duì)于在最短路徑path上采用同一波長(zhǎng)平面內(nèi)的連續(xù)波長(zhǎng)鏈路的路段，判斷該段首尾兩端點(diǎn)處是否有足夠多的光收發(fā)器，如果沒(méi)有，則拒絕之；如果有，則在最短路徑path經(jīng)過(guò)的波長(zhǎng)鏈路上為業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)分配帶寬資源，在虛拓?fù)淦矫嫘陆ü饴锋溌?，修改疏?dǎo)圖G，詳細(xì)步驟如下a.在波長(zhǎng)平面內(nèi)找到上述波長(zhǎng)鏈路路段的首尾節(jié)點(diǎn)Viλ和Vjλ，然后在虛拓?fù)淦矫嫔险业脚c之對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)i和j，添加光路鏈路連接節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，新建的光路鏈路權(quán)重設(shè)為其實(shí)際通過(guò)的波長(zhǎng)鏈路的權(quán)重之和，同時(shí)在相應(yīng)波長(zhǎng)平面內(nèi)刪除被這個(gè)光路鏈路使用的波長(zhǎng)鏈路。
b.新建光路鏈路兩個(gè)端點(diǎn)處的光收發(fā)器數(shù)目減1，如果數(shù)目變?yōu)?，則刪去于此節(jié)點(diǎn)相連的所有虛鏈路。
c.在新建的光路鏈路上為業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配帶寬資源，即將光路鏈路的可用帶寬值設(shè)為一個(gè)波長(zhǎng)容量與該業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)帶寬b的差。
(2).對(duì)于在path上采用光路鏈路的路段，則在該光路鏈路上為該業(yè)務(wù)分配帶寬資源，此過(guò)程將不會(huì)使用額外的光收發(fā)器。
(3).對(duì)于在path上采用虛鏈路的路段，由于虛鏈路空閑帶寬為無(wú)窮，不做任何處理。
跳轉(zhuǎn)至第五步。
第四步釋放業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)所占資源(1)釋放該光路鏈路上業(yè)務(wù)r(s，d，b)所占用的帶寬資源。
(2)刪去沒(méi)有攜帶任何業(yè)務(wù)流的光路鏈路，在相應(yīng)的波長(zhǎng)平面上添加此光路鏈路使用的波長(zhǎng)鏈路，同時(shí)此光路端節(jié)點(diǎn)處的光收發(fā)器數(shù)目加1。如果此時(shí)端節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器數(shù)目變?yōu)?，則添加所有波長(zhǎng)平面內(nèi)與此節(jié)點(diǎn)相連的虛鏈路。例如，節(jié)點(diǎn)m處光收發(fā)器數(shù)目從0變?yōu)?，則添加虛鏈路連接節(jié)點(diǎn)m和Vmλi(1≤i≤|W|)。
跳轉(zhuǎn)至第五步。
第五步對(duì)全網(wǎng)所有鏈路的權(quán)重進(jìn)行了均衡動(dòng)態(tài)調(diào)整。具體調(diào)整方法如下(1)對(duì)于波長(zhǎng)鏈路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTp′=COSTp×C×maxλλ]]>其中COSTp′為調(diào)整后的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重，COSTp為初始狀態(tài)下的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重，常數(shù)C為擴(kuò)展因子，maxλ為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中具有最多可用波長(zhǎng)數(shù)的那條波長(zhǎng)鏈路的可用波長(zhǎng)數(shù)，λ為當(dāng)前波長(zhǎng)鏈路的可用波長(zhǎng)數(shù)。
(2)對(duì)于虛鏈路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTv′=COSTv×maxTRTR]]>其中COSTv′為調(diào)整后的虛鏈路權(quán)重，COSTv為初始狀態(tài)下的虛鏈路權(quán)重，maxTR為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中具有可用光收發(fā)器最多的節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器個(gè)數(shù)，TR為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)。
(3)對(duì)于可疏導(dǎo)光路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTL′=COSTL×maxBB]]>其中COSTL′為調(diào)整后的可疏導(dǎo)光路權(quán)重，COSTL為該條可疏導(dǎo)光路建立時(shí)的權(quán)重，即該光路實(shí)際通過(guò)的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重之和，maxB為虛拓?fù)渲芯哂凶畲罂捎脦挼氖鑼?dǎo)光路的帶寬值，B為當(dāng)前可疏導(dǎo)光路的可用帶寬值。
上述權(quán)重調(diào)整結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)至第二步。
按照上述步驟，就可以實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)。
需要說(shuō)明的是1.在上述過(guò)程的第三步的步驟(2)中，我們采用了現(xiàn)有的光路鏈路對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行疏導(dǎo)，該步驟不需要耗費(fèi)額外的光收發(fā)器資源，這與現(xiàn)有技術(shù)相比，能在很大程度上節(jié)約光收發(fā)器資源，降低成本。
2.在第五步進(jìn)行的動(dòng)態(tài)調(diào)整鏈路權(quán)重的原因是由于網(wǎng)絡(luò)中光收發(fā)器和波長(zhǎng)資源都是有限的，在計(jì)算路由時(shí)若只考慮光收發(fā)器，那么可能造成這樣一種情況為某一個(gè)請(qǐng)求建立連接而消耗了非常多的的波長(zhǎng)資源(即繞了很長(zhǎng)的路)；而只考慮波長(zhǎng)資源則可能消耗了過(guò)多的光收發(fā)器。這兩種情況都有可能使得網(wǎng)絡(luò)不能容納本可以容納的業(yè)務(wù)。通過(guò)上述動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)重的策略后，可以將節(jié)點(diǎn)可用的光收發(fā)器個(gè)數(shù)和鏈路可用波長(zhǎng)資源越少的鏈路權(quán)重調(diào)大，因此在路由時(shí)經(jīng)過(guò)此鏈路或節(jié)點(diǎn)的可能性就會(huì)降低，即可以有效避開(kāi)容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞的“繁忙地區(qū)”，因此可以進(jìn)一步提高業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)的性能，降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是它通過(guò)建立同時(shí)結(jié)合了波分復(fù)用網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中的虛拓?fù)湓O(shè)計(jì)、路由和波長(zhǎng)分配問(wèn)題的疏導(dǎo)圖模型，在疏導(dǎo)圖模型上進(jìn)行運(yùn)算，找到合適的疏導(dǎo)路徑。對(duì)于業(yè)務(wù)請(qǐng)求，則通過(guò)疏導(dǎo)圖模型中建立的光路鏈路進(jìn)行疏導(dǎo)，可以在很大程度上節(jié)約光收發(fā)器資源，降低成本。本發(fā)明同時(shí)解決了路由和波長(zhǎng)分配問(wèn)題，并采取了動(dòng)態(tài)調(diào)整鏈路權(quán)重的手段隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)鏈路權(quán)重，能夠很好地促使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到負(fù)載均衡，有效地解決波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題，大幅度地提高網(wǎng)絡(luò)的疏導(dǎo)性能。
本發(fā)明方法可以用于解決具有波長(zhǎng)變換器的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題，為解決波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)問(wèn)題提供有效的技術(shù)手段。


圖1現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型；圖2現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備其中(a)表示光交叉連接器OXC，圖中λ1，λ2......λn分別表示波長(zhǎng)1，2...n的n個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。
(b)表示光分插復(fù)用器OADM，圖中λ1，λ2......λn分別表示在光分插復(fù)用器中輸入和輸出的n個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，λ1，λ2......λm則表示在光分插復(fù)用器中上路和下路的m個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，m≤n。
圖3一個(gè)典型的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖中數(shù)字1，2...5分別表示5個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有一個(gè)光交叉連接器OXC。
圖4本文中針對(duì)圖3的物理拓?fù)渌鶚?gòu)造的疏導(dǎo)圖模型(初始狀態(tài))圖中V11，V21，V31，V41，V51分別表示在λ1波長(zhǎng)平面上對(duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)，V12，V22，V32，V42，V52分別表示在λ2波長(zhǎng)平面上對(duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)，虛拓?fù)淦矫嬷蟹娇騼?nèi)的正體數(shù)字1，2…5分別表示虛拓?fù)淦矫嫔蠈?duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)。虛拓?fù)淦矫嬷蟹娇蚺赃叺男斌w數(shù)字2表示該節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)，此時(shí)所有節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)均為2。圖中實(shí)線表示波長(zhǎng)鏈路，虛線表示虛鏈路。
圖5本文在疏導(dǎo)圖中進(jìn)行運(yùn)算的示意過(guò)程其中5-a為完成第一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求運(yùn)算后的疏導(dǎo)圖狀態(tài)；5-b為完成第二個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求運(yùn)算后的疏導(dǎo)圖狀態(tài)；5-c為完成第三個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求運(yùn)算后的疏導(dǎo)圖狀態(tài)；5-d為釋放第一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求后的疏導(dǎo)圖狀態(tài)；在上述a，b，c，d四個(gè)疏導(dǎo)圖中，V11，V21，V31，V41，V51分別表示在λ1波長(zhǎng)平面上對(duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)，V12，V22，V32，V42，V52分別表示在λ2波長(zhǎng)平面上對(duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)，虛拓?fù)淦矫嬷蟹娇騼?nèi)的正體數(shù)字1，2...5分別表示虛拓?fù)淦矫嫔蠈?duì)應(yīng)物理拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)。虛拓?fù)淦矫嬷蟹娇蚺赃叺男斌w數(shù)字0，1，2表示該節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)。圖中實(shí)線表示波長(zhǎng)鏈路，虛線表示虛鏈路。虛拓?fù)淦矫嬷械暮谏煮w虛線 表示光路鏈路。
圖6意大利國(guó)家網(wǎng)絡(luò)模型(Italian Network)示意圖；圖7平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)光收發(fā)器個(gè)數(shù)VS平均阻塞率的性能分析圖；圖8平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)光收發(fā)器個(gè)數(shù)VS平均每個(gè)業(yè)務(wù)傳輸?shù)奈锢砭嚯x的性能分析圖。
圖9本發(fā)明流程圖具體實(shí)施方式
該綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法可用于處理波分復(fù)用WDM網(wǎng)狀網(wǎng)中動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)到達(dá)請(qǐng)求。我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)(圖3)為例說(shuō)明該算法具體實(shí)施方法。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均不具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)光交叉連接器OXC，每個(gè)光交叉連接器OXC又包含了兩個(gè)光收發(fā)器，即兩個(gè)光發(fā)射器和兩個(gè)光接收器(虛拓?fù)鋵舆吷系男斌w數(shù)字代表該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前未被使用的光收發(fā)器數(shù)目)，每條鏈路由一對(duì)方向相反的單向光纖組成，每根光纖中的可用波長(zhǎng)數(shù)設(shè)為2。圖4為該網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)疏導(dǎo)圖模型的初始狀態(tài)，由于目前還沒(méi)有建立任何光路，所以在虛拓?fù)淦矫嬷袥](méi)有光路鏈路。
當(dāng)?shù)谝粋€(gè)連接請(qǐng)求r(2，5，b1)達(dá)到時(shí)，b1假設(shè)為一個(gè)波長(zhǎng)容量的四分之三，根據(jù)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法在疏導(dǎo)圖中找到一條通路2-V21-V11-V51-5?，F(xiàn)在描述業(yè)務(wù)信號(hào)的具體傳輸過(guò)程業(yè)務(wù)信號(hào)通過(guò)節(jié)點(diǎn)2的光交叉連接器OXC的低速疏導(dǎo)矩陣上路，進(jìn)入電域，完成業(yè)務(wù)信號(hào)的電-光轉(zhuǎn)換，再通過(guò)使用一個(gè)新的光發(fā)射器進(jìn)入波長(zhǎng)交換矩陣，此過(guò)程耗費(fèi)節(jié)點(diǎn)2的一個(gè)光收發(fā)器，然后業(yè)務(wù)信號(hào)(光信號(hào))被交換到波長(zhǎng)λ1信道中進(jìn)行傳輸。業(yè)務(wù)信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)鏈路V21-V11到達(dá)節(jié)點(diǎn)2的光交叉連接器OXC，由于節(jié)點(diǎn)2檢測(cè)到該業(yè)務(wù)信號(hào)不屬于自己，所以節(jié)點(diǎn)2將該業(yè)務(wù)信號(hào)旁路掉了。當(dāng)業(yè)務(wù)信號(hào)通過(guò)波長(zhǎng)鏈路V11-V51到達(dá)節(jié)點(diǎn)5時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)5檢測(cè)到該業(yè)務(wù)信號(hào)屬于自己，所以節(jié)點(diǎn)5的波長(zhǎng)交換矩陣將使用一個(gè)新的光接收器將業(yè)務(wù)信號(hào)下路到低速疏導(dǎo)矩陣，此過(guò)程耗費(fèi)節(jié)點(diǎn)5的一個(gè)光收發(fā)器，業(yè)務(wù)信號(hào)在節(jié)點(diǎn)5的低速疏導(dǎo)矩陣中完成了光-電轉(zhuǎn)換后被移交本地處理。
根據(jù)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法，我們對(duì)疏導(dǎo)圖進(jìn)行了如下處理(1)刪除該業(yè)務(wù)信號(hào)通過(guò)的波長(zhǎng)鏈路V21-V11和V11-V51，在虛拓?fù)涿鎯?nèi)建立一條光路鏈路連接節(jié)點(diǎn)2和5(見(jiàn)圖5-a中黑色粗體虛線2-5)，設(shè)置這條光路鏈路的可用帶寬為四分之一個(gè)波長(zhǎng)容量(一個(gè)波長(zhǎng)容量減該業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬)。(2)節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)5的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)都減少1。(3)最后根據(jù)我們上述提出的三個(gè)公式動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)鏈路權(quán)重。得到新的疏導(dǎo)圖，見(jiàn)圖5-a。
第二個(gè)連接請(qǐng)求r(2，3，b2)到達(dá)時(shí)，b2假設(shè)為半個(gè)波長(zhǎng)容量，假設(shè)前面的連接請(qǐng)求還沒(méi)有釋放，通過(guò)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法找到一條通路2-V21-V31-3?，F(xiàn)在描述業(yè)務(wù)信號(hào)的具體傳輸過(guò)程業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)2的光交叉連接器OXC的低速疏導(dǎo)矩陣后，完成了信號(hào)的電-光轉(zhuǎn)換，再通過(guò)一個(gè)新的光發(fā)射器(此過(guò)程耗費(fèi)節(jié)點(diǎn)2的一個(gè)光收發(fā)器)進(jìn)入到波長(zhǎng)交換矩陣，然后被交換到波長(zhǎng)λ1信道進(jìn)行傳輸。業(yè)務(wù)信號(hào)經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)鏈路V21-V31到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)3，節(jié)點(diǎn)3的光交叉連接器OXC檢測(cè)到該信號(hào)屬于自己，于是節(jié)點(diǎn)3在波長(zhǎng)交換矩陣中使用一個(gè)新的光接收器將該業(yè)務(wù)信號(hào)(光信號(hào))下路到低速疏導(dǎo)矩陣(耗費(fèi)節(jié)點(diǎn)3的一個(gè)光收發(fā)器)，完成信號(hào)的光-電轉(zhuǎn)換后將信號(hào)移交本地處理。
根據(jù)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法更新疏導(dǎo)圖(1)刪除業(yè)務(wù)信號(hào)所路經(jīng)的波長(zhǎng)鏈路V21-V31，并在虛拓?fù)淦矫嫔显黾有碌墓饴锋溌?-3(見(jiàn)圖5-b中黑色粗體虛線2-3)，設(shè)置該光路鏈路的可用帶寬為半個(gè)波長(zhǎng)容量(一個(gè)波長(zhǎng)容量減該業(yè)務(wù)請(qǐng)求容量)。(2)節(jié)點(diǎn)2和3各自的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)都減1，由于節(jié)點(diǎn)2的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)變?yōu)?，刪除與節(jié)點(diǎn)2相連的所有虛鏈路。(3)最后根據(jù)上述提出的三個(gè)公式動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)鏈路權(quán)重。得到新的疏導(dǎo)圖，見(jiàn)圖5-b。
第三個(gè)連接請(qǐng)求r(2，5，b3)到達(dá)時(shí)，b3假設(shè)為半個(gè)波長(zhǎng)容量。假設(shè)前面的連接請(qǐng)求還沒(méi)有釋放，通過(guò)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法計(jì)算出一條通路2-3-V31-V41-4-V42-V52-5?，F(xiàn)在描述業(yè)務(wù)信號(hào)的具體傳輸過(guò)程業(yè)務(wù)信號(hào)在節(jié)點(diǎn)2的光交叉連接器OXC上通過(guò)使用一個(gè)正在工作的光發(fā)射器(第二個(gè)連接請(qǐng)求建立時(shí)使用的，該光發(fā)射器同時(shí)也在對(duì)第二個(gè)連接請(qǐng)求進(jìn)行處理)進(jìn)入到波長(zhǎng)交換矩陣，完成信號(hào)的電-光轉(zhuǎn)換后，通過(guò)已建立的光路鏈路2-3進(jìn)行業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)(實(shí)際通過(guò)的路徑為波長(zhǎng)鏈路V21-V31)，該步驟不會(huì)消耗新的光收發(fā)器。當(dāng)業(yè)務(wù)信號(hào)到達(dá)節(jié)點(diǎn)3時(shí)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)3的一個(gè)新的光接收器下路到低速疏導(dǎo)矩陣，完成信號(hào)的光-電-光轉(zhuǎn)換后，再通過(guò)使用一個(gè)新的光發(fā)射器重新進(jìn)入波長(zhǎng)交換矩陣，進(jìn)入波長(zhǎng)λ1信道進(jìn)行傳輸。業(yè)務(wù)信號(hào)通過(guò)波長(zhǎng)鏈路V31-V41到達(dá)節(jié)點(diǎn)4的光交叉連接器OXC，節(jié)點(diǎn)4使用的一個(gè)新的光接收器將業(yè)務(wù)信號(hào)下到低速疏導(dǎo)矩陣，完成信號(hào)的光-電轉(zhuǎn)化，又通過(guò)一個(gè)新的光發(fā)射器將信號(hào)送入波長(zhǎng)交換矩陣交換到另一個(gè)波長(zhǎng)λ2信道中進(jìn)行傳輸。此過(guò)程相當(dāng)于完成了信號(hào)從λ1到λ2的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。業(yè)務(wù)信號(hào)通過(guò)波長(zhǎng)鏈路V42-V52進(jìn)行傳輸并到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)5，由于節(jié)點(diǎn)5檢測(cè)到該業(yè)務(wù)信號(hào)屬于自己，所以在節(jié)點(diǎn)5的波長(zhǎng)交換矩陣中將消耗一個(gè)新的光接收器把業(yè)務(wù)信號(hào)下到低速疏導(dǎo)矩陣，最后完成信號(hào)的光-電轉(zhuǎn)換后將業(yè)務(wù)信號(hào)移交本地處理。
根據(jù)綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)算法更新疏導(dǎo)圖(1)刪除業(yè)務(wù)信號(hào)經(jīng)過(guò)的波長(zhǎng)鏈路V31-V41和V42-V52，在虛拓?fù)渖辖⑾鄳?yīng)光路鏈路3-4和4-5，兩條光路的可用帶寬均設(shè)為半個(gè)波長(zhǎng)容量(一個(gè)波長(zhǎng)容量減去該業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬)。(2)在原有光路鏈路2-3上為該業(yè)務(wù)分配帶寬資源，光路2-3的可用帶寬由原來(lái)的半個(gè)波長(zhǎng)容量減少為0。(3)節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)5的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)均減1，節(jié)點(diǎn)4的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)減2，于是這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)都為零，刪除與這三個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的所有虛鏈路。(4)根據(jù)上述提出的三個(gè)公式動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)鏈路權(quán)重。最后得到新的疏導(dǎo)圖，見(jiàn)圖5-c。
現(xiàn)在，我們來(lái)說(shuō)明一下釋放資源的過(guò)程。如果在圖5-c的狀態(tài)下，第一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(2，5，b1)釋放。首先在可疏導(dǎo)光路2-5上釋放帶寬資源，即光路2-5的工作帶寬減b1(b1為四分之三個(gè)波長(zhǎng)容量)，由原來(lái)的四分之三個(gè)波長(zhǎng)容量變?yōu)?。由于光路鏈路2-5上的工作帶寬為0，刪除這條光路鏈路，恢復(fù)該光路所對(duì)應(yīng)的實(shí)際波長(zhǎng)鏈路，即在疏導(dǎo)圖中重新加入兩條波長(zhǎng)鏈路V21-V11和V11-V51，同時(shí)更新光路2-5兩個(gè)端點(diǎn)的光收發(fā)器個(gè)數(shù)(各自加1)，即釋放節(jié)點(diǎn)2和5上的光收發(fā)器資源。又由于這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上的光收發(fā)器個(gè)數(shù)從0變?yōu)?，所以恢復(fù)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上相關(guān)的所有虛鏈路，即在疏導(dǎo)圖中重新添加與節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)5相連的所有虛鏈路。得到新的疏導(dǎo)圖，見(jiàn)圖5-d。
為了說(shuō)明該算法在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的性能，我們采用了計(jì)算機(jī)仿真的方法。我們選擇了一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)意大利國(guó)家網(wǎng)絡(luò)(Italian Network)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖6。
我們作如下假設(shè)1)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不具有波長(zhǎng)變換能力，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器數(shù)目為T(mén)。2)每條鏈路由一對(duì)方向相反的單向光纖組成，每個(gè)波長(zhǎng)的容量為OC-48。3)所有連接請(qǐng)求r(s，d，b)均為雙向業(yè)務(wù)，到達(dá)請(qǐng)求的源、宿節(jié)點(diǎn)在所有節(jié)點(diǎn)對(duì)中隨機(jī)選定，帶寬b為OC-1的整數(shù)倍，不妨設(shè)在U[1，24]均勻分布。4)連接建立請(qǐng)求按照平均速率服從參數(shù)β的泊松分布到達(dá)，即全網(wǎng)總的到達(dá)率為β。所建連接的持續(xù)時(shí)間服從均值1/μ的指數(shù)分布(本文假設(shè)μ＝1)。對(duì)于每個(gè)連接建立請(qǐng)求，如果建立不成功，則拒絕該請(qǐng)求(一旦拒絕，就立即丟棄，即無(wú)等待隊(duì)列)。5)每個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求不能分拆成幾個(gè)部分在不同的路徑上傳輸。6)每次試驗(yàn)通過(guò)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生105個(gè)業(yè)務(wù)連接建立請(qǐng)求。比較了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收發(fā)器數(shù)目對(duì)全網(wǎng)性能的影響。
我們定義了兩個(gè)體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主要性能的指標(biāo)1.平均阻塞率被阻塞的業(yè)務(wù)請(qǐng)求個(gè)數(shù)與總的業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)的比值。
2.平均每個(gè)業(yè)務(wù)的傳輸距離成功建立的業(yè)務(wù)連接所實(shí)際通過(guò)的平均物理距離(公里)。
通過(guò)性能分析，我們可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用波長(zhǎng)數(shù)，平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器個(gè)數(shù)，業(yè)務(wù)到達(dá)率三個(gè)因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有直接的影響。隨著網(wǎng)絡(luò)中可用波長(zhǎng)數(shù)的增加，阻塞率下降，當(dāng)波長(zhǎng)數(shù)增加到一定程度后，組塞率下降將不再明顯，原因是此時(shí)光收發(fā)器數(shù)目限制了能夠建立光路的數(shù)目。所以，在光收發(fā)器數(shù)目一定的時(shí)候，過(guò)多的波長(zhǎng)數(shù)并不能進(jìn)一步降低阻塞率，提高性能。在波長(zhǎng)數(shù)一定時(shí)，隨著節(jié)點(diǎn)光收發(fā)器個(gè)數(shù)的增多，阻塞率下降，同樣，當(dāng)收發(fā)器個(gè)數(shù)增加到一定程度后，阻塞率下降將不再明顯，原因是此時(shí)波長(zhǎng)數(shù)成為了主要限制因素。所以，在波長(zhǎng)數(shù)一定的時(shí)候，過(guò)多的光收發(fā)器也不能進(jìn)一步降低阻塞率。另外，在其他條件一樣的情況下，業(yè)務(wù)到達(dá)率越高，阻塞率也越高。
在實(shí)際情況中，由于光收發(fā)器成本較高，我們單獨(dú)比較了平均每個(gè)節(jié)點(diǎn)光收發(fā)器的數(shù)量對(duì)性能的影響情況(在可用波長(zhǎng)數(shù)為16，業(yè)務(wù)到達(dá)率β＝100的條件下)，得到了圖7和圖8。從性能分析圖中可以看到該算法性能比較理想。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供的一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征是它包括下面步驟第一步初始化疏導(dǎo)圖G根據(jù)網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫畔?，按照疏?dǎo)圖模型構(gòu)造原始狀態(tài)時(shí)的疏導(dǎo)圖此時(shí)虛拓?fù)鋵訜o(wú)光路鏈路；第二步所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均等待業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求，業(yè)務(wù)請(qǐng)求標(biāo)記為r(s，d，b)，其中s和d分別表示該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的起點(diǎn)和目的點(diǎn)，b表示該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的帶寬；如果節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到當(dāng)前請(qǐng)求為連接建立請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)至第三步；如果節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到當(dāng)前請(qǐng)求為連接釋放請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)至第四步；第三步針對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)，在第一步中構(gòu)造的疏導(dǎo)圖模型中計(jì)算該業(yè)務(wù)請(qǐng)求的疏導(dǎo)路徑根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)的帶寬需求b對(duì)疏導(dǎo)圖進(jìn)行剪裁，具體做法是將疏導(dǎo)圖中凡是可用帶寬小于業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬b的鏈路刪除，得到可用疏導(dǎo)圖G(即，圖中所有鏈路都能提供足夠帶寬)；在G’中使用最短路徑算法(Dijkstra算法)，從虛拓?fù)淦矫鎂TP上的源節(jié)點(diǎn)s開(kāi)始尋找到目的節(jié)點(diǎn)d的最短路徑；如果沒(méi)有找到路徑，則拒絕此連接請(qǐng)求r(s，d，b)；如果找到，記錄該最短路徑，標(biāo)記為path，該最短路徑path可能是光路鏈路、波長(zhǎng)鏈路和虛鏈路的組合；然后把找到的最短路徑path按照其經(jīng)過(guò)的鏈路類(lèi)型進(jìn)行分段，要求同一分段(簡(jiǎn)稱為路段)中的所有鏈路均為同種類(lèi)型(即只可能為波長(zhǎng)鏈路，光路鏈路，虛鏈路三者中的一種)，且相鄰路段中的鏈路類(lèi)型不能相同；針對(duì)最短路徑path中不同類(lèi)型的路段進(jìn)行不同的處理(1).對(duì)于在最短路徑path上采用同一波長(zhǎng)平面內(nèi)的連續(xù)波長(zhǎng)鏈路的路段，判斷該段首尾兩端點(diǎn)處是否有足夠多的光收發(fā)器，如果沒(méi)有，則拒絕之；如果有，則在最短路徑path經(jīng)過(guò)的波長(zhǎng)鏈路上為業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)分配帶寬資源，在虛拓?fù)淦矫嫘陆ü饴锋溌?，修改疏?dǎo)圖G，詳細(xì)步驟如下a.在波長(zhǎng)平面內(nèi)找到上述波長(zhǎng)鏈路路段的首尾節(jié)點(diǎn)Viλ和Vjλ，然后在虛拓?fù)淦矫嫔险业脚c之對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)i和j，添加光路鏈路連接節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，新建的光路鏈路權(quán)重設(shè)為其實(shí)際通過(guò)的波長(zhǎng)鏈路的權(quán)重之和，同時(shí)在相應(yīng)波長(zhǎng)平面內(nèi)刪除被這個(gè)光路鏈路使用的波長(zhǎng)鏈路；b.新建光路鏈路兩個(gè)端點(diǎn)處的光收發(fā)器數(shù)目減1，如果數(shù)目變?yōu)?，則刪去于此節(jié)點(diǎn)相連的所有虛鏈路；c.在新建的光路鏈路上為業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配帶寬資源，即將光路鏈路的可用帶寬值設(shè)為一個(gè)波長(zhǎng)容量與該業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)帶寬b的差；(2).對(duì)于在path上采用光路鏈路的路段，則在該光路鏈路上為該業(yè)務(wù)分配帶寬資源，此過(guò)程將不會(huì)使用額外的光收發(fā)器；(3).對(duì)于在path上采用虛鏈路的路段，由于虛鏈路空閑帶寬為無(wú)窮，不做任何處理；跳轉(zhuǎn)至第五步；第四步釋放業(yè)務(wù)請(qǐng)求r(s，d，b)所占資源(1)釋放該光路鏈路上業(yè)務(wù)r(s，d，b)所占用的帶寬資源；(2)刪去沒(méi)有攜帶任何業(yè)務(wù)流的光路鏈路，在相應(yīng)的波長(zhǎng)平面上添加此光路鏈路使用的波長(zhǎng)鏈路，同時(shí)此光路端節(jié)點(diǎn)處的光收發(fā)器數(shù)目加1；如果此時(shí)端節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器數(shù)目變?yōu)?，則添加所有波長(zhǎng)平面內(nèi)與此節(jié)點(diǎn)相連的虛鏈路；例如，節(jié)點(diǎn)m處光收發(fā)器數(shù)目從0變?yōu)?，則添加虛鏈路連接節(jié)點(diǎn)m和Vmλi(1≤i≤|W|)；跳轉(zhuǎn)至第五步；第五步對(duì)全網(wǎng)所有鏈路的權(quán)重進(jìn)行了均衡動(dòng)態(tài)調(diào)整；具體調(diào)整方法如下(1)對(duì)于波長(zhǎng)鏈路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTp′=COSTp×C×maxλλ]]>其中COSTp′為調(diào)整后的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重，COSTp為初始狀態(tài)下的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重，常數(shù)C為擴(kuò)展因子，maxλ為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中具有最多可用波長(zhǎng)數(shù)的那條波長(zhǎng)鏈路的可用波長(zhǎng)數(shù)，λ為當(dāng)前波長(zhǎng)鏈路的可用波長(zhǎng)數(shù)；(2)對(duì)于虛鏈路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTv′=COSTv×maxTRTR]]>其中COSTv′為調(diào)整后的虛鏈路權(quán)重，COSTv為初始狀態(tài)下的虛鏈路權(quán)重，maxTR為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中具有可用光收發(fā)器最多的節(jié)點(diǎn)的光收發(fā)器個(gè)數(shù)，TR為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的可用光收發(fā)器個(gè)數(shù)；(3)對(duì)于可疏導(dǎo)光路，按照下述公式對(duì)其權(quán)重進(jìn)行調(diào)整COSTL′=COSTL×maxBB]]>其中COSTL′為調(diào)整后的可疏導(dǎo)光路權(quán)重，COSTL為該條可疏導(dǎo)光路建立時(shí)的權(quán)重，即該光路實(shí)際通過(guò)的波長(zhǎng)鏈路權(quán)重之和，maxB為虛拓?fù)渲芯哂凶畲罂捎脦挼氖鑼?dǎo)光路的帶寬值，B為當(dāng)前可疏導(dǎo)光路的可用帶寬值；上述權(quán)重調(diào)整結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)至第二步；按照上述步驟，就可以實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的綜合業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法；它是通過(guò)建立同時(shí)結(jié)合了波分復(fù)用網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中的虛拓?fù)湓O(shè)計(jì)、路由和波長(zhǎng)分配問(wèn)題的疏導(dǎo)圖模型，在疏導(dǎo)圖模型上進(jìn)行運(yùn)算，找到合適的疏導(dǎo)路徑。對(duì)于業(yè)務(wù)請(qǐng)求，則通過(guò)疏導(dǎo)圖模型中建立的光路鏈路進(jìn)行疏導(dǎo)，可以在很大程度上節(jié)約光收發(fā)器資源，降低成本。本發(fā)明同時(shí)解決了路由和波長(zhǎng)分配問(wèn)題，并采取了動(dòng)態(tài)調(diào)整鏈路權(quán)重的手段隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)鏈路權(quán)重，能夠很好地促使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到負(fù)載均衡，有效地解決波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)問(wèn)題，大幅度地提高網(wǎng)絡(luò)的疏導(dǎo)性能。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1791000SQ20041008151
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者虞紅芳, 溫海波, 曹勁 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)