[发明专利]一种弹性光网络中基于频谱预留的负载感知能效路由方法

说明书

本发明涉及一种弹性光网络中基于频谱预留的负载感知能效路由方法，属于光纤通信技术领域。本发明根据业务请求，统计最短光路上节点邻接链路频谱使用，根据当前光路的节点频谱使用度与全网所有节点平均频谱使用度，设计节点负载状态公式。由节点负载状态公式和候选光路频谱空闲度，判定最短光路的负载。当最短光路为轻负载时，设计可用频谱感知的光路带宽预留疏导节能路由方法，根据光路可用频谱大小，为业务动态预留光路和频谱资源，提高业务疏导成功概率和减少光路的耗能；当最短光路为重负载时，基于光路跳数和频谱连续度的光路代价公式，设计负载均衡的最小代价光路路由方法，提高业务成功传输概率和降低业务的带宽阻塞率。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种弹性光网络中基于频谱预留的负载感知能效路由方法。

背景技术

高速增长的新兴网络业务如视频点播，视频会议，云计算，大数据等，使得IP业务量呈现出爆炸式的增长，通信网的带宽资源正面临前所未有的挑战。光纤由于具有高容量、抗干扰能力强以及质量轻巧等优点，成为通信网主要的传输媒介。传统的光传输技术业务从源节点传输到目的节点，中间节点需上下路进行光-电-光转换，除了受到电层带宽瓶颈限制外，随着传输距离和传输速率的提高，物理损耗和网络能耗也越来越严重，使得网络扩展性较差难以满足未来网络的发展需求。为了满足未来网络应用的需求，传输网络正朝着全光、灵活可扩展和节能的方向发展。传统的波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing,WDM)技术在一条光纤上频分复用承载多个波长信道，大大提升了网络带宽容量。然而，随着业务种类和大小的多元化，这种固定栅格的波长分配方式，缺乏灵活性，存在频谱利用率低的缺点，限制了光网络的高速发展。基于光正交频分复用(Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,O-OFDM)技术的弹性光网络(ElasticOptical Networks,EONs)可根据业务大小灵活分配子载波数目，同时高频谱效率调制方式的使用进一步提高了频谱利用率，成为极具潜力的下一代智能光网络。

弹性光网络技术的发展吸引了许多学者的关注，弹性光网络的频谱灵活性在带来诸多优势的同时也带来了新的挑战。业务传输需要满足频谱一致性和连续性约束，如何合理调度网络和节点资源，成为研究的首要目标。大量的研究集中在如何提高弹性光网络带宽阻塞率性能，忽略了能源有效性的设计。然而随着网络流量和业务的爆炸式增加，以及网络规模的不断扩展，势必会导致网络能耗的急剧上升，使得其碳排放量占全球排放总量的比例日益增加。既增加了网络的代价也不利于可持续发展的国家战略政策，从而成为制约网络发展的关键因素，能源有效灵活光网络的发展迫在眉睫。首先，针对不断激增的网络用户和业务量，网络运营商将会投入更多的资金对网络进行扩展和升级，这无形中增加了节点设备的数目，如转发器、光放大器、光交叉连接器以及路由器等，从而增加网络的能耗；其次，业务的不均匀分布将会导致，网络资源的浪费，能耗增加；最后，不合理的业务传输方式，加剧了网络资源的消耗，能效降低。弹性光网络中能耗主要来源于光网络节点设备和光纤链路两方面，研究节能的弹性光网络路由，对网络的快速发展和资源节约十分必要。而传统的节能路由方法，随着网络负载的增加，可用频谱资源减少，带宽阻塞率性能较差，不能满足用户的需求。因此，基于网络负载研究均衡带宽阻塞率与能耗性能均衡的弹性光网络路由方法意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弹性光网络中基于频谱预留的负载感知能效路由方法，当光路处于轻负载时，降低网络传输能耗；当光路处于重负载时，降低带宽阻塞率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种弹性光网络中基于频谱预留的负载感知能效路由方法，采用基于最短光路节点邻接链路频谱状态的节点负载状态公式和光路频谱空闲度判定最短光路节点和光路上资源使用情况，基于路径的负载情况，自适应地选择不同的路由方法均衡传输能耗和业务的带宽阻塞率性能，具体地，包括以下步骤：