[发明专利]一种适用于大规模光网络的毫秒级快速寻路方法

说明书

本发明公开了一种适用于大规模光网络的毫秒级快速寻路方法，包括根据光网络结构构建加权无向图，并进行预处理；基于预处理后的加权无向图，生成一条从信源到每个光节点的待选路径，构建可行解；若新的可行解改善了已有结果，则记为当前最优解，并记录相关光学参数及中继资源状态；持续迭代直到满足结束条件后，将评估为最优解的待选路径作为寻路结果。本发明对于单条业务的新到请求或修复请求，能在10毫秒以内找到一条满足所有光学约束的最小延迟端到端无环路径，且空间开销小、计算复杂度低、通用性强，适用于数百到数千节点的大规模光网络。

技术领域

本发明涉及光网络路由优化技术领域，具体涉及一种适用于大规模光网络的毫秒级快速寻路方法。

背景技术

为每条业务快速计算最优路由是光网络运营中最重要任务的之一，也是光网络设计、规划和运营的众多研究中的关键问题。该问题在波分复用(WavelengthDivisionMultiplexed,WDM)网络中，被称为路由和波长分配(Routing andWavelength Assignment,RWA)问题；在弹性光网络中，被称为路由和频谱分配(Routing and Spectrum Assignment,RSA)问题；在考虑到信号调制的约束时，被称为路由、调制、和频谱分配(Routing,Modulation,and Spectrum Assignment，RMSA)问题。在其他光网络中存在相关问题，包括在光传输网络(OTN)中用于虚拟和连续级联问题，及在空分复用(SDM)网络中用于光纤芯分配问题。

尽管工业界和学术界通常将RWA、RSA、RMSA作为不同的问题进行研究，他们共同的目标都是进行路由优化，主要区别是约束条件不同。比如，RWA是生成的路由须满足特定波长约束，RSA要求路由满足特定数量的连续波长约束，RMSA还进而增加了费用或距离约束。本专利把RWA、RSA、RMSA看作是具有不同约束的同一类问题进行求解。

现有技术，对光网络的路由优化方案主要分为两类。一类是为所有业务的路由需求进行全网的路径整体优化。第二类是假定业务是一个一个逐个到达，每次只为单条业务生成最佳路径，或通过寻找新的路由为已存在业务提供路径修复功能。本专利仅考虑第二类情形，即为单条业务生成最佳路由的问题。对于较大规模的网络，如大于1000个节点的光网络，现有技术进行单条业务路由求解通常需要耗时在数秒或数十秒以上，无法满足高速通信的动态业务寻路要求。如，高速光网络典型业务的通信速度超过400Gbps，即便是业务中断0.01秒，也会导致超过4Gb的通信丢失，因而，业务寻路的求解耗时应在毫秒级或亚毫秒级才能满足高速光网络的实际要求。毫秒级时延的典型要求是求解耗时不超过0.01秒，亚毫秒级时延则要求耗时不超过0.001秒。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种适用于大规模光网络的毫秒级快速寻路方法，旨在快速地为单条光通信业务找到一条满足波长一致性和光参非线性等所有光学约束的最小延迟端到端无环路径，以解决现有技术中存在的计算复杂度高、内存消耗大、且优化结果不理想的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于大规模光网络的毫秒级快速寻路方法，包括以下步骤：

S1、根据光网络结构构建加权无向图，并进行预处理；

S2、基于预处理后的加权无向图，生成从信源到每个光节点的待选路径，构建可行解；

S3、判断可行解是否改善了已有寻路结果；

若是，则将该可行解记为当前节点的最优解，并更新相应光学参数及中继资源状态；否则忽略该可行解，跳转至步骤S2；

S4、判断是否满足结束条件；

若满足，则跳转至步骤S5；否则跳转至步骤S2；

S5、将评估为最优解的待选路径作为寻路结果。