[发明专利]共享光路合并的任多播业务路由最小频谱光树生成方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种基于共享光路合并的任多播业务路由最小频谱光树生成方法。

背景技术

近年来，随着云计算、大规模科学计算(如天气预报、平行设计、天体物理和气候模型)、以数据为中心的计算(高能物理和天文学)、交互式TV和3D游戏、电子科研等的崛起和不断发展，数据中心间带宽需求不断增加。Cisco公司2013年5月的研究报告指出：2018年时全球的IP请求将超过1.4ZB的门槛，全球的IP请求在过去的五年中以超过四倍的速度增长，在后续的五年中还会高速增长。到目前为止全球有超过500000个数据中心，每年以32％的速度增长。随着数据中心网络规模不断的增大和流量的不断增长，数据中心间业务呈现高带宽和高动态等特点。带宽资源需求的增长，势必会对有限的带宽资源造成严峻的挑战，因此，满足数据中心大数据服务的传输性能需求，成为数据中心光互联网络一个亟需解决的问题。传统的基于波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术的光网络带宽分配粒度比较粗糙，通常为50GHz或者100GHz，不适应数据中心网络中灵活的多粒度业务请求，造成大量的带宽资源浪费和业务阻塞。基于光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，O-OFDM)技术，NTT公司的M.Jinno等人于2009年提出了一种带宽分配更加灵活的光网络—弹性光网络(Elastic Optical Networks，EONs)，传输容量能够达到Tb/s,带宽分配粒度最小为12.5GHz。弹性光网络凭借其超大容量、高带宽、高能效和灵活性等优势，成为一种强大的物理层技术有效地支持数据中心网络之间的互联，弹性光互联数据中心也成为弹性光网络一个重要的应用场景。

在弹性光互联数据中心网络中，对于云计算、大规模科学计算、交互式TV、3D游戏、电子科研等业务，单个数据中心已经不能满足要求，一个业务往往需要多个数据中心协同处理。任多播(Manycast)具有单个源节点，多个动态目的节点，能够从多个候选目的节点中根据网络资源情况选择最合适的几个目的节点服务请求，很好地支撑了数据中心网络的发展。对于任多播，研究者们已经做了许多研究，但大多数研究是研究WDM网络中任多播路由频谱分配问题，已经不能满足数据中心网络发展的需求，因此研究弹性光互联数据中心间任多播业务的路由频谱分配问题具有非常重要的意义。

在弹性光网络中，基本问题是路由频谱分配问题，即当业务动态到达后，网络根据业务请求的源目的节点和资源状况，为业务计算合适的路径和调制等级，并根据调制等级和业务大小分配恰当的频谱资源。对于任多播业务，也主要包括路由和频谱分配两个阶段。在路由阶段，由于任多播具有多个目的节点，为了将业务从源节点传输到各目的节点，需要建立以源节点为根、以各目的节点为树叶的光树。针对光树建立问题，目前研究存在新树枝在加入光树的过程中，仅考虑新加入树枝的最优，没有考虑树枝加入到子光树后对整棵光树调制等级和频谱消耗总数等的影响，树枝加入到子光树后，会使整棵光树的最大长度变长，业务在光树上传输时会使用较低的调制等级，从而消耗较多的频谱资源，因此非常有必要设计新的光树生成方法。在频谱分配阶段，由于弹性光网络频谱连续性和一致性限制，整棵光树需要满足频谱连续性和一致性，并且根据光树最大长度来确定整棵光树的调制等级，根据频谱资源情况和业务大小来选择合适的频谱块传输业务。在任多播业务动态到达与离开，光树不断建立与拆除的过程中，会使路径的频谱呈现碎片化，这些较小的、孤立不连续的频谱碎片，不能被后续的业务所利用。当负载较重时，任多播业务通过光树传输很难找到可用资源，从而使业务阻塞，使网络阻塞率增加，降低网络性能。因此，如何降低频谱碎片和带宽阻塞率，提高频谱利用率，对于弹性光互联数据中心网络的发展具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于共享光路合并的任多播业务路由最小频谱光树生成方法，用于降低网络中的带宽阻塞率和频谱碎片，提高频谱利用率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于共享光路合并的任多播业务路由最小频谱光树生成方法，在该方法中，设计了光树传输的频谱消耗代价值，通过综合考虑新加入树枝对于光树最大长度和调制等级选择的影响，使业务选择频谱消耗代价最小的光树传输；

该方法具体包括以下步骤：

步骤1：将候选目的节点按照业务所需目的节点数进行分组并标号，依次计算源节点到每组目的节点的光树，生成候选光树；