本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)和ip傳輸設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

wson(wavelengthswitchedopticalnetwork)也就是基于波分復(fù)用傳輸網(wǎng)的ason，是目前ietf標(biāo)準(zhǔn)組織倡導(dǎo)的智能波分標(biāo)準(zhǔn)，除了傳統(tǒng)ason(automaticallyswitchedopticalnetwork)的功能外，主要解決波分網(wǎng)絡(luò)中光纖/波長自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、在線波長路由選擇、基于損傷模型的路由選擇等問題，其核心技術(shù)依然集中在路徑計(jì)算所采用的算法。

wson是將控制平面引入到波長網(wǎng)絡(luò)中，在路徑計(jì)算時(shí)，需要考慮波長的動(dòng)態(tài)變化，以及物理鏈路的osnr(opticalsignalnoiseratio)即光信噪比。通常，初始狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)中每段鏈路可以使用的波長信號(hào)數(shù)量一樣，由于硬件限制，計(jì)算得到的邏輯通道路徑上各段鏈路必須使用統(tǒng)一波長的光信號(hào)，波長的動(dòng)態(tài)變化，也正是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲锌梢酝瑫r(shí)存在多條邏輯通道，經(jīng)過不同路徑、使用不用波長信號(hào)的通道占用了網(wǎng)絡(luò)資源，使網(wǎng)絡(luò)中各鏈路的可用波長信號(hào)發(fā)生差異。較為簡單的方法是先使用常用的最短路徑策略，對(duì)給定波長計(jì)算一條每段鏈路該波長都可用的最短路徑，若算路失敗，遍歷每個(gè)波長，直到某個(gè)波長算路成功或遍歷完所有波長。此方法實(shí)現(xiàn)簡單，但受限于波長不可改變，造成了資源浪費(fèi)。對(duì)此，可以將部分節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)，路由經(jīng)過中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，允許改變后續(xù)鏈路傳輸信號(hào)的波長，同時(shí)，也允許路徑經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)但不作為中繼節(jié)點(diǎn)(即波長不可變)。

通常一條路徑的osnr可以由每段鏈路的硬件參數(shù)計(jì)算，且隨著鏈路的增加而降低，一條符合傳輸要求的路徑，其總osnr必須大于給定閾值。中繼節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)功能就是對(duì)光信號(hào)重新放大，使整條路徑的osnr只需要滿足：源節(jié)點(diǎn)到下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、相鄰中繼節(jié)點(diǎn)、宿節(jié)點(diǎn)到上一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)之間的osnr都大于閾值。

所以，中繼功能可以分為兩個(gè)部分：允許變換波長、重置osnr。如圖1所示，要建立節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的通道，由于鏈路1-2只有λ1波可用，鏈路2-3只有λ2波可用，則必須使節(jié)點(diǎn)2作為中繼節(jié)點(diǎn)，才能允許通道路徑的子路段信號(hào)波長不一致。又如圖2所示，假設(shè)路徑上波長都可用，鏈路1-2、2-3的osnr都是20，而路徑1-2-3的整體osnr為15，若給定閾值為18，則必須使節(jié)點(diǎn)2作為中繼節(jié)點(diǎn)，使路徑1-2-3的兩個(gè)子路段osnr都大于閾值。

傳統(tǒng)意義上的最短路徑算法只需要滿足節(jié)點(diǎn)最少、鏈路代價(jià)最小等路由策略，結(jié)合中繼功能重新定義后的最短路徑，若將路徑中源節(jié)點(diǎn)到下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、相鄰中繼節(jié)點(diǎn)之間、宿節(jié)點(diǎn)到上一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)之間路徑簡稱為子路段，其算法需求可以總結(jié)為：尋找一條指定源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)的最短路徑，要求路徑中的每一條子路段選擇一個(gè)都可用的統(tǒng)一波長，并且所有子路段osnr不超過給定閾值。最后，由于實(shí)現(xiàn)中繼功能的硬件代價(jià)關(guān)系，當(dāng)路徑經(jīng)過中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)也可以選擇不使用中繼功能，作為普通節(jié)點(diǎn)，于是，新的算法還必須滿足一個(gè)最重要的限制條件：要求路徑上作為中繼的節(jié)點(diǎn)數(shù)最少，并且此條件要更優(yōu)先于路由策略。如圖3所示，節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的最短路徑在節(jié)點(diǎn)最少的路由策略下應(yīng)該是1-2-3，且節(jié)點(diǎn)2作為中繼，但中繼最少的需求更加優(yōu)先時(shí)，1-4-5-6-3才是最佳路徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算方法及其系統(tǒng)，能夠計(jì)算指定源節(jié)點(diǎn)到指定宿節(jié)點(diǎn)的最短路徑，具有準(zhǔn)確率高、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算方法，包括如下步驟：

a、根據(jù)給定的路由策略計(jì)算前k條最短路徑，k為正整數(shù)；

b、計(jì)算步驟a中k條路徑的最少中繼數(shù)，每一條路徑的最少中繼數(shù)的計(jì)算步驟如下：

b1、以該路徑上所有具備中繼功能的節(jié)點(diǎn)為界，將該路徑分割為若干子路段，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，其中，n為路段數(shù)，m為波長數(shù)；

b2、將子路段的正向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值，作為子路段總光信噪比osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組xsum[n]；將子路段的反向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值，作為子路段的反向osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組rvs_xsum[n]；其中，xi為osnr的計(jì)算公式的指數(shù)部分，i為正整數(shù)，i的取值范圍為1～n，n為路徑單方向所經(jīng)過的oa的總數(shù)，每一條子路段osnr都大于給定閾值t；

b3、根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法思想，輸入?yún)?shù)matrix[m][n]、xsum[n]、rvs_xsum[n]，構(gòu)造三個(gè)迭代矩陣：矩陣trans[m][n]、矩陣sum[m][n]、矩陣rvs_sum[m][n]；矩陣trans[m][n]隨著算法迭代過程記錄當(dāng)前最少中繼數(shù)；矩陣sum[m][n]和矩陣rvs_sum[m][n]記錄當(dāng)前中繼最少方案下到前一個(gè)中繼或源節(jié)點(diǎn)的osnr計(jì)算指標(biāo)疊加量；

b4、從矩陣trans[m][n]的最后一列選擇最小的數(shù)值，即為整個(gè)路徑最少中繼數(shù)，按迭代規(guī)則回溯矩陣，得到路徑的波長選擇結(jié)果和中繼選擇結(jié)果；若矩陣trans[m][n]最后一列都是無效值，則該路徑不通，動(dòng)態(tài)規(guī)劃失?。?/p>

c、比較步驟b中計(jì)算得到的k條路徑的最少中繼數(shù)，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟b1中，所述矩陣matrix[m][n]的構(gòu)造過程如下：以子路段按順序映射為行，以路段對(duì)所有波長是否可用映射為列，且保證路徑中的每一條子路段至少存在一個(gè)都可用的統(tǒng)一波長，矩陣matrix[m][n]的矩陣取值為0或1；

其中，0表示第n路段上第m波長不可用，1表示第n路段上第m波長可用。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟b2中，所述osnr的計(jì)算公式為：

其中，opi表示第i個(gè)oa的輸入光功率，mi為第i個(gè)oa所在鏈路背景波道數(shù)，nfi為第i個(gè)oa的噪聲系數(shù)；

所述xi的計(jì)算公式為：

所述xi疊加值滿足其中，t＝10^-t/10。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟b3中，所述矩陣trans[m][n]的構(gòu)造過程如下：設(shè)置矩陣trans[m][n]內(nèi)的數(shù)值初始化均為無效值，對(duì)矩陣trans[m][n]進(jìn)行逐列算法迭代，每列按照從上至下的順序計(jì)算，共計(jì)算m*n次。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟c中，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑時(shí)，若出現(xiàn)多條路徑的中繼數(shù)相同，則選擇路由策略最佳的路徑，作為最短路徑。

本發(fā)明還提供一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括前k條最短路徑計(jì)算模塊、最少中繼數(shù)計(jì)算模塊和最短路徑選擇模塊；

所述前k條最短路徑計(jì)算模塊用于：根據(jù)給定的路由策略計(jì)算前k條最短路徑，k為正整數(shù)；

所述最少中繼數(shù)計(jì)算模塊用于：計(jì)算k條路徑的最少中繼數(shù)，每一條路徑的最少中繼數(shù)的計(jì)算步驟如下：

以該路徑上所有具備中繼功能的節(jié)點(diǎn)為界，將該路徑分割為若干子路段，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，其中，n為路段數(shù)，m為波長數(shù)；

將子路段的正向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段總光信噪比osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組xsum[n]；將子路段的反向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段的反向osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組rvs_xsum[n]；其中，xi為osnr的計(jì)算公式的指數(shù)部分，i為正整數(shù)，i的取值范圍為1～n，n為路徑單方向所經(jīng)過的oa的總數(shù)，每一條子路段osnr都大于給定閾值t；

根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法思想，輸入?yún)?shù)matrix[m][n]、xsum[n]、rvs_xsum[n]，構(gòu)造三個(gè)迭代矩陣：矩陣trans[m][n]、矩陣sum[m][n]、矩陣rvs_sum[m][n]；矩陣trans[m][n]隨著算法迭代過程記錄當(dāng)前最少中繼數(shù)；矩陣sum[m][n]和矩陣rvs_sum[m][n]記錄當(dāng)前中繼最少方案下到前一個(gè)中繼或源節(jié)點(diǎn)的osnr計(jì)算指標(biāo)疊加量；

從矩陣trans[m][n]的最后一列選擇最小的數(shù)值，即為整個(gè)路徑最少中繼數(shù)，按迭代規(guī)則回溯矩陣，得到路徑的波長選擇結(jié)果和中繼選擇結(jié)果；若矩陣trans[m][n]最后一列都是無效值，則該路徑不通，動(dòng)態(tài)規(guī)劃失??；

所述最短路徑選擇模塊用于：比較最少中繼數(shù)計(jì)算模塊計(jì)算得到的k條路徑的最少中繼數(shù)，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述最少中繼數(shù)計(jì)算模塊具體用于：以子路段按順序映射為行，以路段對(duì)所有波長是否可用映射為列，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，且保證路徑中的每一條子路段至少存在一個(gè)都可用的統(tǒng)一波長，將矩陣matrix[m][n]取值0或1；

其中，0表示第n路段上第m波長不可用，1表示第n路段上第m波長可用。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述最少中繼數(shù)計(jì)算模塊具體用于：

計(jì)算osnr的公式為：

其中，opi表示第i個(gè)oa的輸入光功率，mi為第i個(gè)oa所在鏈路背景波道數(shù)，nfi為第i個(gè)oa的噪聲系數(shù)；

計(jì)算xi的計(jì)算公式為：

保證xi疊加值滿足其中，t＝10^-t/10。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述最少中繼數(shù)計(jì)算模塊還用于：設(shè)置矩陣trans[m][n]內(nèi)的數(shù)值初始化均為無效值，對(duì)矩陣trans[m][n]進(jìn)行逐列算法迭代，每列按照從上至下的順序計(jì)算，共計(jì)算m*n次。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述最短路徑選擇模塊還用于：選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑時(shí)，若出現(xiàn)多條路徑的中繼數(shù)相同，最短路徑選擇模塊選擇路由策略最佳的路徑，作為最短路徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：本發(fā)明結(jié)合中繼功能，提出一種針對(duì)wson網(wǎng)絡(luò)波長動(dòng)態(tài)變化，以及osnr損傷模型的最短路徑算法，能夠自動(dòng)尋找一條指定源節(jié)點(diǎn)到指定宿節(jié)點(diǎn)的最短路徑。本發(fā)明先根據(jù)給定的源節(jié)點(diǎn)、宿節(jié)點(diǎn)以及路由策略計(jì)算出前k條最短路徑，使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃(dynamicprogramming)算法思想迭代求出該條路徑中哪個(gè)節(jié)點(diǎn)作為中繼，以及其每條子路段選用哪個(gè)波長；最后，選擇k條路徑中使用中繼最少的結(jié)果作為算法輸出的最短路徑。本發(fā)明的算法不僅簡單，而且準(zhǔn)確率高、實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的三節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，其中λ1、λ2為信號(hào)波長。

圖2是現(xiàn)有的三節(jié)點(diǎn)的鏈路中osnr的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是現(xiàn)有的六節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算方法的流程圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算k條路徑的最少中繼數(shù)的流程圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的七節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的兩節(jié)點(diǎn)的光放大器oa的正向光纖和反向光纖的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

參見圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算方法，包括如下步驟：

s1、根據(jù)給定的路由策略計(jì)算前k條最短路徑，k為正整數(shù)；

s2、計(jì)算步驟s1中k條路徑的最少中繼數(shù)，參見圖5所示，每一條路徑的最少中繼數(shù)的計(jì)算步驟如下：

s201、以該路徑上所有具備中繼功能的節(jié)點(diǎn)為界，將該路徑分割為若干子路段，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，其中，n為路段數(shù)，m為波長數(shù)；

s202、將子路段的正向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段總光信噪比osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組xsum[n]；將子路段的反向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段的反向osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組rvs_xsum[n]；其中，xi為osnr的計(jì)算公式的指數(shù)部分，i為正整數(shù)，i的取值范圍為1～n，n為路徑單方向所經(jīng)過的oa的總數(shù)，每一條子路段osnr都大于給定閾值t；

s203、根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法思想，輸入?yún)?shù)matrix[m][n]、xsum[n]、rvs_xsum[n]，構(gòu)造三個(gè)迭代矩陣：矩陣trans[m][n]、矩陣sum[m][n]、矩陣rvs_sum[m][n]；矩陣trans[m][n]隨著算法迭代過程記錄當(dāng)前最少中繼數(shù)；矩陣sum[m][n]和矩陣rvs_sum[m][n]記錄當(dāng)前中繼最少方案下到前一個(gè)中繼或源節(jié)點(diǎn)的osnr計(jì)算指標(biāo)疊加量；

s204、從矩陣trans[m][n]的最后一列選擇最小的數(shù)值，即為整個(gè)路徑最少中繼數(shù)，按迭代規(guī)則回溯矩陣，得到路徑的波長選擇結(jié)果和中繼選擇結(jié)果；若矩陣trans[m][n]最后一列都是無效值，則該路徑不通，動(dòng)態(tài)規(guī)劃失??；

s3、比較步驟s2中計(jì)算得到的k條路徑的最少中繼數(shù)，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑。其中，步驟s1中，已有許多完善算法計(jì)算前k條最短路徑，如ksp(topkshortestpaths)算法，k的大小可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，計(jì)算出最短路徑，第二短的路徑，第三短的路徑，一直到第k短的路徑，一共k條。先按路由策略選出前k短的k條路徑，再在這k條路徑中，根據(jù)波長分配和中繼情況，選出一條最符合要求的路徑。

其中，步驟s201中，矩陣matrix[m][n]的構(gòu)造過程如下：以子路段按順序映射為行，以路段對(duì)所有波長是否可用映射為列，且保證路徑中的每一條子路段至少存在一個(gè)都可用的統(tǒng)一波長，矩陣matrix[m][n]的矩陣取值為0或1，其中，0表示第n路段上第m波長不可用，1表示第n路段上第m波長可用。參見圖6所示，圖6省略oa器件，只顯示節(jié)點(diǎn)與鏈路，若其中一條路徑為1-2-3-4-5-6-7，其中節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)5具備中繼功能，則將路徑分割為1-2-3、3-4-5、5-6-7三個(gè)子路段，圖中鏈路標(biāo)注了可用波長，假如所有可用波為λ1-λ5，則分別取三段子路段的共公可用波集合，分別為λ1-λ4，λ3、λ4，λ4，以子路段按順序映射為行，路段對(duì)所有波長是否可用映射為列(此時(shí)路段數(shù)n＝3，波長數(shù)m＝5)，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，取值0或1，分別表示第n路段上第m波長是否可用，圖6的場景可以構(gòu)造如下矩陣；

步驟s202中，osnr的計(jì)算公式為：

其中，opi表示第i個(gè)oa的輸入光功率，mi為第i個(gè)oa所在鏈路背景波道數(shù)，nfi為第i個(gè)oa的噪聲系數(shù)；

xi的計(jì)算公式為：

子路段單向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值，滿足

其中，t＝10^-t/10。

根據(jù)公式(1)、(2)可以得到：

t為給定閾值，每一條子路段osnr都應(yīng)大于給定閾值t。

由于xi為osnr的計(jì)算公式的指數(shù)部分，無論op、nf、m如何取值，xi必定大于0；則無論路徑怎樣取，隨著路徑經(jīng)過的oa數(shù)量n的增加而單調(diào)遞增，且xi越小越好，根據(jù)公式(1)、(2)、(4)，令t＝10^-t/10，得出公式(3)。

由于每條路徑可以根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)分割為若干條子路段，則每一條子路段osnr都應(yīng)大于給定閾值t可以轉(zhuǎn)換為：若子路段經(jīng)過n個(gè)oa，則子路段必須滿足公式(3)。

參見圖7所示，節(jié)點(diǎn)1與節(jié)點(diǎn)2之間的子路段收發(fā)光纖各經(jīng)過2個(gè)oa，其參數(shù)xn根據(jù)公式(2)計(jì)算得到x1、x2、x3、x4，則該路段xsum＝x1+x2，rvs_xsum＝x3+x4。實(shí)際中，一般實(shí)際場景中路徑正向傳播osnr與反向傳播的osnr會(huì)有差異。

其中，步驟s203中，設(shè)置矩陣trans[m][n]內(nèi)的數(shù)值初始化均為無效值，對(duì)矩陣trans[m][n]進(jìn)行逐列算法迭代，每列按照從上至下的順序計(jì)算，共計(jì)算m*n次。在實(shí)際應(yīng)用中，無效值可以根據(jù)情況指定，只要編碼的時(shí)候能夠判斷出哪個(gè)是無效值即可。由于子路段數(shù)每增加1，中繼數(shù)最多增加1，則使子路段數(shù)為n的路徑中繼數(shù)最少，則其子路段數(shù)為n-1的路徑中繼數(shù)必然也要最少，又因?yàn)楫?dāng)osnr超限或者下一段子路段同波長不可用時(shí)中繼數(shù)必加1，每次迭代時(shí)若第j(0<＝j(luò)<n)路段上第i(0<＝i<m)波可用，則重新計(jì)算并將trans[i][j]替換為有效值，每次迭代結(jié)果如下(0<＝i<m，0<＝j(luò)<n)：

if(sum[i][j-1]+xsum[j]<t)&&(rvs_sum[i][j-1]+rvs_xsum[j]<t)&&

(matrix[i][j-1]＝＝1)&&(trans[i][j-1]<(min(trans[0][j-1]totrans[m-1][j-1])+1))

trans[i][j]＝trans[i][j-1]

sum[i][j]＝sum[i][j-1]+xsum[j]

rvssum[i][j]＝rvssum[i][j-1]+rvs_xsum[j]

else

trans[i][j]＝min(min(trans[0][j-1]totrans[m-1][j-1])+1,trans[i][j-1])

sum[i][j]＝xsum[j]

rvssum[i][j]＝rvs_xsum[j]

迭代完成后，trans矩陣保存了選用每個(gè)波長在當(dāng)前子路段所需要的中繼次數(shù)，即隱含了該條路徑中繼最少的波長、中繼分配方案。若某一拓?fù)溆刹襟Es201得到的matrix如下：

由步驟s202得到的xsum與rvs_xsum都為[1，1，1]，t＝2，則完成迭代后得到的trans矩陣為：

其中“-”表示初始化的無效值則算法的9次迭代過程如下：

trans[0][0]＝0表示若子路段1分配λ1，由于為起始路段，當(dāng)前需要中繼次數(shù)為0；

trans[1][0]＝-表示子路段1λ2不可用，保持初始無效值；

trans[2][0]＝0同trans[0][0]；

trans[0][1]＝-同trans[1][0]；

trans[1][1]＝1表示若子路段2分配λ2，必須進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，選擇前一列最小的值加1，即trans[1][1]＝trans[0][0]+1；

trans[2][1]＝0表示若子路段2分配λ3，不需要波長轉(zhuǎn)換，直接使trans[2][1]＝trans[2][0]；

trans[0][2]＝-同trans[1][0]；

trans[1][2]＝1表示若子路段3分配λ2，不需要波長轉(zhuǎn)換，直接使trans[1][2]＝trans[1][1]；

trans[2][2]＝1表示若子路段3分配λ3，不需要進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，但由于xsum累加值為3>t，必須進(jìn)行中繼放大，選擇前一列最小的值加1，即trans[2][2]＝trans[2][1]+1。

在最后一列最小值為1，可以選擇給子路段3分配λ2，子路段2分配λ2，子路段1分配λ1，并且一旦發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移(即矩陣元素值發(fā)生加1)，則將發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移的兩個(gè)子路段之間的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)，即子路段1與子路段2之間的節(jié)點(diǎn)作為中繼；若子路段3選擇λ3(需要的中繼數(shù)一樣，可以根據(jù)不同需求選擇)，則子路段1與子路段2都可以分配λ3，但在子路段2與3之間發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，將子路段2與子路段3之間的節(jié)點(diǎn)作為中繼。

在實(shí)際應(yīng)用中，步驟s204中，一條路徑的矩陣trans[m][n]中，若最后一列存在多個(gè)相同的最小中繼數(shù)，可以根據(jù)每次算路給定的指定波長，最終選擇與該指定波長較為接近的波長。

步驟s3中，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑時(shí)，若出現(xiàn)多條路徑的中繼數(shù)相同，則選擇路由策略最佳的路徑，作為最短路徑。

此外，設(shè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲泄瞯個(gè)節(jié)點(diǎn)、e條邊，初始狀態(tài)可用波長數(shù)量為n，一般計(jì)算單條最短路徑的時(shí)間復(fù)雜度大約為o(e+vlgv)，空間復(fù)雜度為o(v)，對(duì)每條路徑執(zhí)行步驟s203算法時(shí)，最壞的時(shí)間復(fù)雜度為o(nnv)，空間復(fù)雜度為o(nv)，則整個(gè)算法時(shí)間復(fù)雜度為o(k(e+vlgv+nnv))，空間復(fù)雜度為o(k(v+nv))。所以，使用本方法計(jì)算路徑總共時(shí)間、空間復(fù)雜度都在多項(xiàng)式級(jí)別內(nèi)，對(duì)拓?fù)湟?guī)模沒有要求。

本發(fā)明還公開一種基于wson損傷模型的最短路徑的計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括前k條最短路徑計(jì)算模塊、最少中繼數(shù)計(jì)算模塊和最短路徑選擇模塊；

前k條最短路徑計(jì)算模塊用于：根據(jù)給定的路由策略計(jì)算前k條最短路徑，k為正整數(shù)；

最少中繼數(shù)計(jì)算模塊用于：計(jì)算k條路徑的最少中繼數(shù)，每一條路徑的最少中繼數(shù)的計(jì)算步驟如下：

以該路徑上所有具備中繼功能的節(jié)點(diǎn)為界，將該路徑分割為若干子路段，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，其中，n為路段數(shù)，m為波長數(shù)；

將子路段的正向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段總光信噪比osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組xsum[n]；將子路段的反向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值作為子路段的反向osnr計(jì)算指標(biāo)，得到數(shù)組rvs_xsum[n]；其中，xi為osnr的計(jì)算公式的指數(shù)部分，i為正整數(shù)，i的取值范圍為1～n，n為路徑單方向所經(jīng)過的oa的總數(shù)，每一條子路段osnr都大于給定閾值t；

根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法思想，輸入?yún)?shù)matrix[m][n]、xsum[n]、rvs_xsum[n]，構(gòu)造三個(gè)迭代矩陣：矩陣trans[m][n]、矩陣sum[m][n]、矩陣rvs_sum[m][n]；矩陣trans[m][n]隨著算法迭代過程記錄當(dāng)前最少中繼數(shù)；矩陣sum[m][n]和矩陣rvs_sum[m][n]記錄當(dāng)前中繼最少方案下到前一個(gè)中繼或源節(jié)點(diǎn)的osnr計(jì)算指標(biāo)疊加量；

從矩陣trans[m][n]的最后一列選擇最小的數(shù)值，即為整個(gè)路徑最少中繼數(shù)，按迭代規(guī)則回溯矩陣，得到路徑的波長選擇結(jié)果和中繼選擇結(jié)果；若矩陣trans[m][n]最后一列都是無效值，則該路徑不通，動(dòng)態(tài)規(guī)劃失?。?/p>

最短路徑選擇模塊用于：比較最少中繼數(shù)計(jì)算模塊計(jì)算得到的k條路徑的最少中繼數(shù)，選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑。

其中，最少中繼數(shù)計(jì)算模塊具體用于：以子路段按順序映射為行，以路段對(duì)所有波長是否可用映射為列，構(gòu)造矩陣matrix[m][n]，且保證路徑中的每一條子路段至少存在一個(gè)都可用的統(tǒng)一波長，將矩陣matrix[m][n]取值0或1；

其中，0表示第n路段上第m波長不可用，1表示第n路段上第m波長可用。

其中，最少中繼數(shù)計(jì)算模塊具體用于：

計(jì)算osnr的公式為：

其中，opi表示第i個(gè)oa的輸入光功率，mi為第i個(gè)oa所在鏈路背景波道數(shù)，nfi為第i個(gè)oa的噪聲系數(shù)；

計(jì)算xi的計(jì)算公式為：

保證子路段單向光纖經(jīng)過的所有光放大器oa的xi疊加值滿足其中，t＝10^-t/10。

其中，最少中繼數(shù)計(jì)算模塊還用于：設(shè)置矩陣trans[m][n]內(nèi)的數(shù)值初始化均為無效值，對(duì)矩陣trans[m][n]進(jìn)行逐列算法迭代，每列按照從上至下的順序計(jì)算，共計(jì)算m*n次。

其中，最短路徑選擇模塊還用于：選擇中繼數(shù)最少的路徑作為最短路徑時(shí)，若出現(xiàn)多條路徑的中繼數(shù)相同，最短路徑選擇模塊選擇路由策略最佳的路徑，作為最短路徑。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。