本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，大量涌現(xiàn)出交互式網(wǎng)絡(luò)電視、視頻點(diǎn)播、云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算、高清實(shí)時(shí)視頻通信等應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求急劇增加。傳統(tǒng)的光傳輸技術(shù)需在傳輸過(guò)程中進(jìn)行光-電-光轉(zhuǎn)換，由于受到電域帶寬瓶頸限制，同時(shí)物理?yè)p耗隨著傳輸速率增大變得越來(lái)越嚴(yán)重，使其很難滿足未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求。與此同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展也要求未來(lái)網(wǎng)絡(luò)為越來(lái)越多的業(yè)務(wù)提供大容量且容量可變的靈活服務(wù)。在此背景下，擁有超大通信容量的光網(wǎng)絡(luò)必然成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系中傳輸技術(shù)的重要組成部分。傳統(tǒng)的波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)光網(wǎng)絡(luò)是對(duì)離散的波長(zhǎng)信道(50GHz或100GHz)進(jìn)行操作，而新型的彈性光網(wǎng)絡(luò)在物理層實(shí)現(xiàn)了亞波長(zhǎng)的交換粒度，可以對(duì)光譜進(jìn)行更細(xì)粒度的分配。因此彈性光網(wǎng)絡(luò)因其靈活柵格的帶寬分配方式以及高效的頻譜利用率等優(yōu)點(diǎn)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，成為未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)智能化的一個(gè)方向。彈性光網(wǎng)絡(luò)打破了WDM網(wǎng)絡(luò)的固定波長(zhǎng)分配機(jī)制，具有頻譜效率高、能耗低等特點(diǎn)，是一種高效的新型光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

通信網(wǎng)絡(luò)中超過(guò)80％的信息在光網(wǎng)絡(luò)中傳輸，網(wǎng)絡(luò)中光纖鏈路故障會(huì)造成大量的業(yè)務(wù)中斷、數(shù)據(jù)丟失，造成災(zāi)難性后果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響很大。在實(shí)際生活中，由于負(fù)載不均勻、自然災(zāi)害和人為因素等狀況存在，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障是不可避免的。因此，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要實(shí)施生存性方案來(lái)確保業(yè)務(wù)請(qǐng)求的服務(wù)可靠性。同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，業(yè)務(wù)種類(lèi)的增多，在頻譜資源有限而網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)劇增的當(dāng)下，優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)中的路由與頻譜分配過(guò)程，提高頻譜資源利用率是唯一的解決方式。彈性光網(wǎng)絡(luò)中路由與頻譜分配(Routing and Spectrum Assignment，RSA)方法的研究將為提高光纖通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率、網(wǎng)絡(luò)吞吐量提供一種可行的建設(shè)方案。綜上所述，研究彈性光網(wǎng)絡(luò)中的生存性RSA問(wèn)題十分重要。現(xiàn)有的生存性RSA策略一般采用100％保護(hù)來(lái)確保業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃?，同時(shí)在頻譜分配時(shí)采用首次命中的頻譜分配方式。這種生存性路由頻譜分配策略比較適用于單鏈路故障環(huán)境，不適用多鏈路故障的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)100％的多故障保護(hù)，需要消耗大量的保護(hù)資源，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞率過(guò)高；另一方面，需要消耗大量的光器件，代價(jià)高昂。同時(shí)，隨著請(qǐng)求連接動(dòng)態(tài)的建立和釋放，首次命中的頻譜分配方式可能產(chǎn)生大量的頻譜碎片，使得網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源離散化而不足以傳輸后續(xù)業(yè)務(wù)，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞率過(guò)大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法，用于降低網(wǎng)絡(luò)中的帶寬阻塞率，減小網(wǎng)絡(luò)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法，采用基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法選出故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為請(qǐng)求的傳輸路徑，包括以下步驟：

步驟1：將候選的概率保護(hù)路徑組合成分流路徑組，并根據(jù)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)程度將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流；

步驟2：評(píng)估每個(gè)分流路徑組的最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失，選擇故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為傳輸路徑。

進(jìn)一步，所述步驟1具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：

將候選路徑進(jìn)行兩兩組合得到分流路徑組，加入到分流路徑組集合中，并根據(jù)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)程度將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流，并記錄每個(gè)分流路徑組的相關(guān)信息；所述相關(guān)信息包括每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)概率、所需的頻隙數(shù)、經(jīng)過(guò)的鏈路信息。

進(jìn)一步，所述步驟2具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：

檢查每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑的頻譜資源使用情況，找出所有的空閑頻譜塊，剔除最大空閑頻譜塊大小不滿足分流路徑所需頻隙數(shù)的分流路徑組，更新分流路徑組集合；

如果分流路徑組集合為空，則阻塞該業(yè)務(wù)；如果分流路徑組集合不為空，則評(píng)估每個(gè)分流路徑組的最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失，選擇最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為傳輸路徑，為業(yè)務(wù)提供概率保護(hù)。

進(jìn)一步，所述方法還包括選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊進(jìn)行頻譜分配。

進(jìn)一步，所述選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊通過(guò)基于頻譜重合度的頻譜分配方法實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟：

步驟3：根據(jù)已確定的路由路徑，選出該路由路徑上所有的可用頻譜塊；所述可用頻譜塊為路徑上在滿足頻譜一致性和連續(xù)性約束下，大于業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)的空閑頻譜塊；

步驟4：從該頻譜塊上頻隙索引值最小的頻隙開(kāi)始進(jìn)行頻譜分配，分配業(yè)務(wù)所需的頻隙數(shù)。

進(jìn)一步，所述可用頻譜塊通過(guò)以下方法選擇：計(jì)算每個(gè)可用頻譜塊被當(dāng)前業(yè)務(wù)占用后的頻譜重合度，選擇頻隙重合度最大的可用頻譜塊，若存在多個(gè)頻譜重合度最大的可用頻譜塊，則選頻隙索引值最小的頻譜塊。

進(jìn)一步，所述頻譜重合度通過(guò)以下方法計(jì)算：

其中，表示路徑上的第n個(gè)可用頻譜塊，分別表示業(yè)務(wù)LR第i個(gè)業(yè)務(wù)流占用該頻譜塊后，所分配頻隙的首尾頻隙索引值，表示路徑上第n個(gè)可用頻譜塊的起始索引值，表示路徑上第n個(gè)可用頻譜塊的終止索引值，F(xiàn)SD_n表示第n個(gè)可用頻譜塊被當(dāng)前業(yè)務(wù)占用后的頻譜重合度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法，通過(guò)基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率和業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)阻塞率與可靠性的平衡，并且通過(guò)基于頻譜重合度的頻譜分配方法進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼昂蜻x路徑示意圖；

圖2為光纖鏈路上各頻隙的使用示意圖；

圖3為一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法流程圖；

圖4為基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法流程圖；

圖5為基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的分流路徑組示意圖；

圖6為分流路徑組的頻隙使用及頻譜分配示意圖；

圖7為基于頻譜重合度的頻譜分配方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提供的一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法，在為業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由時(shí)，以鏈路故障風(fēng)險(xiǎn)為鏈路權(quán)重，用最小代價(jià)的方法計(jì)算多條候選概率保護(hù)光路，并評(píng)估路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)先選擇故障風(fēng)險(xiǎn)最小的路徑對(duì)業(yè)務(wù)提供高效率的概率保護(hù)。在最小故障風(fēng)險(xiǎn)路徑無(wú)法傳輸時(shí)，采用基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法選出故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為請(qǐng)求的傳輸路徑，具體包括：將候選概率保護(hù)光路兩兩組合成分流路徑組，并根據(jù)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)程度將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流；具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，將候選路徑進(jìn)行兩兩組合得到分流路徑組，加入到分流路徑組集合中，并根據(jù)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)程度將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流，并記錄每個(gè)分流路徑組的相關(guān)信息，所述相關(guān)信息包括每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)概率、所需的頻隙數(shù)、經(jīng)過(guò)的鏈路信息。評(píng)估每個(gè)分流路徑組的故障風(fēng)險(xiǎn)損失，選用故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組來(lái)傳輸業(yè)務(wù)，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行概率保護(hù)；具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：檢查每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑的頻譜資源使用情況，找出所有的空閑頻譜塊，剔除最大空閑頻譜塊大小不滿足分流路徑所需頻隙數(shù)的分流路徑組，更新分流路徑組集合；如果分流路徑組集合為空，則阻塞該業(yè)務(wù)；如果分流路徑組集合不為空，則評(píng)估每個(gè)分流路徑組的最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失，選擇最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為傳輸路徑，為業(yè)務(wù)提供概率保護(hù)。

在為請(qǐng)求分配頻譜資源時(shí)，采用基于頻譜重合度的頻譜分配方法選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊進(jìn)行頻譜分配，預(yù)先定義一個(gè)頻譜重合度指標(biāo)，并計(jì)算傳輸路徑上每個(gè)可用頻譜塊被當(dāng)前業(yè)務(wù)占用后的頻譜重合度，選取頻譜重合度最大的頻譜塊來(lái)進(jìn)行頻譜分配以減少頻譜碎片，避免網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源離散化以提高后續(xù)請(qǐng)求傳輸?shù)某晒β?，具體通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：根據(jù)已確定的路由路徑，選出該路由路徑上所有的可用頻譜塊；所述可用頻譜塊為路徑上在滿足頻譜一致性和連續(xù)性約束下，大于業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)的空閑頻譜塊；從該頻譜塊上頻隙索引值最小的頻隙開(kāi)始進(jìn)行頻譜分配，分配業(yè)務(wù)所需的頻隙數(shù)。所述可用頻譜塊通過(guò)以下方法選擇：計(jì)算每個(gè)可用頻譜塊被當(dāng)前業(yè)務(wù)占用后的頻譜重合度，選擇頻隙重合度最大的可用頻譜塊，若存在多個(gè)頻譜重合度最大的可用頻譜塊，則選頻隙索引值最小的頻譜塊。本發(fā)明提供的一種最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法可以降低網(wǎng)絡(luò)中的帶寬阻塞率，減小網(wǎng)絡(luò)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失。

實(shí)施例：

如附圖1所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，假設(shè)有一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求為L(zhǎng)R(0,3,60Gb/s)，以光纖鏈路的故障風(fēng)險(xiǎn)為鏈路代價(jià)，如附圖1中鏈路上所標(biāo)的數(shù)字。通過(guò)Dijkstra計(jì)算3條候選概率保護(hù)路由，現(xiàn)有3條候選路徑分別為Path 1(0-3)、Path 2(0-1-2-3)、Path 3(0-5-4-3)。結(jié)合該實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明所述方法中的基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生大規(guī)模故障時(shí)，光路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)會(huì)發(fā)生丟失，業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失可通過(guò)公式(1)進(jìn)行評(píng)估，TR_LR表示業(yè)務(wù)的速率，F(xiàn)(x)表示業(yè)務(wù)所選路徑x的故障風(fēng)險(xiǎn)概率。

Q＝TR_LR×F(x) (1)

首先評(píng)估3條候選路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)。由公式(1)可知，為使業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小，在業(yè)務(wù)的速率不變的情況下，需要為業(yè)務(wù)選擇故障風(fēng)險(xiǎn)最小的傳輸路徑實(shí)現(xiàn)概率保護(hù)。因此需要對(duì)3條候選保護(hù)路由進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如公式(2)、(3)和(4)所示。

假設(shè)業(yè)務(wù)所選的路徑為x，k表示路徑x經(jīng)過(guò)的鏈路，則當(dāng)前業(yè)務(wù)所選傳輸路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)可表示為：

公式(2)中F(x)表示路徑x的故障風(fēng)險(xiǎn)概率，p_k表示路徑所經(jīng)過(guò)的鏈路k的故障風(fēng)險(xiǎn)概率。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生多鏈路故障時(shí)，為準(zhǔn)確、快速地評(píng)估業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)，提出了改進(jìn)的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，通過(guò)取對(duì)數(shù)將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加法，如公式(3)所示。再通過(guò)推導(dǎo)運(yùn)算，可得出路徑x的改進(jìn)故障風(fēng)險(xiǎn)概率F(x)，如公式(4)所示。

通過(guò)上述方法進(jìn)行候選路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到3條候選路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)，再根據(jù)不同調(diào)制格式對(duì)應(yīng)的最大傳輸距離，得到三條路徑所選的最高調(diào)制格式，如表1所示。

表1候選路徑故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及路徑調(diào)制格式表

由表1可知，三條候選路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)分別為0.030、0.060、0.090，依據(jù)上述的業(yè)務(wù)選擇故障風(fēng)險(xiǎn)最小的路徑的原則，業(yè)務(wù)優(yōu)先選擇路徑Path 1(0-3)，再結(jié)合所選的調(diào)制格式計(jì)算業(yè)務(wù)在該路徑上傳輸所需的頻隙數(shù)，如公式(5)所示。

N_LR＝TR_LR/(p_m×B_FS)+GB (5)

其中TR_LR表示業(yè)務(wù)的傳輸速率，則業(yè)務(wù)所需的頻隙數(shù)為N_LR，p_m為調(diào)制等級(jí)為m時(shí)的頻譜效率，B_FS為單個(gè)頻隙的帶寬，一般取12.5Ghz，GB為保護(hù)帶寬，一般取1FS。

通過(guò)計(jì)算可以得到業(yè)務(wù)在路徑Path 1上傳輸所需頻隙數(shù)為3+1＝4FS，若在Path2和Path 3上傳輸，所需頻隙數(shù)為5+1＝6FS。

如附圖2所示網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源使用情況，可知，路徑Path 1、Path 2上最大的空閑頻譜塊只有3個(gè)頻隙，不滿足業(yè)務(wù)需求，Path3上最大空閑頻隙塊有6個(gè)頻隙(頻隙索引值為4，5，6，7，8，9)。因此，路徑Path 1和Path 2上的空閑頻譜不滿足業(yè)務(wù)需求，不能作為傳輸路徑，而Path3上最大空閑頻隙塊有6個(gè)頻隙，可以滿足業(yè)務(wù)需求，因此業(yè)務(wù)只能選擇Path 3作為傳輸路徑，此時(shí)業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失，由公式(1)計(jì)算可得：60Gb/s×0.090＝5.40Gb/s，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)業(yè)務(wù)損失過(guò)大，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量和可靠性難以保證，因此將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流。

以附圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皹I(yè)務(wù)所選的候選路徑，繼續(xù)以上面所提到的業(yè)務(wù)請(qǐng)求為例，業(yè)務(wù)LR(0,3,60Gb/s)的最小故障風(fēng)險(xiǎn)路徑Path 1(0-3)因路徑上無(wú)足夠的可用頻隙而不可用。因此，在業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí)，首先判定故障風(fēng)險(xiǎn)最小的路徑上是否有足夠的可用頻隙來(lái)承載業(yè)務(wù)，若有，則直接選該路徑傳輸業(yè)務(wù)，若沒(méi)有，則將該業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)分流。隨著分流路徑的增多，所消耗的保護(hù)頻隙會(huì)增多，所以本發(fā)明最多只將業(yè)務(wù)分為2個(gè)非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流。具體操作如下：將候選路徑兩兩組合得到分流路徑組，并加入到分流路徑組集合PATH_LR中，得到PATH_LR＝{(Path 1,Path 2),(Path 1,Path 3),(Path 2,Path 3)}，例如(Path 1,Path 2)表示該分流路徑組由分流路徑Path 1和Path 2組成。并根據(jù)分流路徑組中每條分流路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)程度將業(yè)務(wù)劃分為非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流，具體方法如公式(6)所示：

公式(6)劃分業(yè)務(wù)TR_LR為非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)分流和和分別表示分流光路徑1和光路2上所需傳輸?shù)姆菍?duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流大小。P_i表示分流路徑i的故障風(fēng)險(xiǎn)，TR_LR表示業(yè)務(wù)LR的大小。根據(jù)路徑及所選的調(diào)制格式，由此可通過(guò)公式(6)計(jì)算出上述分流業(yè)務(wù)組中每個(gè)分流路徑上需要傳輸?shù)姆菍?duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流大小，及每條路徑上所需的頻隙數(shù)，如下表2所示。

表2非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流分流表

如附圖2所示的網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源使用情況，分流路徑組(Path 2，Path 3)中分流路徑Path2需要4個(gè)頻隙，而該路徑上最大空閑頻譜塊只有3個(gè)可用頻隙(索引值為2,3,4)，不滿足業(yè)務(wù)的需求，因此該分流路徑組被剔除。業(yè)務(wù)采用非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流進(jìn)行傳輸，選擇故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為概率保護(hù)路徑。分流路徑組的故障風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)估，具體操作如下：劃分業(yè)務(wù)TR_LR為大小為和的非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流，分別在分流路徑m和n上傳輸，P_m、P_n分別表示對(duì)應(yīng)的路徑故障風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模故障時(shí)，業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失又可以細(xì)分為3種，一是分流路徑P_m發(fā)生故障，此時(shí)業(yè)務(wù)損失為二是分流路徑P_n發(fā)生故障，此時(shí)業(yè)務(wù)可能的損失為三是兩條分流路徑同時(shí)故障，此時(shí)業(yè)務(wù)損失為則采用非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流傳輸時(shí)，業(yè)務(wù)損失為：

Q＝max{q₁,q₂,q₃} (7)

根據(jù)公式(7)求出每個(gè)分流路徑組的最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失后，選擇故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組。綜上，通過(guò)計(jì)算得到，分流路徑組(Path 1,Path2)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失分別為2.4Gb/s，(Path1,Path 3)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失分別為2.7Gb/s。因此業(yè)務(wù)選擇分流路徑組(Path1,Path2)時(shí)故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小，為2.4Gb/s，相比原方案的5.4Gb/s，業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失降低了3Gb/s，因此業(yè)務(wù)選分流路徑組(Path 1,Path2)進(jìn)行傳輸。綜上所述，對(duì)于上述請(qǐng)求，業(yè)務(wù)采用分流路徑組傳輸，所選分流路徑組的兩條分流路徑為Path 1(0-3)、Path2(0-1-2-3)。

下面將結(jié)合附圖3對(duì)本發(fā)明的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失的彈性光網(wǎng)絡(luò)多鏈路故障概率保護(hù)方法進(jìn)行更為詳細(xì)的介紹，具體流程可分為下面幾個(gè)步驟：

S1：從業(yè)務(wù)隊(duì)列中取出待服務(wù)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，為該業(yè)務(wù)尋找具有最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)功能的傳輸路徑；釋放已經(jīng)傳輸結(jié)束的業(yè)務(wù)占用的頻譜資源，更新光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源占用情況，并將其從業(yè)務(wù)隊(duì)列中刪除，轉(zhuǎn)至S2；

S2：以光纖鏈路的故障風(fēng)險(xiǎn)概率作為鏈路代價(jià)，使用Dijkstra算法計(jì)算該請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的前K條最短路徑，K為網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度數(shù)向下取整，轉(zhuǎn)至S3；

S3：通過(guò)公式(4)評(píng)估K條候選路徑的故障風(fēng)險(xiǎn)，按故障風(fēng)險(xiǎn)程度從小到大的順序?qū)條候選路徑進(jìn)行排序，轉(zhuǎn)S4；

S4：選取故障風(fēng)險(xiǎn)最小的路徑，根據(jù)其路徑長(zhǎng)度選擇最高的可行調(diào)制等級(jí)，可行調(diào)制等級(jí)是指滿足該路徑長(zhǎng)度約束的調(diào)制等級(jí)，根據(jù)公式(5)計(jì)算業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)，轉(zhuǎn)S5；

S5：采用基于頻隙重合度頻譜分配策略查詢第k條路徑的可用頻譜塊，一旦找到可用頻譜塊，將該路徑選為請(qǐng)求的傳輸路徑，轉(zhuǎn)至S6，否則，轉(zhuǎn)至S7；

S6：在該路由路徑上，使用基于頻譜重合度的頻譜分配方法進(jìn)行頻譜分配，轉(zhuǎn)S1；

S7：采用基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法選出故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為請(qǐng)求的傳輸路徑，轉(zhuǎn)至S8，若找不到傳輸路徑，則直接阻塞該業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)Step1；

S8：在該分流路徑組的每條分流路徑上，使用基于頻譜重合度的頻譜分配方法進(jìn)行頻譜分配，轉(zhuǎn)S1。

下面將結(jié)合附圖4對(duì)基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，具體流程可分為下面幾個(gè)步驟：

S101:從K條候選路徑中，按路徑標(biāo)號(hào)k從小到大的順序?qū)?duì)應(yīng)的路徑進(jìn)行兩兩組合，得到個(gè)分流路徑組，并加入到分流路徑組集合PATH_LR中，根據(jù)公式(6)將業(yè)務(wù)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)分流，得到每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑上所需的帶寬資源；

S102:根據(jù)每條分流路徑長(zhǎng)度，選擇該分流路徑最高的可行調(diào)制等級(jí)，根據(jù)公式(5)計(jì)算每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑上所需的頻隙數(shù)；

S103:根據(jù)基于頻隙重合度頻譜分配方法查詢每個(gè)分流路徑組中每條分流路徑上的可用頻譜塊，若某個(gè)分流路徑組中存在找不到可用頻譜塊的分流路徑，則將該分流路徑組從PATH_LR中刪除；

S104:采用公式(7)計(jì)算PATH_LR中每個(gè)分流路徑組的最大故障風(fēng)險(xiǎn)損失，選擇故障風(fēng)險(xiǎn)損失最小的分流路徑組作為業(yè)務(wù)請(qǐng)求的傳輸路徑，記錄分流路徑組的相關(guān)信息。

上述的基于非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的最小故障風(fēng)險(xiǎn)損失概率保護(hù)方法雖然能一定程度的降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率和業(yè)務(wù)的故障風(fēng)險(xiǎn)損失，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)阻塞率與可靠性的平衡，但是隨著業(yè)務(wù)請(qǐng)求連接動(dòng)態(tài)的建立與釋放，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)產(chǎn)生頻譜碎片，降低網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率。針對(duì)這種情況，本發(fā)明提出了一種基于頻譜重合度的頻譜分配方法進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率，在傳輸路由確定后，通過(guò)選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊進(jìn)行頻譜分配，使得網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源更加整合，減少頻譜碎片，提高后續(xù)請(qǐng)求頻譜分配的成功率。

以附圖5所示為例，一個(gè)從1到2的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，采用分流路徑組傳輸實(shí)現(xiàn)概率保護(hù)，第一條分流路徑分別為1-3-4-2，需要4FS，第二條分流路徑是1-5-6-2，需要2FS。首先，分別計(jì)算兩條分流路徑上的可用頻譜塊，具體操作如下：檢查路徑上的頻譜資源使用情況，若傳輸路徑是分流路徑組，則分別檢查兩條分流路徑的頻譜資源使用情況，將路徑上各條鏈路的頻隙使用狀況分別用N(N為每條光纖上的頻隙數(shù))位的二進(jìn)制數(shù)組表示為代表其中鏈路l上第i個(gè)頻隙的使用情況，表示該頻隙空閑，表示該頻隙被使用，通過(guò)對(duì)傳輸路徑上每條鏈路的FS_l進(jìn)行與運(yùn)算，從而得到路徑上滿足頻譜一致性的頻譜塊；再找出路徑上所有大于或等于該業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)的連續(xù)(滿足頻譜連續(xù)性約束)的空閑頻譜塊，作為可用頻譜塊。

如附圖6所示的分流路徑組的頻譜資源使用情況，該業(yè)務(wù)的第一條分流路徑1-3-4-2上經(jīng)過(guò)運(yùn)算后可以得到2個(gè)候選的可用頻譜塊，即頻隙索引值分別為(1,2,3,4)、(6,7,8,9,10)；路徑1-5-6-2上經(jīng)過(guò)運(yùn)算后可以得到2個(gè)候選的可用頻譜塊，即(2,3,4)、(7,8,9,10)。為了避免頻譜碎片化，在頻譜分配時(shí)首先定義一個(gè)頻譜重合度，用來(lái)選擇頻譜碎片小的可用頻譜塊。路徑上的第n個(gè)可用頻譜塊用表示，表示路徑上第n個(gè)可用頻譜塊的終止索引值，表示路徑上第n個(gè)可用頻譜塊的起始索引值。分別表示業(yè)務(wù)LR第i個(gè)業(yè)務(wù)流占用該頻譜塊后，所分配頻隙的首尾頻隙索引值。FSD_n表示第n個(gè)可用頻譜塊被當(dāng)前業(yè)務(wù)占用后的頻譜重合度，計(jì)算如公式(8)所示，在路由路徑上，選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊來(lái)分配頻隙。

繼續(xù)上述業(yè)務(wù)請(qǐng)求，假設(shè)業(yè)務(wù)選擇的分流路徑組如圖5所示，路徑的頻譜資源使用情況如附圖6所示，每個(gè)可用頻譜塊的頻譜重合度計(jì)算如下表3所示。

表3頻譜重合度計(jì)算表

根據(jù)選擇頻譜重合度最大的可用頻譜塊進(jìn)行頻譜分配的原則，由表3可知，路徑1-3-4-2選索引值為(1,2,3,4)的頻譜塊時(shí)頻譜重合度最大，因此，路徑1-3-4-2選擇頻譜重合度最大的頻譜塊(頻譜索引值為1,2,3,4)來(lái)承載業(yè)務(wù)，分配的頻隙索引值為(1,2,3,4)；同理，路徑1-5-6-2選擇頻譜重合度高的頻譜塊(頻譜索引值為2,3,4)承載業(yè)務(wù)，分配的頻隙索引值為(2,3)。

下面將結(jié)合附圖7對(duì)本發(fā)明的第二部分-基于頻譜重合度的頻譜資源分配策略流程進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，具體流程可分為下面幾個(gè)步驟：

S201：檢查路徑上每條鏈路的頻譜資源使用情況，若傳輸路徑是分流路徑組，則分別檢查兩條分流路徑的頻譜資源使用情況，轉(zhuǎn)S202；

S202：將路徑上表示的各條鏈路頻隙使用狀況分別用N(N為每條光纖上的頻隙數(shù))位的二進(jìn)制數(shù)組表示為代表其中鏈路l上第i個(gè)頻隙的使用情況，表示該頻隙空閑，表示該頻隙被使用，通過(guò)對(duì)傳輸路徑上每條鏈路的FS_l進(jìn)行與運(yùn)算，從而得到路徑上滿足頻譜一致性的頻譜塊，轉(zhuǎn)S203；

S203：找出路徑上所有大于或等于該業(yè)務(wù)所需頻隙數(shù)的連續(xù)(滿足頻譜連續(xù)性約束)的空閑頻譜塊，作為可用頻譜塊，轉(zhuǎn)S204；若為分流路徑組，則分別找出每條分流路徑上所有大于或等于該路徑上所需頻隙數(shù)的空閑頻譜塊，作為每條分流路徑的可用頻譜塊，轉(zhuǎn)S205；

S204：計(jì)算所有可用頻譜塊的頻譜重合度，選擇頻譜重合度最大的頻譜塊來(lái)分配頻隙，若存在多個(gè)頻譜重合度最大的頻譜塊，則選頻隙索引值最小的一塊，在該頻譜塊上，從頻隙索引值最小的頻隙的開(kāi)始分配，直到分配完業(yè)務(wù)所需的頻隙數(shù)；

S205：依次取出分流路徑組中的每條分流路徑，計(jì)算該路徑上所有可用頻譜塊的頻譜重合度，選擇頻譜重合度最大的頻譜塊來(lái)分配頻隙，若存在多個(gè)頻譜重合度最大的頻譜塊，則選頻隙索引值最小的一塊，在該頻譜塊上，從頻隙索引值最小的頻隙的開(kāi)始分配，直到分配完該分流路徑所需的頻隙數(shù)。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。