[发明专利]一种基于任播和多播的节能路由频谱分配方法

说明书

本发明请求保护一种基于任播和多播的节能路由频谱分配方法，属于通信网技术领域。针对弹性光数据中心网络的节能路由和频谱分配问题，提出能耗和频谱资源敏感的任播与多播混合路由频谱分配方法。本发明根据网络能耗和频谱资源状态，以及业务请求带宽与服务时长，动态更新网络节点及链路代价，优先选择低功耗调制方式计算到各数据中心的最小代价备选通路，并计算备选通路上所有可用频隙窗口资源代价，采用模拟退火算法思想建立路由频谱配置模型，通过迭代优化获得最小代价的任播或多播节能路由及频隙资源配置方案，从而有效提高资源利用率，降低网络能耗和业务阻塞率。

技术领域

本发明属于通信网技术领域，具体涉及一种基于任播和多播的节能路由频谱分配方法。

背景技术

随着云计算和大数据技术的不断发展和应用，各类新兴的数据中心网络业务呈现爆炸式增长。传统的波分复用光网络由于采用固定的波长带宽分配方式，资源配置灵活性低，限制网络频谱资源利用率的提高。基于正交频分复用技术的弹性光网络由于其灵活的子载波分配机制，能够极大地提升频谱资源利用率，满足更多的网络带宽配置需求。然而，网络带宽需求的不断增长加剧了网络设备运行的能源消耗，使得通信行业的碳排放和网络提供商的运营成本也不断增加。因此，为了有效实现弹性光数据中心网络的节能减排和降低网络运营成本，针对数据中心业务的节能路由和频谱分配已成为一种重要的解决方案。

目前，大多数的节能方案主要通过将空闲设备切换至休眠状态，并将业务集中部署在部分高负荷设备上，以此实现网络的节能，然而这类单一的节能手段可能会造成频谱资源分配的不均衡，导致资源利用率和业务阻塞率指标的不断恶化。为解决以上问题，本发明一种基于任播和多播的节能路由频谱分配方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种减少网络能耗并降低业务阻塞率的基于任播和多播的节能路由频谱分配方法。本发明的技术方案如下：

一种基于任播和多播的节能路由频谱分配方法，应用于弹性光数据中心网络，其包括以下步骤：

101、根据弹性光数据中心网络的能耗和频谱资源状态，以及业务r请求带宽b_r和服务时长t_r，更新网络链路代价c_l，根据传输距离与不同调制方式间的约束关系，优先选择低功耗调制方式在源节点s和各数据中心节点d_k之间为业务r计算一条最小代价通路p_k；

102、如果备选通路集合根据通路能耗和频隙资源状态，对P中每一条通路p_k，计算通路能耗代价/其中，E表示能耗，计算通路p_k上每一个频隙窗口FW_j的通路频谱代价/进而得到p_k上每一个频隙窗口FW_j的通路联合代价/跳转到步骤103，否则，算法结束；

103、采用模拟退火算法思想建立路由频谱配置模型，设置初始温度T，降温系数λ和截止温度T_min，以及内循环迭代计数门限φ_stop和未接受新解计数门限ω_stop，令当前解的目标函数值c_cur＝+∞，最优解的目标函数值c_opt＝+∞，内循环迭代计数变量φ＝0，未接受新解计数变量ω＝0，跳转到步骤104；

104、根据当前温度T，计算通路选择概率门限Q(T)，分别为P中每条通路p_k产生一个(0,1)之间的随机数R_pk，将P中所有Q(T)≥R_pk的通路加入集合S，如果集合S中的通路数量小于等于业务连接的最大数据中心数k′，跳转到步骤105，否则，跳转到步骤110；