频谱灵活光网络中的频谱分配方法和装置

摘要

本发明公开了一种频谱灵活光网络中的频谱分配方法和装置，涉及频谱灵活光网络技术领域，本发明通过将业务、拓扑和频谱隙均进行分类，再根据业务的类别采用对应的拓扑来选取频谱隙，实现了频谱占用的规律化，减少了频谱碎片，并降低了阻塞率。

权利要求

1.一种频谱灵活光网络中的频谱分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；

若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；

若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：业务的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

5.一种频谱灵活光网络中的频谱分配装置，其特征在于，所述装置包括：

业务划分模块，用于将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

频谱隙划分模块，用于将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

拓扑划分模块，用于选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

业务分配模块，用于当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；

所述业务分配模块中若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；

若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述业务分配模块中，业务对应的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述业务分配模块中，某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

8.如权利要求5～7中任一项所述的装置，其特征在于，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

所述业务分配模块进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

说明书

频谱灵活光网络中的频谱分配方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及频谱灵活光网络技术领域，特别涉及一种频谱灵活光网络中的频谱分配方法和装置。

背景技术

[0002] 频谱灵活光网络在获得高效的频谱效率和灵活性的同时给上层的控制管理带来了许多新的需求，例如自适应频谱分配方案、多业务自适应速率方案等。其中，路由和频谱分配问题，即以自适应业务带宽需求方式建立一条端到端的光路径并为其分配合适的通信参数，是网络管理控制的核心问题。己有的研究成果可大致分为三类：静态路由与频谱分配规划，准静态路由与频谱资源评估，动态路径建立与频谱分配方法。在动态RSA问题研究中，由于网络中动态的建拆路，经过一段时间后，频谱资源中会存在很多频谱碎片。这些频谱碎片的存在使得网络无法为后续的连接请求分配足够大的频谱块，从而使得连接请求受阻。阻塞率是衡量动态RSA算法性能的指标，即阻塞率越小，频谱碎片度越低，算法的性能越高。

[0003] 现阶段，针对RSA问题已提出多种算法，包括路由优化算法，实现最优路径的选取，以及频谱分配优化算法，实现频谱资源的合理使用，减少频谱碎片、降低阻塞率，从而提高频谱效率。而对于利用不同业务带宽特性合理分配频谱资源以提高频谱效率的算法的研究才刚刚开始，主要包括宋康靖、陈博文等人研究，其基于带宽大小的倍数关系，对频谱隙进行统一分区，通过将拥有倍数关系的业务相对集中，实现频谱占用规律化，降低阻塞率。

发明内容

[0004] 为了实现频谱占用的规律化，减少频谱碎片，并降低阻塞率，本发明提供了一种频谱灵活光网络中的频谱分配方法，所述方法包括以下步骤：

[0005] 将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

[0006] 将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

[0007] 选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

[0008] 当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配。

[0009] 其中，若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；

[0010] 若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

[0011] 其中，所述方法还包括：业务的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

[0012] 其中，所述方法还包括：若某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

[0013] 其中，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

[0014] 进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

[0015] 本发明还公开了一种频谱灵活光网络中的频谱分配装置，所述装置包括：

[0016] 业务划分模块，用于将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

[0017] 频谱隙划分模块，用于将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

[0018] 拓扑划分模块，用于选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

[0019] 业务分配模块，用于当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配。

[0020] 其中，所述业务分配模块中若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

[0021] 其中，所述业务分配模块中，业务对应的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

[0022] 其中，所述业务分配模块中，某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

[0023] 其中，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

[0024] 所述业务分配模块进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

[0025] 本发明通过将业务、拓扑和频谱隙均进行分类，再根据业务的类别采用对应的拓扑来选取频谱隙，实现了频谱占用的规律化，减少了频谱碎片，并降低了阻塞率。

附图说明

[0026] 图1是本发明一种实施方式的频谱灵活光网络中的频谱分配方法的流程图；

[0027] 图2(a)是本发明一种实施例的频谱灵活光网络的拓扑图；

[0028] 图2(b)是本发明一种实施例的频谱灵活光网络中的二维频谱空间的示意图；

[0029] 图3是本发明一种实施例的频谱隙的分类示意图；

[0030] 图4(a)是本发明一种实施例的频谱灵活光网络中拓扑a的示意图；

[0031] 图4(b)是本发明一种实施例的频谱灵活光网络中拓扑b的示意图；

[0032] 图4(c)是本发明一种实施例的链路的分类示意图；

[0033] 图4(d)是本发明一种实施例的频谱灵活光网络中的二维频谱空间的分类示意图；

[0034] 图5(a)是本发明一种实施例的业务1的链路选取示意图；

[0035] 图5(b)是本发明一种实施例的业务1的频谱隙分配示意图；

[0036] 图5(c)是本发明一种实施例的业务2的链路选取示意图；

[0037] 图5(d)是本发明一种实施例的业务2的频谱隙分配示意图；

[0038] 图6(a)是现有技术中的频谱资源分配示意图；

[0039] 图6(b)是本发明一种实施例的频谱资源分配示意图；

[0040] 图7是本发明一种实施方式的频谱灵活光网络中的频谱分配装置的结构框图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0042] 图1是本发明一种实施方式的频谱灵活光网络中的频谱分配方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

[0043] 101：将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

[0044] 102：将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

[0045] 103：选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

[0046] 104：当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配。

[0047] 其中，步骤101、102和103之间并没有先后顺序，无论以哪种顺序执行，均可实现本发明。

[0048] 当步骤104中的业务的频谱隙未分配成功时，能够对其进行再次分配，从而实现频谱隙的充分利用，优选地，若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

[0049] 为保证业务在频谱隙分配成功后，不再进行继续分配，优选地，步骤104中，业务的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

[0050] 为避免对某业务分配频谱隙，一直未分配成功，而导致其他业务无法传输，优选地，所述方法还包括：若某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

[0051] 由于频谱灵活光网络中涉及的节点比较多时，业务可能会涉及多条路径，可通过对所述频谱灵活光网络中各条链路设置权值，以适应不同需求，优选地，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

[0052] 步骤104中，进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

[0053] 实施例

[0054] 下面以一个具体的实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。本实施例是通过二维频谱空间来实现对频谱分配的，设频谱灵活光网络如图2(a)所示的，包括4个光节点，4个光节点由6条链路相互连接。

[0055] 二维频谱空间是指频谱灵活光网络中链路空间(第一维)与频谱隙空间(第二维)构成的二维频谱资源空间。因为任一条链路的频谱隙宽度和频谱范围均一致，所以若以频谱隙为单位表示全网的频谱资源，则可表示为一个二维频谱空间，如图2(b)所示。设频谱灵活光网络中存在4种业务，分别为10Gb/s、40Gb/s、l00Gb/s和400Gb/s，所需的频谱宽带对应为25GHz、50GHz、50GHz、75GHz，频谱隙需求个数分别为{1，2，2，3}。

[0056] 本实施例的方法具体包括：

[0057] 第1步：业务分类。设预设频谱隙需求阈值|Bn|＝2.5(2<|Bn|<3)，分别将频谱隙需求个数小于和大于此阈值的业务分为两类：M类(包含1，2)和N类(包含3)。

[0058] 第2步：划分二维频谱空间。本步骤中具体包括第2.1步和第2.2步：

[0059] 第2.1步：频谱隙空间分类。设频谱灵活光网络中每条链路频谱隙个数为10，中心频率从小到大的频谱隙依次为S1，S2，S3…S10，。设预设频率阈值为wn(S4

[0060] 第2.2步：链路空间分类。选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路，所述拓扑a参照图4(a)，所述拓扑b参照图4(b)。将拓扑a所包含的链路作为a类，拓扑b所包含的链路作为b类，如图4(c)所示。此时整个二维频谱空间形成四类：Aa、Bb、Ab、Ba，如图4(d)所示。

[0061] 第3步：频谱隙分配。为不同类业务进行路径的选择和频谱资源的分配。以如下业务1、2为例：

[0062] 业务1:频谱隙需求个数slots＝2；光节点1→光节点4；

[0063] 此时，由于业务1的频谱隙需求个数为2，故而可确定其为M业务，参照图5(a)，从拓扑a中进行链路选取光节点1→光节点4的路径，可确定选取到的a类链路为1和2，此时从A类频谱隙(包含S1、S2、S3、S4)中分配S1和S2作为业务1从Aa类中所分配到的频谱隙，参照图5(b)；

[0064] 业务2:频谱隙需求个数slots＝3；光节点4→光节点1；

[0065] 此时，由于业务2的频谱隙需求个数为3，故而可确定其为N业务，参照图5(c)，从拓扑b中进行链路选取光节点4→光节点1的路径，可确定选取到的链路为6，此时从B类频谱隙(包含S5、S6、S7、S8、S9、S10)中分配S8、S9和S10作为业务2从Bb类中所分配到的频谱隙，参照图5(d)。

[0066] 第4步：建路和拆路。业务1和业务2的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务1和业务2的传输，在业务1和业务2传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

[0067] 为了便于比较现有技术中的频谱分配方法(首适应频谱资源分配方法)和本实施例的频谱分配方法，以下以对10个业务的频谱资源分配后的状态来进行比较，根据图6(a)和图6(b)可知，本实施例的频谱分配方法的频谱占用明显更加规律，并且减少了频谱碎片，并降低了阻塞率。

[0068] 其中，设这10个业务分别为：

[0069] 业务1:slots＝2；端1→端4   业务2:slots＝3；端4→端1

[0070] 业务3:slots＝3；端1→端4   业务4:slots＝3；端1→端3

[0071] 业务5:slots＝3；端3→端2   业务6:slots＝1；端3→端4

[0072] 业务7:slots＝2；端4→端3   业务8:slots＝3；端1→端2

[0073] 业务9:slots＝1；端2→端1   业务10:slots＝1；端3→端4

[0074] 本发明还公开了一种频谱灵活光网络中的频谱分配装置，参照图7，所述装置包括：

[0075] 业务划分模块，用于将频谱灵活光网络中的k种业务小于预设频谱隙需求阈值的业务作为M类业务，并将所述k种业务中的其他业务作为N类业务，所述k为不小于2的整数；

[0076] 频谱隙划分模块，用于将所述频谱灵活光网络中各条链路的T个频谱隙的中心频率小于预设频率阈值的频谱隙作为A类频谱隙，并将所述T个频谱隙中的其他频谱隙作为B类频谱隙，所述T为不小于2的整数；

[0077] 拓扑划分模块，用于选取所述频谱灵活光网络中的两个连通图，并将所述两个连通图分别作为拓扑a和拓扑b，所述拓扑a和拓扑b的链路集合包含了所述频谱灵活光网络中的全部链路；

[0078] 业务分配模块，用于当M类业务进行请求时，在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；当N类业务进行请求时，在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配。

[0079] 优选地，所述业务分配模块中若M类业务未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑b中进行链路选取，并对选取到的链路进行A类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行B类频谱隙的分配；若N类业务未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配；若仍未分配成功则在所述拓扑a中进行链路选取，并对选取到的链路进行B类频谱隙的分配，若未分配成功则对选取到的链路进行A类频谱隙的分配。

[0080] 优选地，所述业务分配模块中，业务对应的频谱隙分配成功后，则根据选取到的链路进行建路，并根据分配的频谱隙进行业务传输，在业务传输完成后进行拆路，并释放分配的频谱隙。

[0081] 优选地，所述业务分配模块中，某业务的请求最后仍未分配成功，则阻塞该业务。

[0082] 优选地，所述频谱灵活光网络中各条链路具有权值；

[0083] 所述业务分配模块进行链路选取时，根据各链路的权值选取最短路径的链路。

[0084] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。