一種基于分區(qū)的頻譜分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)中基于分區(qū)的頻譜分配方法，包括如下步驟：將頻譜資源按照請(qǐng)求速率的種類數(shù)分為多個(gè)區(qū)域，并為每個(gè)區(qū)域中的頻譜資源進(jìn)行編號(hào)；將到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求根據(jù)其速率映射到相應(yīng)的頻譜分區(qū)中；并根據(jù)不同速率業(yè)務(wù)請(qǐng)求所需的帶寬計(jì)算其占用的頻隙數(shù)，在分區(qū)中選擇滿足業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬需求的空閑頻譜資源；根據(jù)頻譜資源中傳輸信號(hào)的誤碼率是否滿足業(yè)務(wù)的需求，建立或阻塞連接。本發(fā)明提供的方法降低了不同調(diào)制格式信道交錯(cuò)排列的可能性，加大了不同調(diào)制格式之間的保護(hù)帶寬，降低了信道間物理層損傷對(duì)傳輸質(zhì)量的劣化，有效地保證了傳輸質(zhì)量。本發(fā)明適用于多速率多調(diào)制格式共存的靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的傳輸。
【專利說(shuō)明】一種基于分區(qū)的頻譜分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多速率靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)中的頻譜分配方法，涉及采用不同調(diào)制格 式的多速率信道之間物理層損傷規(guī)避問題，以及針對(duì)采用不同調(diào)制格式的多速率信道間物 理層損傷效應(yīng)進(jìn)行頻譜資源分配的方法，屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 多速率靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)中存在多種線路速率，如10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s等。 不同速率的信號(hào)通常采用不同的調(diào)制格式進(jìn)行調(diào)制。一般地，l〇Gb/ S信號(hào)采用強(qiáng)度調(diào) 制，如00K (On-off Keying，開關(guān)鍵控）；40Gb/s和100Gb/s信號(hào)采用相位調(diào)制，如DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying，差分四相相移鍵控）和 DP-QPSK (Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying,雙極化四相相移鍵控）。但是，強(qiáng)度調(diào)制 會(huì)改變光纖的折射率，導(dǎo)致在相位調(diào)制信號(hào)上產(chǎn)生XPM (Cross Phase Modulation，交叉相 位調(diào)制），XPM是一種物理層損傷，它會(huì)劣化光信號(hào)傳輸質(zhì)量。并且在強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)之間或 者相位調(diào)制信號(hào)之間，XPM效應(yīng)是很小的，10Gb/s信道對(duì)100Gb/s信道產(chǎn)生的XPM影響比對(duì) 40Gb/s信道產(chǎn)生的XPM影響更加嚴(yán)重。頻譜分配技術(shù)作為分配頻譜資源的關(guān)鍵技術(shù)，可以 為具有不同速率、不同調(diào)制格式的業(yè)務(wù)請(qǐng)求分配不同的頻譜資源，規(guī)避信道間物理層損傷 效應(yīng)。
[0003] 光網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)的傳輸質(zhì)量可以利用BER (Bit Error Ratio,誤碼率）衡量。當(dāng)利 用路由和頻譜分配方法分配光路后，在目的端可以通過BER來(lái)衡量接收光信號(hào)的質(zhì)量。由 于在強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制信道間設(shè)置保護(hù)帶寬可以降低物理層損傷效應(yīng)，并且保護(hù)帶寬越 大，信道間效應(yīng)越小，因此，信道的鄰接關(guān)系直接影響著信道間XPM效應(yīng)的大小。通過預(yù)留 保護(hù)帶寬的方法可以降低物理層損傷的影響，但是過多的頻譜被用作保護(hù)帶寬，會(huì)造成資 源浪費(fèi)；在假設(shè)傳輸質(zhì)量最壞的情況下進(jìn)行頻譜分配，也會(huì)造成一些可用資源的浪費(fèi)；由 于速率越高受到的信道間XPM影響越大，將高速率信號(hào)拆分為多個(gè)低速率信號(hào)可以降低信 道間效應(yīng)。這些頻譜分配算法在傳統(tǒng)首次命中頻譜分配的方法上分配頻譜資源，將強(qiáng)度調(diào) 制信道和相位調(diào)制信道混合排列，使強(qiáng)度調(diào)制信道直接與相位調(diào)制信道相鄰。忽略了信道 間XPM效應(yīng)，導(dǎo)致連接請(qǐng)求由于物理層損傷對(duì)信號(hào)的劣化太嚴(yán)重而阻塞。
[0004] 目前考慮多速率、多調(diào)制格式信道間XPM效應(yīng)的頻譜分配方法不能有效的規(guī)避信 道間效應(yīng)，保證資源利用率。這種方法的主要缺點(diǎn)為：1)設(shè)置保護(hù)帶寬，但未考慮保護(hù)帶寬 在資源利用率上的影響；2)采用FF (First Fit，首次適應(yīng)）方法為多速率業(yè)務(wù)分配頻譜 資源，造成相位調(diào)制信道和強(qiáng)度調(diào)制信道的混合排列，加大了信道間XPM效應(yīng)對(duì)傳輸質(zhì)量 的劣化。因此，如何在頻譜分配過程中，針對(duì)信道間XPM效應(yīng)對(duì)傳輸質(zhì)量的劣化、頻譜資源 利用率問題進(jìn)行頻譜分配方法的設(shè)計(jì)已成為業(yè)內(nèi)人員研究的重點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明主要目的是提供一種適用于多速率、多調(diào)制格式共存的靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)中 信道間物理層損傷感知的頻譜分配方法。該方法考慮強(qiáng)度調(diào)制信道和相位調(diào)制信道間的物 理層損傷影響，為采用不同調(diào)制格式的多速率業(yè)務(wù)提供保證傳輸質(zhì)量的頻譜資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案： 多速率靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)的一種基于分區(qū)的頻譜分配方法，該方法包括如下步驟： 1) 將頻譜資源按照請(qǐng)求速率的種類數(shù)分為多個(gè)區(qū)域，并為每個(gè)區(qū)域中的頻譜資源進(jìn)行 編號(hào)； 2) 將到達(dá)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求根據(jù)其速率映射到相應(yīng)的頻譜分區(qū)中； 3) 根據(jù)不同速率業(yè)務(wù)請(qǐng)求所需的帶寬計(jì)算其占用的頻隙數(shù)，在分區(qū)中選擇滿足業(yè)務(wù)請(qǐng) 求帶寬需求的空閑頻譜資源； 4) 根據(jù)頻譜資源中傳輸信號(hào)的BER是否滿足業(yè)務(wù)的需求，建立或阻塞連接。
[0007] 所述劃分頻譜為多個(gè)區(qū)域具體為：如果某一速率的業(yè)務(wù)采用強(qiáng)度調(diào)制格式進(jìn)行調(diào) 制，則在頻譜資源的邊界處劃分一個(gè)區(qū)域供該速率業(yè)務(wù)建立連接；其他速率業(yè)務(wù)如果也采 用強(qiáng)度調(diào)制，那么在該邊緣頻譜區(qū)域的鄰接處劃分頻譜區(qū)域，即采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的 頻譜區(qū)域是相鄰的；采用相位調(diào)制的其他速率業(yè)務(wù)的頻譜區(qū)域在采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的 頻譜區(qū)域的另一邊；并且速率越大，其頻譜區(qū)域距離采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的頻譜區(qū)域越 遠(yuǎn)，加大相位調(diào)制信道和強(qiáng)度調(diào)制信道之間的保護(hù)帶寬； 所述占用頻隙數(shù)的計(jì)算與頻隙寬度、請(qǐng)求速率和選用調(diào)制格式的頻譜效率有關(guān)，其值 為請(qǐng)求速率比上頻隙寬度與頻譜效率的乘積； 如果該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被映射到邊緣的頻譜區(qū)域中，則優(yōu)先將處于靠近邊緣的頻譜資源分配 給連接請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)資源不夠用時(shí)，允許占用其他區(qū)域內(nèi)的頻譜資源，并遵循占 用相鄰區(qū)域內(nèi)頻譜資源的規(guī)則； 如果該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被映射到非邊緣頻譜區(qū)域(或處于中間位置的頻譜區(qū)域）中，優(yōu)先將該 區(qū)域中中間的頻譜資源分配給連接請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)資源不夠用時(shí)，允許占用其他 區(qū)域內(nèi)的頻譜資源，并遵循占用相鄰區(qū)域內(nèi)頻譜資源的規(guī)則； 如果有滿足業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬需求的空閑資源，且傳輸信道中傳輸信號(hào)的質(zhì)量滿足BER需 求則選擇該信道中的頻譜資源建立連接，當(dāng)信道中傳輸信號(hào)的質(zhì)量都不滿足BER需求或所 有區(qū)域內(nèi)均無(wú)空閑資源時(shí)，表示該連接請(qǐng)求不能被分配頻譜資源，連接被阻塞。
[0008] 本發(fā)明具有如下作用：將采用相位調(diào)制的信道和強(qiáng)度調(diào)制的信道盡量分開，減少 不同調(diào)制格式速率信道的交錯(cuò)排列的可能性，加大兩種調(diào)制格式信道之間的保護(hù)帶寬；降 低信道間XPM效應(yīng)對(duì)傳輸質(zhì)量的劣化；降低由于傳輸質(zhì)量不滿足要求造成的阻塞率；適用 于未來(lái)靈活光網(wǎng)絡(luò)中的多速率業(yè)務(wù)傳輸。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為頻譜分區(qū)和分區(qū)中頻隙編號(hào)方法示意圖；以及 圖2為采用不同頻譜資源分配方法的頻譜分配示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0011] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0012] 圖1為頻譜分區(qū)示意圖。如果網(wǎng)絡(luò)中存在N種線路速率業(yè)務(wù)，其中M種采用強(qiáng)度 調(diào)制，K種采用相位調(diào)制。那么整個(gè)頻譜資源可以被均勻地劃分為N個(gè)區(qū)域，左邊M個(gè)相鄰 區(qū)域?yàn)椴捎脧?qiáng)度調(diào)制速率業(yè)務(wù)的頻譜區(qū)域；右邊K個(gè)區(qū)域?yàn)椴捎孟辔徽{(diào)制速率業(yè)務(wù)的頻譜 區(qū)域。在K個(gè)區(qū)域中，對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)速率從左到右依次升高。以圖1中的線路速率為例，假設(shè) 網(wǎng)絡(luò)中存在的業(yè)務(wù)速率為l〇Gb/s、40Gb/s和100Gb/s。則可將頻譜資源均勻地劃分為三個(gè) 區(qū)域，分別為l〇Gb/s區(qū)域、40Gb/s區(qū)域和100Gb/s區(qū)域。這三個(gè)區(qū)域分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的三種 速率的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，如圖1 (a)所示。采用相位調(diào)制對(duì)40Gb/s和100Gb/s速率的光信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制，采用強(qiáng)度調(diào)制對(duì)l〇Gb/S速率的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。這樣在劃分區(qū)域時(shí)，lOGb/s區(qū)域位 于整個(gè)頻譜區(qū)域的一個(gè)邊緣，40Gb/s和100Gb/ S區(qū)域相鄰，并位于整個(gè)頻譜區(qū)域的另一邊。 速率最高的區(qū)域距離采用強(qiáng)度調(diào)制的l〇Gb/S區(qū)域最遠(yuǎn)的地方。即40Gb/s區(qū)域處于中間位 置，lOGb/s區(qū)域和100Gb/ S區(qū)域分別處于40Gb/s區(qū)域的兩邊。圖1 (b)為每個(gè)頻譜區(qū)域中 頻譜的編號(hào)。邊緣區(qū)域頻譜編號(hào)按照從頻譜邊緣向里的順序增大。在l〇Gb/S區(qū)域中將頻 隙按照與40Gb/s區(qū)域的距離進(jìn)行編號(hào)，距離最遠(yuǎn)的編號(hào)為1，其它頻隙依次編號(hào)為2、3…， 距離40Gb/s區(qū)域越近編號(hào)越大，如圖1 (b)所示；在100Gb/S區(qū)域內(nèi)，其頻譜分配過程與 lOGb/s區(qū)域內(nèi)的頻譜分配過程類似。區(qū)域中的頻隙按照與40Gb/s區(qū)域的距離進(jìn)行編號(hào)，距 離最遠(yuǎn)的編號(hào)為1，其他頻隙依次編號(hào)為2、3…，距離40Gb/s區(qū)域越近編號(hào)越大。中間區(qū)域 的頻譜編號(hào)則從中心頻隙開始，然后按照從中心頻隙左右順序依次交替編號(hào)。在40Gb/s區(qū) 域內(nèi)處于中間的頻隙被編號(hào)為1，沿中間頻隙的左右分別依次交替編號(hào)為2、3…，如圖1(b) 所示。
[0013] 下面以10Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求、40Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求和100Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求為例 說(shuō)明連接建立過程，并假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中只存在這三種速率的業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求，并且采用相位調(diào)制 格式（DQPSK和DP-QPSK)對(duì)40Gb/s和100Gb/ S速率的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，采用強(qiáng)度調(diào)制格式 (00K)對(duì)10Gb/s速率的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
[0014] 具體步驟如下： 1、 三個(gè)連接請(qǐng)求到達(dá)網(wǎng)絡(luò)，包含三種速率。則將業(yè)務(wù)分為三個(gè)區(qū)域如圖1(a)所示。每 個(gè)區(qū)域中編號(hào)如圖1 (b)所示； 2、 10Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求被映射到10Gb/s區(qū)域中，40 Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求被映射到 40Gb/s區(qū)域中，100 Gb/s業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求被映射到100Gb/s區(qū)域中； 3、 計(jì)算三個(gè)速率業(yè)務(wù)請(qǐng)求需占用的頻隙數(shù)量。占用頻隙數(shù)可采用式1計(jì)算：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于分區(qū)的頻譜分配方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 1) 將頻譜資源按照請(qǐng)求速率的種類數(shù)分為多個(gè)區(qū)域，并為每個(gè)區(qū)域中的頻譜資源進(jìn)行 編號(hào)； 2) 將到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求根據(jù)請(qǐng)求的速率映射到相應(yīng)的頻譜分區(qū)中； 3) 根據(jù)不同速率業(yè)務(wù)請(qǐng)求所需的帶寬計(jì)算其占用的頻隙數(shù)，在分區(qū)中選擇滿足業(yè)務(wù)請(qǐng) 求帶寬需求的空閑頻譜資源； 4) 根據(jù)頻譜資源中傳輸信號(hào)的BER(BitErrorRatio,誤碼率)是否滿足業(yè)務(wù)的需求， 建立或阻塞連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述步驟1)中劃分頻譜為多個(gè)區(qū)域的具體方法為： 如果某一速率的業(yè)務(wù)采用強(qiáng)度調(diào)制，則在頻譜資源的邊界處劃分一個(gè)區(qū)域供該速率業(yè) 務(wù)建立連接；其他速率業(yè)務(wù)如果也采用強(qiáng)度調(diào)制，那么在該邊緣頻譜區(qū)域的鄰接處劃分頻 譜區(qū)域，即采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的頻譜區(qū)域是相鄰的；采用相位調(diào)制的其他速率業(yè)務(wù)的 頻譜區(qū)域在采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的頻譜區(qū)域的另一邊；并且速率越大，其頻譜區(qū)域距離 采用強(qiáng)度調(diào)制格式速率的頻譜區(qū)域越遠(yuǎn)，因此加大了相位調(diào)制信道和強(qiáng)度調(diào)制信道之間的 保護(hù)帶寬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述步驟3)中不同速率請(qǐng)求占用的頻隙數(shù)與頻隙寬度、請(qǐng) 求速率和所選調(diào)制格式的頻譜效率有關(guān)，可采用式1計(jì)算； S(fl) = (式-D Lup)」 其中，為請(qǐng)求占用的頻隙數(shù)W 為請(qǐng)求的速率;iL,為請(qǐng)求w所采用調(diào)制 格式的頻譜效率;/7 6^為頻隙寬度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述選擇空閑頻譜資源的方法具體為： 如果該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被映射到邊緣的頻譜區(qū)域中，則優(yōu)先將處于靠近邊緣的頻譜資源分配 給連接請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)資源不夠用時(shí)，允許占用其它區(qū)域內(nèi)的頻譜資源，并遵循占 用相鄰區(qū)域內(nèi)頻譜資源的規(guī)則； 如果該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被映射到非邊緣頻譜區(qū)域(或處于中間位置的頻譜區(qū)域）中，優(yōu)先將該 區(qū)域中中間的頻譜資源分配給連接請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)資源不夠用時(shí)，允許占用其他 區(qū)域內(nèi)的頻譜資源，并遵循占用相鄰區(qū)域內(nèi)頻譜資源的規(guī)則。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述建立或阻塞連接具體為： 如果有滿足業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬需求的空閑資源，且傳輸信道中傳輸信號(hào)的質(zhì)量滿足BER需 求則選擇該信道中的頻譜資源建立連接；當(dāng)信道中傳輸信號(hào)的質(zhì)量都不滿足BER需求或所 有區(qū)域內(nèi)均無(wú)空閑資源時(shí)，表示該連接請(qǐng)求不能被分配頻譜資源，連接被阻塞。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中不同速率采用的調(diào)制格式數(shù)增加時(shí)，可以將頻譜 區(qū)域劃分為更多的區(qū)域，將不同速率、調(diào)制格式的業(yè)務(wù)映射到相應(yīng)的區(qū)域中。
【文檔編號(hào)】H04J14/02GK104320356SQ201410494549
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】趙繼軍, 李偉, 姚秋彥, 任丹萍 申請(qǐng)人:河北工程大學(xué)