專利名稱：用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的波長分配問題，適用于對光軌網(wǎng)絡(luò)中的請求分配最優(yōu)光軌，滿足業(yè)務(wù)實時性要求和網(wǎng)絡(luò)資源充分利用的場合。
背景技術(shù)：
隨著 Internet 中以點到點(peer to peer)技術(shù)禾口視頻流(video streaming) 技術(shù)為代表的新型業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，以及光纖傳輸技術(shù)、交換技術(shù)以及光電子器件技術(shù)的長足進(jìn)展，使得可由多個用戶共享一條光路容量的光軌網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有越來越明顯的競爭優(yōu)勢。光軌網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸是通過光軌來進(jìn)行的，光軌性能的好壞直接影響著整個網(wǎng)絡(luò)的性能，因此關(guān)于單條光軌資源分配方面的研究較多。但是在實際光軌網(wǎng)絡(luò)中，一條光纖鏈路中往往同時存在多條光軌，當(dāng)業(yè)務(wù)請求到達(dá)時，鏈路中的多條光軌該如何分配才能最好的滿足網(wǎng)絡(luò)需求呢？這一問題是影響光軌網(wǎng)絡(luò)整體性能的關(guān)鍵問題。由于光軌網(wǎng)絡(luò)是近年來提出的新型光通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，目前該領(lǐng)域研究主要集中在單條光軌的建立、取消、擴(kuò)展、壓縮，控制協(xié)議，資源分配等方面，涉及一條光纖鏈路中多條光軌資源分配方面的研究非常少。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是一種單條光軌網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案(Ashwin Gumaste and Imrich Chlamtac, Light-trails :an optical solution for IP transport, vol. 3，No. 5，pp261-281, 2004)。主要涉及單條光軌網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、控制協(xié)議、 光學(xué)特性、網(wǎng)絡(luò)性能分析和評估。因此并不能解決當(dāng)業(yè)務(wù)請求到達(dá)時，鏈路中的多條光軌該如何分配才能最好地滿足網(wǎng)絡(luò)需求的問題。另一方面，在波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中，有兩種算法常用來分配波長資源，即隨機(jī)選擇算法和FF (First-Fit)算法。隨機(jī)選擇分配算法的核心思想是首先搜索所有可用來分配的資源，然后找出所有空閑資源，再從中隨機(jī)選擇一個空閑資源用來支配。FF算法的核心思想是將可用資源按照一定的順序進(jìn)行排列，對新到達(dá)的請求每次按照排列好的順序選擇空閑資源。如果借鑒上述兩種算法來解決光軌資源分配問題，則發(fā)現(xiàn)均有很大的缺陷。首先，這兩種算法均具有一定的盲目性，沒有考慮業(yè)務(wù)的實時性和每條光軌上的負(fù)載量，可能會導(dǎo)致某一條光軌上的負(fù)載過重，而產(chǎn)生大量丟包現(xiàn)象，不能很好的凸顯光軌網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)勢。其次，如果只是將負(fù)載集中在某幾條光軌上，則會導(dǎo)致已有的空閑光軌拆除，當(dāng)業(yè)務(wù)量變大時，剩下的光軌沒法完成疏導(dǎo)任務(wù)而產(chǎn)生丟包。特別是有大量實時性業(yè)務(wù)的到來時，重新建立光軌會產(chǎn)生建立時延，不能及時進(jìn)行疏導(dǎo)。鑒于此，根據(jù)光軌動態(tài)建立和拆除的特性，在光軌分配問題上，應(yīng)該考慮充分利用每一條已有光軌，而不是將業(yè)務(wù)集中在某幾條光軌上。因此，需要研究一種好的光軌分配技術(shù)來滿足網(wǎng)絡(luò)需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)中無法實現(xiàn)光軌網(wǎng)絡(luò)中光軌資源分配、無法滿足光軌網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實時性要求、光軌資源利用率較低的不足，本發(fā)明提供一種有效實現(xiàn)光軌網(wǎng)絡(luò)中光軌資源分配、滿足光軌網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實時性要求、提高光軌資源利用率的用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分
3配系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分配系統(tǒng)，所述光軌網(wǎng)絡(luò)包括一條包含N條單向光軌的光纖鏈路，N > 1，且N為自然數(shù)，其中一條單向光軌包含M個節(jié)點，M > 3，且M為自然數(shù)；在每個節(jié)點處都有一個用來存放光軌信息的本地數(shù)據(jù)庫；所述光軌資源分配系統(tǒng)包括標(biāo)簽值計算模塊，用以計算數(shù)據(jù)請求節(jié)點的標(biāo)簽值bid”標(biāo)簽值Mdi計算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計算公式如下bidt+< a < 1，0 < b < 1，a+b = 1
Ti M其中，Ti表示請求業(yè)務(wù)的最大等待時延，i代表光總線上的不同節(jié)點，ti表示從服務(wù)的第一個包到達(dá)的時刻開始已經(jīng)等待的時延；Isd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請求成功時，源節(jié)點與目的節(jié)點之間活動節(jié)點的數(shù)目，M表示該條光總線的總節(jié)點數(shù)，a和b為加權(quán)因子； 第一分配因子計算模塊，用以計算判斷新到請求的優(yōu)先級是否高于正在占用光軌的節(jié)點的優(yōu)先級的第一分配因子Wp其計算公式為j^zbidi-bidq，其中，光軌j表示光纖鏈路中的任意一條可用光軌，bidH,J表示上一時刻搶占到光軌j上資源的節(jié)點的標(biāo)簽值；光軌負(fù)載比例計算模塊，用以計算反應(yīng)新到請求對光軌上的負(fù)載量的影響程度的
D1
光軌負(fù)載比例Pp計算公式為巧其中，Dj表示可直達(dá)光軌j上已有的負(fù)載量大
小，Di表示節(jié)點i處新到請求的容量大小，DJDj表示當(dāng)光軌j分配給新到請求后，光軌j上的總負(fù)載量；負(fù)載調(diào)整因子計算模塊，用以計算負(fù)載調(diào)整因子Ir計算公式為其
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中，η表示上一時刻競爭到光軌資源的節(jié)點的個數(shù)，c表示光軌容量；負(fù)載均衡因子計算模塊，用以計算反應(yīng)光軌上的負(fù)載情況的負(fù)載均衡因子Fp計算公式為=Fj = Pj+TJ ；第二分配因子計算模塊，用以計算第二分配因子％，計算公式為Qj = (I-Wj)+ ε ^Fj其中，ε表示權(quán)重因子，取值范圍
；光軌資源分配控制模塊，用以當(dāng)有請求到達(dá)數(shù)據(jù)請求節(jié)點時，為每條光軌計算第二分配因子％，并將計算得到的％值按照升序排列，選?。ブ底钚〉墓廛墸瑢⒃摋l光軌分配給新到的請求。進(jìn)一步，所述光軌資源分配系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量評價模塊，用以計算單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)量；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度評價模塊，用以計算光纖鏈路中所有光軌承載的數(shù)據(jù)流量大小的方差。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為提出了一種最輕承載光軌分配策略，所述新型光軌分配策略由一條包含N條光軌的光纖鏈路；標(biāo)簽值計算模塊；第一分配因子計算模塊；光軌負(fù)載比例計算模塊，負(fù)載調(diào)整因子計算模塊，負(fù)載均衡因子計算模塊，第二分配因子計算模塊；請求到達(dá)后具體的分配過程；網(wǎng)絡(luò)吞吐量和負(fù)載均衡度評價方案共同組成。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、能改善光軌網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延要求。2、并能促使業(yè)務(wù)均衡的分布在各條光軌上，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞。3、同時還能充分利用已有光軌，減少了光軌建立和拆除的次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。一種基于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌分配系統(tǒng)，包括一種用于光軌網(wǎng)絡(luò)的最輕承載光軌分配方案，包括一條包含N條單向光軌的光纖鏈路，N> 1，且N為自然數(shù)。其中一條單向光軌包含M個節(jié)點，M > 3，且M為自然數(shù)；在每個節(jié)點處都有一個用來存放光軌信息的本地數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求分為語音類型、視頻類型、文件類型三種。最輕承載光軌分配系統(tǒng)還包括標(biāo)簽值(bicQ計算模塊，計算數(shù)據(jù)請求節(jié)點的標(biāo)簽值，來判斷該節(jié)點的優(yōu)先級，標(biāo)簽值計算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計算公式如下bidt+< a < 1，0 < b < 1，a+b = 1
Ti M其中Ti表示請求業(yè)務(wù)的最大等待時延，i代表光總線上的不同節(jié)點，、表示從服
務(wù)的第一個包到達(dá)的時刻開始已經(jīng)等待的時延；I反應(yīng)了數(shù)據(jù)是否急于發(fā)送。Isd表示一
次數(shù)據(jù)傳輸請求成功時，源節(jié)點與目的節(jié)點之間活動節(jié)點的數(shù)目(包括源節(jié)點與目的節(jié)點
在內(nèi))，M表示該條光總線的總節(jié)點數(shù)，^■反應(yīng)了，一次光連接中，活動節(jié)點占總節(jié)點數(shù)的
M
比例，比例值越大，表明一次光連接中，光軌上活動節(jié)點的數(shù)目越多，空閑節(jié)點數(shù)目越少，光總線活躍度就越高，即光總線的利用率越高，被縮短或者拆除的概率越小。調(diào)整a和b的取值，可以得到不同需要時的標(biāo)簽值，本實施例取a = 0. 65，b = 0. 35。第一分配因子(Wp計算模塊，用來判斷新到請求的優(yōu)先級是否高于正在占用光軌的請求的優(yōu)先級。計算公式為％ = bidi-bid^。即新到請求的標(biāo)簽值與光軌j上正在傳輸?shù)男畔⒌臉?biāo)簽值之差。其中光軌j表示節(jié)點處光纖鏈路中的任意一條可用光軌。bid^. 表示光軌j上正在傳輸?shù)男畔⒌臉?biāo)簽值。Wj值越大，表明信息的優(yōu)先級越高，則信息在光軌 j上競爭到資源的概率越大。光軌負(fù)載比例(Pp計算模塊，用以反應(yīng)新到請求對光軌上的負(fù)載量的影響程度。
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計算公式為巧。即當(dāng)光軌j分配給新到請求后，光軌上原有負(fù)載量占總負(fù)載量
的比例。比例越大，表明光軌上的負(fù)載越重。其中Α表示可直達(dá)光軌j上已有的負(fù)載量大小。Di表示節(jié)點i處新到請求的容量大小。表示當(dāng)光軌j分配給新到請求后，光軌j 上的總負(fù)載量。負(fù)載調(diào)整因子(TP計算模塊，由于新到的請求可能會導(dǎo)致光軌上原有請求的丟失，因此需要一個調(diào)整因子，使得負(fù)載均衡的同時減小丟包率。負(fù)載調(diào)整因子用上一時刻競
爭到光軌資源的請求的平均容量占整個光軌容量的比例來表示。計算公式為 ]=}。
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其中η表示上一時刻競爭到光軌資源的節(jié)點的個數(shù)，C表示光軌容量。負(fù)載調(diào)整因子反應(yīng)了光軌上業(yè)務(wù)信息的均值大小。如果上一時刻光軌j上的業(yè)務(wù)信息均值越小，則新請求到達(dá)時，可能影響到的數(shù)據(jù)包就越少，因此丟包率就會越小。負(fù)載均衡因子(F》計算模塊，反應(yīng)光軌上的負(fù)載情況。計算公式為$ = Pj+Tjo 即光軌負(fù)載比例與負(fù)載調(diào)整因子的和。。值越大表明光軌負(fù)載越重，因此在請求到達(dá)時，優(yōu)先分配&值較小的光軌。第二分配因子計算模塊，在第一分配因子分配光軌失敗的情況下，調(diào)用第二分配因子。計算公式為埤=(I-Wj)+ε *FJO其中ε表示權(quán)重因子。它在
之間取合適的值，用于增強(qiáng)分配的準(zhǔn)確性。通常ε取值為0.8。從上式可以看出，％因子主要由兩大部分組成信息優(yōu)先級和光軌負(fù)載均衡因子。當(dāng)信息優(yōu)先級越高，光軌負(fù)載量越小時，Qj 值越小，此時信息在該條光軌上成功傳輸?shù)母怕试酱蟆＃ブ翟叫≡胶?。光軌資源分配控制模塊，用以當(dāng)有請求到達(dá)數(shù)據(jù)請求節(jié)點時，為每條光軌計算第二分配因子％，并將計算得到的％值按照升序排列，選?。ブ底钚〉墓廛?，將該條光軌分配給新到的請求。本實施例的一種光軌分配系統(tǒng)，由一條包含N條光軌的光纖鏈路和一個光軌本地數(shù)據(jù)庫；標(biāo)簽值計算模塊；第一分配因子計算模塊；光軌負(fù)載比例計算模塊，負(fù)載調(diào)整因子計算模塊，負(fù)載均衡因子計算模塊，第二分配因子計算模塊；請求到達(dá)后具體的分配過程； 網(wǎng)絡(luò)吞吐量、負(fù)載均衡度和時延抖動評價方案共同組成。所述光軌本地數(shù)據(jù)庫主要記錄節(jié)點處光軌的建立、拆除情況和使用情況，當(dāng)光纖鏈路中新建或拆除一條光軌時，則會在光軌本地數(shù)據(jù)庫中添加或刪除一條光軌記錄。當(dāng)某個節(jié)點競爭到光軌資源時，光軌本地數(shù)據(jù)庫會記錄競爭到資源的請求的優(yōu)先級等參數(shù)。光軌本地數(shù)據(jù)庫中記錄的信息主要用于查詢是否有直達(dá)光軌，并比較新到請求的標(biāo)簽值和占用該條光軌的節(jié)點的標(biāo)簽值。所述有請求到達(dá)的節(jié)點，先在光軌本地數(shù)據(jù)庫中搜索所有可直達(dá)光軌。并計算請求的標(biāo)簽值。所述三種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求語音類型、視頻類型、文件類型，分別表示三種不同實時性要求的業(yè)務(wù)。其中語音類型實時性要求最高，視頻類型次之，文件類型最低。所述光軌資源分配控制模塊，執(zhí)行步驟如下當(dāng)有請求到達(dá)數(shù)據(jù)請求節(jié)點時，為每條光軌計算第二分配因子％，并將計算得到的％值按照升序排列，選?。ブ底钚〉墓廛?，將該條光軌分配給新到的請求。所述網(wǎng)絡(luò)吞吐量評價準(zhǔn)則具體定義為單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)量。網(wǎng)絡(luò)吞吐量=某段時間網(wǎng)絡(luò)接收到的比特/這段時間。單位Abit/s。網(wǎng)絡(luò)吞吐量與網(wǎng)絡(luò)狀況有很大關(guān)系，它反映了網(wǎng)絡(luò)的阻塞程度，網(wǎng)絡(luò)資源是否充分利用等。吞吐量越大，表明網(wǎng)絡(luò)狀況越好，網(wǎng)絡(luò)整體性能越高。所述網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度評價準(zhǔn)則具體定義為光纖鏈路中所有光軌承載的數(shù)據(jù)流量大小的方差。它反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中每一條光軌上的負(fù)載量是否均衡。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡可以減少網(wǎng)絡(luò)阻塞，從而減少網(wǎng)絡(luò)丟包率。并且還可以減少光軌被拆除的概率，充分利用已有光軌，使得網(wǎng)絡(luò)不用總是處于光軌建立和拆除狀態(tài)而浪費大量的時間。因此，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度越小越好。本說明書的實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分配系統(tǒng)，所述光軌網(wǎng)絡(luò)包括一條包含N條單向光軌的光纖鏈路，N > 1，且N為自然數(shù)，其中一條單向光軌包含M個節(jié)點，M >3，且M為自然數(shù)； 在每個節(jié)點處都有一個用來存放光軌信息的本地數(shù)據(jù)庫；其特征在于所述光軌資源分配系統(tǒng)包括標(biāo)簽值計算模塊，用以計算數(shù)據(jù)請求節(jié)點的標(biāo)簽值bidp標(biāo)簽值Mdi計算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計算公式如下bidt+< a < 1，0 < b < 1，a+b = 1Ti M其中，Ti表示請求業(yè)務(wù)的最大等待時延，i代表光總線上的不同節(jié)點，、表示從服務(wù)的第一個包到達(dá)的時刻開始已經(jīng)等待的時延；Isd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請求成功時，源節(jié)點與目的節(jié)點之間活動節(jié)點的數(shù)目，M表示該條光總線的總節(jié)點數(shù)，a和b為加權(quán)因子；第一分配因子計算模塊，用以計算判斷新到請求的優(yōu)先級是否高于正在占用光軌的節(jié)點的優(yōu)先級的第一分配因子I，其計算公式為％ zbidi-bidq，其中，光軌j表示光纖鏈路中的任意一條可用光軌，bidH,j表示上一時刻搶占到光軌j上資源的節(jié)點的標(biāo)簽值；光軌負(fù)載比例計算模塊，用以計算反應(yīng)新到請求對光軌上的負(fù)載量的影響程度的光軌 負(fù)載比例Pj，計算公式為
2.如權(quán)利要求1所述的用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分配系統(tǒng)，其特征在于所述光軌資源分配系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量評價模塊，用以計算單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)量；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度評價模塊，用以計算光纖鏈路中所有光軌承載的數(shù)據(jù)流量大小的方差。
全文摘要
一種用于光軌網(wǎng)絡(luò)的光軌資源分配系統(tǒng)，包括標(biāo)簽值計算模塊、第一分配因子計算模塊、軌負(fù)載比例計算模塊、負(fù)載調(diào)整因子計算模塊、負(fù)載均衡因子計算模塊和第二分配因子計算模塊；光軌資源分配控制模塊，用以當(dāng)有請求到達(dá)數(shù)據(jù)請求節(jié)點時，為每條光軌計算第二分配因子Qj，并將計算得到的Qj值按照升序排列，選取Qj值最小的光軌，將該條光軌分配給新到的請求。本發(fā)明能有效實現(xiàn)光軌網(wǎng)絡(luò)中光軌資源分配、滿足光軌網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實時性要求、提高光軌資源利用率。
文檔編號H04B10/12GK102231694SQ20111008653
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者樂孜純, 李聲湘, 董文 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)