[发明专利]一种弹性光网络中基于能量感知的路由和频谱分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹性光网络中的基于能量感知的路由和频谱分配方法，属于光通信技术领域。

背景技术

弹性光网络的概念是相对于WDM网络不能动态变化而提出的，其“弹性”包括两层含义：第一是指相对于WDM网络的固定频谱分割机制，弹性光网络采用的频谱分割机制是灵活可变的；第二是指弹性光网络中采用的带宽可变转换器能建立弹性的光路径，即对于同一条端到端的光路径，可根据实际连接环境和连接需求采用不同的比特率以实现较高的频谱效率。

路由和频谱分配问题（RSA），即以自适应业务带宽需求方式建立一条端到端的光路径，是弹性光网络中的一个核心技术。弹性光网络中，路由和频谱分配计算需满足频谱连续性和频谱邻接性双重约束条件。传统的RSA算法已经提出了一些优化目标，如频谱效率和网络阻塞率等，但这些算法都没有充分考虑能量效率，不能很好的满足未来光传输网络低能耗的要求。

针对这一问题，能量感知的路由和频谱分配算法在[López Vizcaíno J, Ye Y, Tafur Monroy I. Energy efficiency analysis for flexible-grid OFDM-based optical networks[J]. Computer Networks, 2012, 56(10): 2400-2419.]中被提出，通过对不同调制方式的选择，得到能量高效的路由。这种方法虽然节约了能耗，但并没有考虑网络可用频谱资源情况，可能会造成由于光路上资源不够用而产生阻塞的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在节约能耗的同时能够降低业务阻塞率的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种弹性光网络中的基于能量感知的路由和频谱资源分配方法，包括以下步骤：

步骤1：当客户端请求端到达时，计算出最短路径；

步骤2：对该最短路径有多种调制方式可供选择，由于每种调制方式都有对应的最大传输距离，所以根据传输距离是否大于等于路径长度选出可用的调制方式，按照给出的计算方法分别计算对应的网络中的功耗值（MetricPC），选择使得功耗值最小的调制方式；

步骤3：判断是否有足够的连续可用频隙：若有，则执行步骤6，否则，执行步骤4；

步骤4：判断是否存在更高阶的调制方式：若存在，选择高一阶的调制方式，否则阻塞；

步骤5：判断是否有足够的连续可用频隙：若有，则执行步骤6，否则阻塞；

步骤6：从最低标号开始选择连续可用频隙，建立光路。

所述调制方式包括BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、32QAM和64QAM。每种调制方式对应的最大传输距离是通过考虑了物理层因素（如OSNR）之后得到的。BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、32QAM和64QAM对应的最大传输距离分别为4000、2000、1000、500、250和125km，在 [A. Bocoi, M. Schuster, F. Rambach, D.A. Schupke, C.-A. Bunge, and B.Spinnler, Cost Comparison of Networks Using Traditional 10 and 40Gb/s Transponders Versus OFDM Transponders, OFC 2008, Paper OThB4, Feb. 2008.]中被提出。

MetricPC值是由光层的三种元件计算得出的，包括沿路径的收发器，光交叉连接器和光放大器。本发明中考虑的收发器是CO-OFDM 收发器，光放大器为EDFA。各元件的功耗计算在[C. Dorize, et al., “GreenTouch Draft Report on Baseline Power Consumption,” v1.8, 2011.]中给出。

（1）收发器的功耗计算：PCSUBC=1.683×TR+91.333[W]。TR为每个子载波的传输速率，与选择的频隙大小和调制方式等级相关。若选取频隙大小为12.5GHz，则BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、32QAM和64QAM所对应的功耗分别为112.374、133.416、154.457、175.498、196.537和217.581W。

（2）光交叉连接器的功耗计算：PCOXC=N×85+α×100+150[W]。假设每个OXC有80个通道，N为连接到节点的光纤数，α为本地能够增减的通道数。