[发明专利]多芯弹性光网络中基于碎片和领域匹配度的资源分配方法

权利要求书

1.多芯弹性光网络中基于碎片和邻域匹配度的资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：根据业务请求，在多芯弹性光网络中使用最短路径方法选择K条候选路由，其中K的取值为网络拓扑的节点平均度数向上取极大整数值，根据路径权重公式，计算各候选路径权重值，并根据路径权重值的大小，降序排序候选路径在集合P中；

其中，路径的权重值计算公式为：

在该权重公式中，C为纤芯集合，F为纤芯上的频隙总数，为候选路径k的纤芯c中第f个频隙的占用状态，占用为0，否则为1，hop_k为候选路径k的跳数，N_r为业务所需频隙数，为候选路径k中可用频谱块的数目，FB_max为候选路径k中最大空闲频谱块的频隙数；

S2：根据候选路径中各纤芯上的频谱负载及纤芯间重叠的频隙数，设计纤芯的权重值计算公式，计算各候选路径中每根纤芯的权重值，根据纤芯的权重值，升序排序各候选路径的纤芯在集合C中；

其中，纤芯的权重值计算公式为：

在纤芯权重公式中，c_i′为纤芯c_i的相邻纤芯，为纤芯c_i中第j个频隙的状态，占用为0，否则为1，为纤芯c_i的相邻纤芯c_i′的第j个频隙的占用情况，占用为0，否则为1，P_core为纤芯c_i的相邻纤芯集合；

S3：根据业务请求的带宽值计算业务需要的频谱块大小，寻找各候选路径的所有纤芯上的可用频谱块，添加到资源集合R中，依次计算各候选路径纤芯的时频碎片变化值和邻域匹配度变化值，根据计算出的时频碎片变化值和邻域匹配度变化值的总和，对集合R中的可用频谱块升序排列，为业务选择变化值总和最小的频谱块传输；

具体地，S3的详细步骤为：

S301：根据业务请求的带宽值计算业务需要的频谱块大小，寻找各候选路径的所有纤芯上的可用频谱块，添加到集合R中；

S302：根据频谱碎片变化计算公式，计算业务请求选择集合R中不同频谱块时的频谱碎片变化值；

其中，频谱碎片变化的计算公式为：

在频谱碎片变化的计算公式中，分别为选择频谱块i分配业务后和分配业务前的碎片值，其中为选择频谱块i分配业务后，候选路径中最大空闲频谱块所包含的频隙数，为选择频谱块i分配业务后，候选路径中第j个空闲频谱块所包含的频隙数，为选择频谱块i分配业务后，候选路径中空闲频谱块的数目，为选择频谱块i分配业务前，候选路径中最大空闲频谱块所包含的频隙数，为选择频谱块i分配业务前，候选路径中第j个空闲频谱块所包含的频隙数，为选择频谱块i分配业务前，候选路径中空闲频谱块的数目，ΔFR_i^p的值越小，则业务分配后，网络资源碎片的变化程度越小；

S303：根据频谱-邻域匹配度变化计算公式，计算业务请求选择集合R中不同频谱块时的频谱-邻域匹配度变化值；

其中，频谱-邻域匹配度变化的计算公式为：

IF_n＝ILF_n+2×ICF_n

在频谱-邻域匹配度变化的计算公式中，ILF_n为所选路径的相邻链路的频隙受到影响的数目，ICF_n为所选路径纤芯的相邻纤芯的频隙受到影响的数目，其中表示相邻链路l中具有相同频隙索引值的频谱块中第i个频隙的占用情况，占用为0，否则为1，L′为所选路径的相邻链路集合，f_s、f_e分别为可用频谱块的开始频隙索引值和结束频隙索引值；

S304：根据时间碎片变化计算公式，计算业务请求选择集合R中不同频谱块时的时间碎片变化值；

其中，时间碎片变化的计算公式为：

在时间碎片变化的计算公式中，为业务选择频谱块j内的时间窗s后的时间碎片，T_new为新到业务的持续时间，分别为业务选择链路l的纤芯c_i中第j个频谱块的前一个占用频谱块和后一个占用频谱块的平均时间；

S305：根据时间-邻域匹配度变化的计算公式，计算业务请求选择集合R中不同频谱块时的时间-邻域匹配度变化值；

其中，时间-邻域匹配度变化的计算公式为：

在时间-邻域匹配度变化的计算公式中，为选择频谱块的时间窗s分配业务r时，相邻时-频资源单元受到影响的数目，为选择频谱块的时间窗s分配业务r后，相邻链路的时-频资源单元受到影响的数目，其中，F_ij代表时-频资源单元，表示第i个频隙第j个时隙的占用情况，占用为0，否则为1，t_s、t_e分别为业务的开始时间和结束时间，N_l为选择路径的相邻链路数目，为在时间窗s内传输业务时，相邻链路l中有相同索引值的时-频资源单元状态为占用的数目；

S306：计算可用集合R中各个频谱块的值，即时频碎片变化值和邻域匹配度变化值的总和，并根据计算出的数值，选择集合R中值最小的频谱块传输业务请求，并记录下频谱块所在的候选路径和纤芯序号；

S4：采用基于时频碎片和邻域匹配度的资源分配方法为业务分配频谱块，首先，根据串扰计算公式，依次计算为业务分配R集合中的频谱块时的芯间串扰值，若该值小于串扰容忍阈值范围，则为业务分配该频谱块，否则，依次轮询P集合中各纤芯的可用频谱块，若找到芯间串扰值小于串扰阈值的可用频谱块，则将该频谱块分配给业务，否则，业务的资源分配失败；

其中，芯间串扰值的计算公式为：

在芯间串扰计算公式中，为纤芯c_i和其相邻纤芯c_i′间的串扰值，其中L为光纤传输长度，h表示单位传输长度的串扰增量，其中，α、r、β、ω_th分别表示耦合系数、弯曲半径、传播常数以及芯间距；

S5：对频谱分配失败的业务，根据业务带宽大小将业务分割成带宽为b₁＝x和b₂＝b-x的小业务，其中，b为业务带宽，x为分割后子业务带宽，其中，为业务所需带宽b为奇数时，向下取整数值，根据分割后子业务大小，在候选路径的纤芯集合C中为各分割后子业务寻找可用频谱块，并添加到频谱集合R中，检查各分割后子业务频谱是否可精准匹配，若可以，计算分割后各子业务的带宽差，并根据带宽差的大小，升序排列可用频谱块到频谱集合Q中，并采用S4所述方法为分割业务分配频谱块，否则，各分割后子业务采用S3到S4所述方法，寻找各子业务的可用频谱块，并记录频谱块所在的候选路径和纤芯序号。