[发明专利]一种空分复用弹性光网络的路由纤芯频谱分配方法

说明书

本发明涉及一种空分复用弹性光网络的路由纤芯频谱分配方法，属于数据通信与光通信技术领域。本发明所述的方法通过在节点中配置频谱转化器来降低阻塞率和减少多芯光纤中的芯间串扰。在配置频谱转化器阶段，考虑在网络中稀疏配置频谱转换器，按照网络中各节点的中介中心性对其降序排列，根据给定的比例θ选择排名前θ的节点配置频谱转换器；在路由阶段，综合考虑传输路径的负载及其频谱转换能力，设计路径权重公式为业务选择K条候选传输路径；在纤芯、频谱分配阶段，采用了纤芯分组和频谱分区的方法，并设计分配公式用来降低串扰的影响；最后，对业务所受串扰进行评估，对串扰较大、超过串扰阈值的业务利用频谱转换进行优化。

技术领域

本发明属于数据通信与光通信技术领域，涉及一种空分复用弹性光网络的路由纤芯频谱分配方法。

背景技术

网络流量的爆炸式增长、如高清视频、增强现实/虚拟现实、云服务等新兴业务的快速发展使得传输带宽资源有限的通信骨干网面临严峻的挑战。光网络因其传输容量大、传输距离远等优点备受运营商青睐。WDM(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术已在光网络中应用多年，其遵循国际电信联盟标准化部门(InternationalTelecommunication Union Telecommunication Standardization Sector,ITU-T)将C波段的频谱资源划分为多个50GHz或100GHz的信道，在分配资源时为业务分配整个信道，也就是说，当网络中存在带宽大小低于50GHz的业务时会产生频谱资源浪费的现象。因此，受限于WDM光网络分配粒度粗、频谱分配僵化的缺点，其难以满足未来多粒度、大带宽网络的发展需求。为克服基于WDM技术光网络的缺点，可灵活分配频谱的弹性光网络(ElasticOptical Networks,EONs)应运而生。与WDM光网络相比，弹性光网络将频谱资源划分为多个12.5GHz或6.25GHz的频隙(Frequency Slot,FS)，更细的分配粒度大大提高了频谱分配的灵活性，减少了频谱资源浪费，并且弹性光网络中业务调制方式可变，采用高等级调制格式使频隙的传输容量倍增，提高了资源利用率。

尽管弹性光网络灵活栅格的分配方式大大提高了频谱资源的利用率，降低了固定栅格导致的资源浪费，使现有的带宽资源可以服务更多业务。然而，社交网络、实时游戏以及其他大带宽IP业务对网络传输容量提出了更高的要求，目前在电力通信光网络中广泛使用的单模光纤的物理容量很快将被耗尽。

空分复用技术被视为克服当前容量瓶颈的有效手段。空分复用弹性光网络(SpaceDivision Multiplexing,SDM-EONs)将空分复用技术与弹性光网络相结合，使网络的传输容量得到了巨大的提升。诸多空分复用技术中，多芯光纤因传输距离远、扩容效果好、实现成本低成为了实现空分复用弹性光网络最为流行的方式。

路由频谱纤芯分配(Routing,Spectrum and Core Assignment,RSCA)是SDM-EONs中的关键问题，在引入空间维度之后，SDM-EONs中的纤芯交换在减轻频谱一致性约束的同时也使资源分配问题变得更为复杂。另外，SDM-EONs中，业务在相邻纤芯传输时若存在频谱重叠的现象，则光信号的功率将会泄露至相邻的纤芯，造成芯间串扰(inter-corecrosstalk,XT)，干扰信号的传输，并且这种干扰会随着传输距离的上升加剧，从而严重影响信号的传输质量。因此，设计有效的可降低串扰的RSCA方法对提升空分复用弹性光网络来说十分必要。

考虑芯间串扰的RSCA或是将串扰阈值作为判决条件严格检查，或是在为业务分配资源时尽量回避分配在相邻纤芯上、在不满足串扰阈值条件时仅考虑降低调制格式，少有关于在不满足串扰阈值条件时利用其他方式优化阻塞率性能的研究。

在节点配置频谱转换器可放宽频谱分配时的一致性约束，通过将转换业务的承载频隙转换到被相邻纤芯占用少的频隙来优化串扰。但是权衡使所有网络中节点均具有频谱转换能力导致的附加成本与网络全配置方式带来的阻塞率改善，从网络和节点设计的角度来说这种网络全配置频谱转换器的方式成本效益并不高。