专利名称：一种支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法
技术领域：
本发明涉及一种光网络路由波长(RWARouting and Wavelength Assignment)分配方法，尤其涉及由WDM/DWDM基础构建的智能光网络(ION)的路由波长分配方法，按照业务优先等级属性分配波长组，达到降低高等级业务阻塞率的需求，属于光通信技术领域。
背景技术：
路由与波长分配问题是光网络的核心问题之一。在由WDM/DWDM基础构建的智能光网络(ION)中，不同节点对之间的业务需要在光网络中寻找合适的路由井分配合适的波长。RWA算法根据业务的特性可以分为静态RWA(SRWA)和动态RWA(DRWA)。SRWA是需要为预先知道的连接请求选择路由并分配波长，其核心是波长使用优化问题；DRWA则是为每ー个达到的业务请求进行实时的路由计算和波长分配，由于总的可用波长数受限，因此DRWA 的核心是降低网络阻塞率问题。RffA问题的解决可以划分为路由子问题和波长分配子问题。路由子问题主要算法有以下几种
(I)固定路由(FR Fixed Routing),基本思路是在网络业务达到之前,对任意节点对间确定一条固定的可用路由。当业务达到时，根据一定的原则为任意源节点和目的节点对指定唯一的路径。如果存在多个符合要求的路径，则在其中随机选取ー个，然后按不同优化目标为此路由上的业务选择优化波长，当无可用波长时，该业务阻塞。若采用固定路由，RWA问题就可以简化为波长分配问题，从而大大简化网络的控制和管理。该方案的优点是简单、速度快。不足之处是网络的平均阻塞率较高，因为当此条路由上的资源己被耗尽时，所有的连接请求被阻塞。固定路由算法一般用最短路径算法确定，比较常用的最短路径算法有Dijkstra 算法和 Bellman-Ford 算法。(2)固定备选路由(FAR Fixed-alternate Routing),基本思路是对任意节点对间的业务确定多条备用的可用路由，并按一定的优先顺序排列，排在最前面的称为主路由，其它的则视为备用路由。其中备选路由的个数可根据需要确定。固定备选路由算法相对于固定路由算法来说，其优点是使网络的平均阻塞率大大降低，并且使网络具有较强的故障恢复能力。常用的固定备用路由算法是k最短路径(k-shortest path)路由算法。(3)自适应路由(AR :Adaptive Routing),自适应路由是一种较好的方案,可以根据当前网络状态动态的进行路由选择，相对前两种算法具有更低的网络阻塞率。波长分配子问题主要包括
(I)基于局部信息的波长分配算法，研究的过程中仅考虑等待分配的连接请求路由上的波长使用信息，全网中的波长使用情况不作考虑。常见的算法有随机分配(RA =RandomAssignment)算法和首次命中(FF First Fit)算法。(2)基于全局资源信息的波长分配算法，研究过程中首先对整个网络中所有波长资源的使用情况进行详细的分析，得知分析结果后再选取ー个最适合的可用波长。常见的算法有最大使用(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长分配算法，在研究新到达的连接请求并为其分配波长时，需对原有的波长通道建立情况进行全面考虑，同时根据对原有的波长通道的影响来选择ー个合适的可用波长。常见的算法有最小乘积(MP :Min Product)算法、最小承载(LL Least Load)算法、最小总和(MS Min Sum)算法、最大总和(MS Max Sum)算法、最小影响(LI:Least Influence)算法、相对容量损失(RCL :Relative Capacity Loss)算法以及相对最小影响(RLI :Relative Least Influence)算法。现有光网络中RWA方案的主要缺点是没有考虑到业务的不同属性(优先级)，并据此进行波长分配。由于未来的网络是ー个业务类型和需求高度差异化的环境，业务连接请求具有的差异化需求要求光网络采取对应的区分RWA机制即不仅需要支持动态RWA的能力，同时还要根据不同业的需求实现差异化的波长分配策略。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供ー种支持区分业务的 智能光网络波长分配方法，以及ー种支持区分业务的智能光网络波长分配方法，可根据不同业务的需求实现差异化的波长分配，优先保证高等级业务的波长资源，提高网络的资源利用率。本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题。ー种支持区分业务的智能光网络波长分配方法，对各类业务赋予不同的优先级，并将可用波长按照优先级进行分组，每ー优先级对应ー个波长分组；当业务到达时，根据该业务的优先级，首先从与其优先级对应的波长分组中捜索空闲波长，如存在空闲波长，则为该业务分配波长，如不存在空闲波长，则按照优先级从高到低的顺序依次从较低优先级所对应的波长分组中捜索空闲波长并为该业务分配波长；如仍无空闲波长，则拒绝该业务。进ー步地，所述波长分组按照预设周期进行周期性动态调整，具体按照以下方法初始时按照优先级数将所有波长平均分配给每ー个波长分组；当预设周期到达时，根据该周期内到达的各优先级业务数对可用波长进行重新分组。优选地，在各优先级所对应波长分组中捜索到的空闲波长不止ー个时，采用首次命中算法或者随机分配算法从搜索到的空闲波长中为该业务分配波长。优选地，所述业务的优先级具体按照以下方法划分
根据业务的重要程度划分，相对重要的业务具有较高的优先级，而一般的业务具有较低的优先级；或者，
根据业务对时延敏感程度划分，对时延要求比较高的业务具有较高的优先级，对时延要求比较低的业务具有较低的优先级；或者，
根据业务服务质量划分，按照用户支付费用的不同，分别提供不同的服务质量。ー种支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法，包括以下步骤
步骤I、初始化网络；
步骤2、判断是否有业务到达，若没有，继续等待；否则转至步骤3 ；
步骤3、为业务寻找适合路由；
步骤4、使用以上任一技术方案所述波长分配方法为该业务分配波长；
步骤5、判断波长分配是否成功，如果不成功，转至步骤7 ;步骤6、建立光路，转步骤8 ；
步骤7、是否满足循环终止条件，如果不满足，转至步骤3 ;否则转至步骤8 ;
步骤8、释放占用波长，结束。相比现有技术，本发明具有以下有益效果
一、本发明将优先级引入智能光网络的波长分配，对不同优先级的业务采用不同的波长分配策略，优先保证高优先级业务的波长资源，从而提高了网络资源利用率；
ニ、本发明根据各优先级业务的实际情况，对各优先级所对应的波长分组进行周期性动态分配，避免了固定波长分组可能导致的波长资源浪费，进ー步提高了网络资源利用率。
图I为本发明的支持区分业务的智能光网络波长分配方法原理示意 图2为本发明的支持区分业务的智能光网络波长分配方法的流程 图3为支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法的流程图。图中符号说明み、G2、G3为波长分组编号，QoSp QoS2、QoS3表不业务级别，其中业务优先级从高到低的顺序为=QoS1 > QoS2 > QoS3.
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
本发明的支持区分业务的智能光网络波长分配方法，其思路是将业务优先级引入智能光网络的波长分配，对各类业务赋予不同的优先级，并将可用波长进行分组，每ー级业务分配相应的波长分组，业务到达时首先从其优先级所对应的波长分组中捜索空闲波长，如无空闲波长，则接着从较低优先级所对应的波长分组中捜索空闲波长，较高优先级业务可占用较低优先级的波长分组中的空闲波长，反之，则不可以。从而保证了高优先级业务的波长资源。本发明技术方案中，业务优先级可根据实际需要划分，例如，可按照以下几种方法进行划分
根据业务的重要程度划分，相对重要的业务具有较高的优先级，而一般的业务具有较低的优先级；或者，
根据业务对时延敏感程度划分，对时延要求比较高的业务具有较高的优先级，对时延要求比较低的业务具有较低的优先级；或者，
根据业务服务质量划分，按照用户支付费用的不同，分别提供不同的服务质量。由于各类业务的数量在不同时段内可能会有比较大的起伏，例如，某时间段内出现大量低优先级业务，而高优先级业务数量极少，此时如采用固定波长分组，则会导致较多低优先级业务被拒绝，而高优先级波长分组中的较多波长资源却被浪费。为解决这个问题，本发明进一歩波长分组周期性动态调整策略，即初始时按照优先级数将所有波长平均分配给每ー个波长分组；当预设周期到达时，根据该周期内到达的各优先级业务数对可用波长进行重新分组，数量较多的业务，其所对应的波长分组中包含更多的可用波长数。本发明波长分配的原理如图I所示，假设网络节点间的光纤数量为/7，每根光纤复用的波长为r，预先根据业务服务质量将业务由高到低分为三个级别=QoS1, QoS2, QoS3,各级业务所对应的波长分组依次命名分为G1. G2和G3，三个波长分组中分别包括可用波长
Al、為2、…、Al* ^32、…Alb、ノ%Γ … 。如图所不，其波长分配的策略如下
各波长分组所包含波长数在初始条件下相等(即a=b=c)。当有业务到达后，间隔ー
定的时间ら根据不同业务请求情况更新各波长分组所含波长数，例如，在h时间内QoS1.
QoS2, QoS3业务请求数量分别为X、y、z U、y、z均大于1)，则较简单的方式是按照各优先级业务数的比例重新分组，即更新各组波长数(波长数取整)满足G1、G2、G3组内波长
数之比为x:y:z。若该段时间ら内无某ー类或某几类业务请求，则更新波长数时应保证>=!,(! = 1,2,D，例如:在b时间内，Q0SpQ0SpQ0S3业务请求数量分别为x、y、0，(x、y
均大于I)，则更新各波长组波长数(波长数取整)满足=G1. G2组内波长数之比为x:y，G3组 波长数为I ;或者，在b时间内，Q0SpQ0S2,QoS3业务请求数量分别为x、0、0, (x大于1)，则更新各波长组波长数满足G2、G3组内波长数均为1，G1组内为剰余可用波长。QoS1业务首先选择G1组波长；当G1组无可用波长时，在G2组中搜索可用波长；当G2组中无可用波长时，在G3组中搜索可用波长；当G3组中无可用波长时，拒绝该QoS1业务请求。QoS2业务首先选择G2组波长；当G2组没有可用波长时，在G3组内搜索可用波长；当G3组没有可用波长时，拒绝该QoS2业务请求。QoS3业务在G3组内搜索可用波长，当没有可用波长时，拒绝该QoS3业务请求。当各优先级业务找到た沐> I)条可分配波长时，使用首次命中或者随机分配算法为该业务分配波长。波长分配流程如图2所示，包括以下步骤
步骤I :网络初始化，设定各波长组初始波长数,办)=,2⑴= ,4) = ,/3 ;
步骤2 :业务请求到达，判断时间间隔〖>ら，如果成立，根据该时间间隔ら内不同业务
级别请求数更新各波长组所含波长数，重复步骤2 ;否则转至步骤3 ；
步骤3 :判断该业务等级是否为QoS1 ;如果是，转步骤4 ;否则，转至步骤5 ；
步骤4 :判断波长组G1是否有波长空闲，如果有空闲，跳转至步骤8 ;否则跳转至步骤
5；
步骤5 :判断该业务等级是否为QoS2，如果是，转至步骤6 ;否则转至步骤7 ；
步骤6 :判断波长组G2是否有波长空闲，如果有空闲，跳转至步骤8 ;否则跳转至步骤
7 ；
步骤7 :判断波长组G3是否有波长空闲，如果有空闲，转至步骤8 ;否则转至步骤9 ;步骤8 :若可分配的波长数为1，则将该波长分配给业务；若可分配波长数不止I条，使用首次命中算法或者随机分配算法为该业务分配波长。转至步骤10 ；
步骤9 :拒绝该业务请求；
步骤10 :结束。根据本发明的波长分配方法，并结合现有的路由算法(例如Dijkstra算法、蚁群算法等)即可得到本发明的支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法，其流程如图3所示，包括以下步骤
步骤I、初始化网络；
步骤2、判断是否有业务到达，若没有，继续等待；否则转至步骤3 ；
步骤3、为业务寻找适合路由Rsd ；
步骤4、使用上述波长分配方法为该业务分配波长；
步骤5、判断波长分配是否成功，如果不成功，转至步骤7 ;
步骤6、建立光路，转步骤8 ；
步骤7、是否满足循环终止条件，如果不满足，转至步骤3 ;否则转至步骤8 ; 步骤8、释放占用波长，结束。
权利要求
1.ー种支持区分业务的智能光网络波长分配方法，其特征在于，对各类业务赋予不同的优先级，并将可用波长按照优先级进行分组，每ー优先级对应ー个波长分组；当业务到达吋，根据该业务的优先级，首先从与其优先级对应的波长分组中捜索空闲波长，如存在空闲波长，则为该业务分配波长，如不存在空闲波长，则按照优先级从高到低的顺序依次从较低优先级所对应的波长分组中捜索空闲波长并为该业务分配波长；如仍无空闲波长，则拒绝该业务。
2.如权利要求I所述支持区分业务的智能光网络波长分配方法，其特征在于，所述波长分组按照预设周期进行周期性动态调整，具体按照以下方法初始时按照优先级数将所有波长平均分配给每ー个波长分组；当预设周期到达时，根据该周期内到达的各优先级业务数对可用波长进行重新分组。
3.如权利要求I所述支持区分业务的智能光网络波长分配方法，其特征在于，在各优先级所对应波长分组中搜索到的空闲波长不止ー个时，采用首次命中算法或者随机分配算法从搜索到的空闲波长中为该业务分配波长。
4.如权利要求I所述支持区分业务的智能光网络波长分配方法，其特征在于，所述业务的优先级具体按照以下方法划分 根据业务的重要程度划分，相对重要的业务具有较高的优先级，而一般的业务具有较低的优先级；或者， 根据业务对时延敏感程度划分，对时延要求比较高的业务具有较高的优先级，对时延要求比较低的业务具有较低的优先级；或者， 根据业务服务质量划分，按照用户支付费用的不同，分别提供不同的服务质量。
5.ー种支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤I、初始化网络； 步骤2、判断是否有业务到达，若没有，继续等待；否则转至步骤3 ； 步骤3、为业务寻找适合路由； 步骤4、使用权利要求I一4任ー项所述波长分配方法为该业务分配波长； 步骤5、判断波长分配是否成功，如果不成功，转至步骤7 ； 步骤6、建立光路，转步骤8 ； 步骤7、是否满足循环终止条件，如果不满足，转至步骤3 ;否则转至步骤8 ; 步骤8、释放占用波长，结束。
6.如权利要求5所述支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法，其特征在于，步骤3中采用Dijkstra算法或蚁群算法为业务寻找适合路由。
全文摘要
本发明公开了一种支持区分业务的智能光网络波长分配方法。本发明对各类业务赋予不同的优先级，并将可用波长按照优先级进行分组，每一优先级对应一个波长分组；当业务到达时，根据该业务的优先级，首先从与其优先级对应的波长分组中搜索空闲波长，如存在空闲波长，则为该业务分配波长，如不存在空闲波长，则按照优先级从高到低的顺序依次从较低优先级所对应的波长分组中搜索空闲波长并为该业务分配波长；如仍无空闲波长，则拒绝该业务。进一步地，所述波长分组按照预设周期进行周期性动态调整。本发明还公开了一种支持区分业务的智能光网络路由波长分配方法。本发明能够保证高优先级业务的波长资源，提高网络资源利用率。
文档编号H04Q11/00GK102694724SQ201210152678
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者沈建华, 王孝莲 申请人:南京邮电大学