專利名稱：一種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光網(wǎng)絡(luò)路由波長(RWARouting and Wavelength Assignment)分配方法，尤其涉及由WDM/DWDM基礎(chǔ)構(gòu)建的智能光網(wǎng)絡(luò)(ION)的路由波長分配方法，按照業(yè)務(wù)優(yōu)先等級屬性分配波長組，達到降低高等級業(yè)務(wù)阻塞率的需求，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
路由與波長分配問題是光網(wǎng)絡(luò)的核心問題之一。在由WDM/DWDM基礎(chǔ)構(gòu)建的智能光網(wǎng)絡(luò)(ION)中，不同節(jié)點對之間的業(yè)務(wù)需要在光網(wǎng)絡(luò)中尋找合適的路由井分配合適的波長。RWA算法根據(jù)業(yè)務(wù)的特性可以分為靜態(tài)RWA(SRWA)和動態(tài)RWA(DRWA)。SRWA是需要為預(yù)先知道的連接請求選擇路由并分配波長，其核心是波長使用優(yōu)化問題；DRWA則是為每ー個達到的業(yè)務(wù)請求進行實時的路由計算和波長分配，由于總的可用波長數(shù)受限，因此DRWA 的核心是降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率問題。RffA問題的解決可以劃分為路由子問題和波長分配子問題。路由子問題主要算法有以下幾種
(I)固定路由(FR Fixed Routing),基本思路是在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)達到之前,對任意節(jié)點對間確定一條固定的可用路由。當(dāng)業(yè)務(wù)達到時，根據(jù)一定的原則為任意源節(jié)點和目的節(jié)點對指定唯一的路徑。如果存在多個符合要求的路徑，則在其中隨機選取ー個，然后按不同優(yōu)化目標(biāo)為此路由上的業(yè)務(wù)選擇優(yōu)化波長，當(dāng)無可用波長時，該業(yè)務(wù)阻塞。若采用固定路由，RWA問題就可以簡化為波長分配問題，從而大大簡化網(wǎng)絡(luò)的控制和管理。該方案的優(yōu)點是簡單、速度快。不足之處是網(wǎng)絡(luò)的平均阻塞率較高，因為當(dāng)此條路由上的資源己被耗盡時，所有的連接請求被阻塞。固定路由算法一般用最短路徑算法確定，比較常用的最短路徑算法有Dijkstra 算法和 Bellman-Ford 算法。(2)固定備選路由(FAR Fixed-alternate Routing),基本思路是對任意節(jié)點對間的業(yè)務(wù)確定多條備用的可用路由，并按一定的優(yōu)先順序排列，排在最前面的稱為主路由，其它的則視為備用路由。其中備選路由的個數(shù)可根據(jù)需要確定。固定備選路由算法相對于固定路由算法來說，其優(yōu)點是使網(wǎng)絡(luò)的平均阻塞率大大降低，并且使網(wǎng)絡(luò)具有較強的故障恢復(fù)能力。常用的固定備用路由算法是k最短路徑(k-shortest path)路由算法。(3)自適應(yīng)路由(AR :Adaptive Routing),自適應(yīng)路由是一種較好的方案,可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動態(tài)的進行路由選擇，相對前兩種算法具有更低的網(wǎng)絡(luò)阻塞率。波長分配子問題主要包括
(I)基于局部信息的波長分配算法，研究的過程中僅考慮等待分配的連接請求路由上的波長使用信息，全網(wǎng)中的波長使用情況不作考慮。常見的算法有隨機分配(RA =RandomAssignment)算法和首次命中(FF First Fit)算法。(2)基于全局資源信息的波長分配算法，研究過程中首先對整個網(wǎng)絡(luò)中所有波長資源的使用情況進行詳細的分析，得知分析結(jié)果后再選取ー個最適合的可用波長。常見的算法有最大使用(MU :Most Used)算法和最小使用(LU :Least Used)算法。
(3)基于全局光通道信息的波長分配算法，在研究新到達的連接請求并為其分配波長時，需對原有的波長通道建立情況進行全面考慮，同時根據(jù)對原有的波長通道的影響來選擇ー個合適的可用波長。常見的算法有最小乘積(MP :Min Product)算法、最小承載(LL Least Load)算法、最小總和(MS Min Sum)算法、最大總和(MS Max Sum)算法、最小影響(LI:Least Influence)算法、相對容量損失(RCL :Relative Capacity Loss)算法以及相對最小影響(RLI :Relative Least Influence)算法?，F(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)中RWA方案的主要缺點是沒有考慮到業(yè)務(wù)的不同屬性(優(yōu)先級)，并據(jù)此進行波長分配。由于未來的網(wǎng)絡(luò)是ー個業(yè)務(wù)類型和需求高度差異化的環(huán)境，業(yè)務(wù)連接請求具有的差異化需求要求光網(wǎng)絡(luò)采取對應(yīng)的區(qū)分RWA機制即不僅需要支持動態(tài)RWA的能力，同時還要根據(jù)不同業(yè)的需求實現(xiàn)差異化的波長分配策略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的 智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，以及ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，可根據(jù)不同業(yè)務(wù)的需求實現(xiàn)差異化的波長分配，優(yōu)先保證高等級業(yè)務(wù)的波長資源，提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，對各類業(yè)務(wù)賦予不同的優(yōu)先級，并將可用波長按照優(yōu)先級進行分組，每ー優(yōu)先級對應(yīng)ー個波長分組；當(dāng)業(yè)務(wù)到達時，根據(jù)該業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，首先從與其優(yōu)先級對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長，如存在空閑波長，則為該業(yè)務(wù)分配波長，如不存在空閑波長，則按照優(yōu)先級從高到低的順序依次從較低優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長并為該業(yè)務(wù)分配波長；如仍無空閑波長，則拒絕該業(yè)務(wù)。進ー步地，所述波長分組按照預(yù)設(shè)周期進行周期性動態(tài)調(diào)整，具體按照以下方法初始時按照優(yōu)先級數(shù)將所有波長平均分配給每ー個波長分組；當(dāng)預(yù)設(shè)周期到達時，根據(jù)該周期內(nèi)到達的各優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)對可用波長進行重新分組。優(yōu)選地，在各優(yōu)先級所對應(yīng)波長分組中捜索到的空閑波長不止ー個時，采用首次命中算法或者隨機分配算法從搜索到的空閑波長中為該業(yè)務(wù)分配波長。優(yōu)選地，所述業(yè)務(wù)的優(yōu)先級具體按照以下方法劃分
根據(jù)業(yè)務(wù)的重要程度劃分，相對重要的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，而一般的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者，
根據(jù)業(yè)務(wù)對時延敏感程度劃分，對時延要求比較高的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，對時延要求比較低的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者，
根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量劃分，按照用戶支付費用的不同，分別提供不同的服務(wù)質(zhì)量。ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法，包括以下步驟
步驟I、初始化網(wǎng)絡(luò)；
步驟2、判斷是否有業(yè)務(wù)到達，若沒有，繼續(xù)等待；否則轉(zhuǎn)至步驟3 ；
步驟3、為業(yè)務(wù)尋找適合路由；
步驟4、使用以上任一技術(shù)方案所述波長分配方法為該業(yè)務(wù)分配波長；
步驟5、判斷波長分配是否成功，如果不成功，轉(zhuǎn)至步驟7 ;步驟6、建立光路，轉(zhuǎn)步驟8 ；
步驟7、是否滿足循環(huán)終止條件，如果不滿足，轉(zhuǎn)至步驟3 ;否則轉(zhuǎn)至步驟8 ;
步驟8、釋放占用波長，結(jié)束。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
一、本發(fā)明將優(yōu)先級引入智能光網(wǎng)絡(luò)的波長分配，對不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)采用不同的波長分配策略，優(yōu)先保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的波長資源，從而提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率；
ニ、本發(fā)明根據(jù)各優(yōu)先級業(yè)務(wù)的實際情況，對各優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組進行周期性動態(tài)分配，避免了固定波長分組可能導(dǎo)致的波長資源浪費，進ー步提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。


圖I為本發(fā)明的支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法原理示意 圖2為本發(fā)明的支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法的流程 圖3為支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法的流程圖。圖中符號說明み、G2、G3為波長分組編號，QoSp QoS2、QoS3表不業(yè)務(wù)級別，其中業(yè)務(wù)優(yōu)先級從高到低的順序為=QoS1 > QoS2 > QoS3.
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明
本發(fā)明的支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，其思路是將業(yè)務(wù)優(yōu)先級引入智能光網(wǎng)絡(luò)的波長分配，對各類業(yè)務(wù)賦予不同的優(yōu)先級，并將可用波長進行分組，每ー級業(yè)務(wù)分配相應(yīng)的波長分組，業(yè)務(wù)到達時首先從其優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長，如無空閑波長，則接著從較低優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長，較高優(yōu)先級業(yè)務(wù)可占用較低優(yōu)先級的波長分組中的空閑波長，反之，則不可以。從而保證了高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的波長資源。本發(fā)明技術(shù)方案中，業(yè)務(wù)優(yōu)先級可根據(jù)實際需要劃分，例如，可按照以下幾種方法進行劃分
根據(jù)業(yè)務(wù)的重要程度劃分，相對重要的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，而一般的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者，
根據(jù)業(yè)務(wù)對時延敏感程度劃分，對時延要求比較高的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，對時延要求比較低的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者，
根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量劃分，按照用戶支付費用的不同，分別提供不同的服務(wù)質(zhì)量。由于各類業(yè)務(wù)的數(shù)量在不同時段內(nèi)可能會有比較大的起伏，例如，某時間段內(nèi)出現(xiàn)大量低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，而高優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)量極少，此時如采用固定波長分組，則會導(dǎo)致較多低優(yōu)先級業(yè)務(wù)被拒絕，而高優(yōu)先級波長分組中的較多波長資源卻被浪費。為解決這個問題，本發(fā)明進一歩波長分組周期性動態(tài)調(diào)整策略，即初始時按照優(yōu)先級數(shù)將所有波長平均分配給每ー個波長分組；當(dāng)預(yù)設(shè)周期到達時，根據(jù)該周期內(nèi)到達的各優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)對可用波長進行重新分組，數(shù)量較多的業(yè)務(wù)，其所對應(yīng)的波長分組中包含更多的可用波長數(shù)。本發(fā)明波長分配的原理如圖I所示，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的光纖數(shù)量為/7，每根光纖復(fù)用的波長為r，預(yù)先根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量將業(yè)務(wù)由高到低分為三個級別=QoS1, QoS2, QoS3,各級業(yè)務(wù)所對應(yīng)的波長分組依次命名分為G1. G2和G3，三個波長分組中分別包括可用波長
Al、為2、…、Al* ^32、…Alb、ノ%Γ … 。如圖所不，其波長分配的策略如下
各波長分組所包含波長數(shù)在初始條件下相等(即a=b=c)。當(dāng)有業(yè)務(wù)到達后，間隔ー
定的時間ら根據(jù)不同業(yè)務(wù)請求情況更新各波長分組所含波長數(shù)，例如，在h時間內(nèi)QoS1.
QoS2, QoS3業(yè)務(wù)請求數(shù)量分別為X、y、z U、y、z均大于1)，則較簡單的方式是按照各優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)的比例重新分組，即更新各組波長數(shù)(波長數(shù)取整)滿足G1、G2、G3組內(nèi)波長
數(shù)之比為x:y:z。若該段時間ら內(nèi)無某ー類或某幾類業(yè)務(wù)請求，則更新波長數(shù)時應(yīng)保證>=!,(! = 1,2,D，例如:在b時間內(nèi)，Q0SpQ0SpQ0S3業(yè)務(wù)請求數(shù)量分別為x、y、0，(x、y
均大于I)，則更新各波長組波長數(shù)(波長數(shù)取整)滿足=G1. G2組內(nèi)波長數(shù)之比為x:y，G3組 波長數(shù)為I ;或者，在b時間內(nèi)，Q0SpQ0S2,QoS3業(yè)務(wù)請求數(shù)量分別為x、0、0, (x大于1)，則更新各波長組波長數(shù)滿足G2、G3組內(nèi)波長數(shù)均為1，G1組內(nèi)為剰余可用波長。QoS1業(yè)務(wù)首先選擇G1組波長；當(dāng)G1組無可用波長時，在G2組中搜索可用波長；當(dāng)G2組中無可用波長時，在G3組中搜索可用波長；當(dāng)G3組中無可用波長時，拒絕該QoS1業(yè)務(wù)請求。QoS2業(yè)務(wù)首先選擇G2組波長；當(dāng)G2組沒有可用波長時，在G3組內(nèi)搜索可用波長；當(dāng)G3組沒有可用波長時，拒絕該QoS2業(yè)務(wù)請求。QoS3業(yè)務(wù)在G3組內(nèi)搜索可用波長，當(dāng)沒有可用波長時，拒絕該QoS3業(yè)務(wù)請求。當(dāng)各優(yōu)先級業(yè)務(wù)找到た沐> I)條可分配波長時，使用首次命中或者隨機分配算法為該業(yè)務(wù)分配波長。波長分配流程如圖2所示，包括以下步驟
步驟I :網(wǎng)絡(luò)初始化，設(shè)定各波長組初始波長數(shù),辦)=,2⑴= ,4) = ,/3 ;
步驟2 :業(yè)務(wù)請求到達，判斷時間間隔〖>ら，如果成立，根據(jù)該時間間隔ら內(nèi)不同業(yè)務(wù)
級別請求數(shù)更新各波長組所含波長數(shù)，重復(fù)步驟2 ;否則轉(zhuǎn)至步驟3 ；
步驟3 :判斷該業(yè)務(wù)等級是否為QoS1 ;如果是，轉(zhuǎn)步驟4 ;否則，轉(zhuǎn)至步驟5 ；
步驟4 :判斷波長組G1是否有波長空閑，如果有空閑，跳轉(zhuǎn)至步驟8 ;否則跳轉(zhuǎn)至步驟
5；
步驟5 :判斷該業(yè)務(wù)等級是否為QoS2，如果是，轉(zhuǎn)至步驟6 ;否則轉(zhuǎn)至步驟7 ；
步驟6 :判斷波長組G2是否有波長空閑，如果有空閑，跳轉(zhuǎn)至步驟8 ;否則跳轉(zhuǎn)至步驟
7 ；
步驟7 :判斷波長組G3是否有波長空閑，如果有空閑，轉(zhuǎn)至步驟8 ;否則轉(zhuǎn)至步驟9 ;步驟8 :若可分配的波長數(shù)為1，則將該波長分配給業(yè)務(wù)；若可分配波長數(shù)不止I條，使用首次命中算法或者隨機分配算法為該業(yè)務(wù)分配波長。轉(zhuǎn)至步驟10 ；
步驟9 :拒絕該業(yè)務(wù)請求；
步驟10 :結(jié)束。根據(jù)本發(fā)明的波長分配方法，并結(jié)合現(xiàn)有的路由算法(例如Dijkstra算法、蟻群算法等)即可得到本發(fā)明的支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法，其流程如圖3所示，包括以下步驟
步驟I、初始化網(wǎng)絡(luò)；
步驟2、判斷是否有業(yè)務(wù)到達，若沒有，繼續(xù)等待；否則轉(zhuǎn)至步驟3 ；
步驟3、為業(yè)務(wù)尋找適合路由Rsd ；
步驟4、使用上述波長分配方法為該業(yè)務(wù)分配波長；
步驟5、判斷波長分配是否成功，如果不成功，轉(zhuǎn)至步驟7 ;
步驟6、建立光路，轉(zhuǎn)步驟8 ；
步驟7、是否滿足循環(huán)終止條件，如果不滿足，轉(zhuǎn)至步驟3 ;否則轉(zhuǎn)至步驟8 ; 步驟8、釋放占用波長，結(jié)束。
權(quán)利要求
1.ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，其特征在于，對各類業(yè)務(wù)賦予不同的優(yōu)先級，并將可用波長按照優(yōu)先級進行分組，每ー優(yōu)先級對應(yīng)ー個波長分組；當(dāng)業(yè)務(wù)到達吋，根據(jù)該業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，首先從與其優(yōu)先級對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長，如存在空閑波長，則為該業(yè)務(wù)分配波長，如不存在空閑波長，則按照優(yōu)先級從高到低的順序依次從較低優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組中捜索空閑波長并為該業(yè)務(wù)分配波長；如仍無空閑波長，則拒絕該業(yè)務(wù)。
2.如權(quán)利要求I所述支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，其特征在于，所述波長分組按照預(yù)設(shè)周期進行周期性動態(tài)調(diào)整，具體按照以下方法初始時按照優(yōu)先級數(shù)將所有波長平均分配給每ー個波長分組；當(dāng)預(yù)設(shè)周期到達時，根據(jù)該周期內(nèi)到達的各優(yōu)先級業(yè)務(wù)數(shù)對可用波長進行重新分組。
3.如權(quán)利要求I所述支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，其特征在于，在各優(yōu)先級所對應(yīng)波長分組中搜索到的空閑波長不止ー個時，采用首次命中算法或者隨機分配算法從搜索到的空閑波長中為該業(yè)務(wù)分配波長。
4.如權(quán)利要求I所述支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)的優(yōu)先級具體按照以下方法劃分 根據(jù)業(yè)務(wù)的重要程度劃分，相對重要的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，而一般的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者， 根據(jù)業(yè)務(wù)對時延敏感程度劃分，對時延要求比較高的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級，對時延要求比較低的業(yè)務(wù)具有較低的優(yōu)先級；或者， 根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量劃分，按照用戶支付費用的不同，分別提供不同的服務(wù)質(zhì)量。
5.ー種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I、初始化網(wǎng)絡(luò)； 步驟2、判斷是否有業(yè)務(wù)到達，若沒有，繼續(xù)等待；否則轉(zhuǎn)至步驟3 ； 步驟3、為業(yè)務(wù)尋找適合路由； 步驟4、使用權(quán)利要求I一4任ー項所述波長分配方法為該業(yè)務(wù)分配波長； 步驟5、判斷波長分配是否成功，如果不成功，轉(zhuǎn)至步驟7 ； 步驟6、建立光路，轉(zhuǎn)步驟8 ； 步驟7、是否滿足循環(huán)終止條件，如果不滿足，轉(zhuǎn)至步驟3 ;否則轉(zhuǎn)至步驟8 ; 步驟8、釋放占用波長，結(jié)束。
6.如權(quán)利要求5所述支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法，其特征在于，步驟3中采用Dijkstra算法或蟻群算法為業(yè)務(wù)尋找適合路由。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)波長分配方法。本發(fā)明對各類業(yè)務(wù)賦予不同的優(yōu)先級，并將可用波長按照優(yōu)先級進行分組，每一優(yōu)先級對應(yīng)一個波長分組；當(dāng)業(yè)務(wù)到達時，根據(jù)該業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，首先從與其優(yōu)先級對應(yīng)的波長分組中搜索空閑波長，如存在空閑波長，則為該業(yè)務(wù)分配波長，如不存在空閑波長，則按照優(yōu)先級從高到低的順序依次從較低優(yōu)先級所對應(yīng)的波長分組中搜索空閑波長并為該業(yè)務(wù)分配波長；如仍無空閑波長，則拒絕該業(yè)務(wù)。進一步地，所述波長分組按照預(yù)設(shè)周期進行周期性動態(tài)調(diào)整。本發(fā)明還公開了一種支持區(qū)分業(yè)務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)路由波長分配方法。本發(fā)明能夠保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的波長資源，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
文檔編號H04Q11/00GK102694724SQ201210152678
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者沈建華, 王孝蓮 申請人:南京郵電大學(xué)