面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法与流程

本发明涉及光网络通讯技术领域，更具体地说，涉及一种面向智能电网业务的全光灵活粒度交换网络架构和资源分配方法。

背景技术：

时间域的交换具有细粒度的优势，但是对于粗粒度业务调度较为困难，频率域的交换具有粗粒度的优势。

在频率域的全光电路交换(ocs)技术只能提供波长级大粒度的数据交换，网络带宽利用率很低，但是能够为较大带宽的业务提供带宽资源；带宽可变光收发机使得频率域的频谱使用更加灵活，网络可以根据业务请求的粒度弹性的选择占用频宽。

在时间域的全光分组交换(ops)技术可以提供超细子波长粒度交换，但其需要全光缓存及全光逻辑器件的参与。目前这些器件尚不成熟无法实际应用，并且在可以预见的将来其发展前景并不乐观。全光突发交换(obs)技术可以看作是ocs技术和ops技术的结合，并能在一定程度上克服其缺点。通过带外信令，obs可以在没有光缓存的情况下实现子波长粒度交换。然而同ops一样，由于丢包的存在，obs无法保证可靠的数据传输，特别是在高业务负载情况下，在没有缓存器件时obs的丢包率会远超过传统分组交换技术，这严重限制了obs技术的应用。光时片交换(otss)改进了以上问题，其利用了时间同步技术，可以在一个光通道上实现时分复用，具有细粒度的优势，但是大带宽的业务请求会使得otss的时间周期帧长度过大，导致业务到达时刻的轮询等待时延增大，依然无法适应超大粒度业务的适配问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法，以解决现有技术中存在的技术问题之一。技术方案如下：

一种面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法，包括：

在一种光网络架构中，网络资源在时间域和频率域被相应的交换设备进行资源切分和复用，时间域和频率域的资源分配是独立的，该网络架构所形成的二维时间/频率资源块在时频二维优化的方法调度下，可以用来构成光通道并适配网络业务。

优选的，还包括：

该网络架构需要在特定的网络资源分配方法下运行，该方法需要与网络业务的特征相适应，具体在智能电网中，需要根据业务粒度与最小时间/频率二维资源块、时间资源片、频率资源片的大小关系设计资源的分配方法。

优选的，还包括：

在网络中，时间域和频率域的资源形成网络中二维的资源块，可以用于适配网络业务；根据业务请求计算二维网络路由；依据路由为业务分配二维网络资源，更新网络数据库，以上三个步骤对于每次业务到达会重复执行，以实时的适配网络业务请求；面向智能电网中业务具有粒度范围大的特点，从时间域和频率域两个维度独立划分网络资源；在时间域主要通过全网时间同步技术使能的高速光开关进行快速光路切换，在频率域主要通过可变带宽光收发机进行灵活频谱宽度选择，这两个维度的资源划分是独立的，并且在一个网络中央控制器的控制下进行。

优选的，还包括：

在智能电网通信网的每个节点处均设置时间域、频率域的交换设备，时间域部署高速光开关，可以在时间同步系统的控制下精确的切换光路，频率域采用可变带宽光收发机和频谱选择开关；在每个节点设置高精度时间同步装置，时间同步精度至少达到10纳秒精度，全网统一管控的网络控制器可以精确的计算、划分网络资源。

优选的，还包括：

每个节点的时间域交换和频率域交换操作是独立的，并且可以在网络中心控制器的控制下进行协调，二维资源块的大小与业务请求带宽相关，具体的，每个资源块的大小均用一个0～1之间的小数表示，代表该资源块占该维度总资源的比例，那么，时间/频率二维资源块的大小应等于频率域资源块的大小与时间域资源块的大小的乘积。

优选的，还包括：

在频率域进行交换时，网络资源分配方法需要同时考虑时间域交换的时隙，在时间域进行交换时，网络资源分配方法同样也需要考虑频率域所分配的频谱槽，这是一个二维联合优化的过程，具体的，可将网络中的时频二维资源块表示为utf,t表示时间域的时隙序号，f表示频率域的频谱槽序号，则该方法需要考虑资源连续性限制，即在同一段链路上，为同一个业务所分配的时隙序号必须连续，为同一个业务所分配的频谱槽序号也必须连续；在同一个业务所穿越的多段链路上，不同链路所占用的频谱槽需要进行与链路长度相关的传输时间相等的移位，以保证每段业务在多段链路上可以连续进行传输。

优选的，还包括：

对于电力网中业务请求粒度小于时频二维资源块的业务，可以直接在路由路径上划分一个二维资源块；对于业务请求粒度大于时频二维资源块但是小于时间槽或者频谱槽粒度的，可以划分多个时频二维资源块或直接划分一个时间槽或者频谱槽，具体可根据所占用资源的多少选择占用网络资源最少的方式；对于业务请求粒度大于时间槽或者频谱槽粒度的，直接分配若干个时间槽或者频谱槽粒度，或可以分配更多数量的时频二维资源块，具体可根据所占用资源的多少选择占用网络资源最少的方式。

优选的，还包括：

在路由及资源分配计算完成之后，网络控制器将向涉及到的网络节点下发相关的路由及资源分配信令，采用串行建路的方式，当业务建立成功后，网络控制器会受到反馈信令，并同时刷新网络状态数据库。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

以上本发明提供的一种面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法，该方法面向智能电网中业务具有粒度范围大的特点，从时间域和频率域两个维度独立划分网络资源；在时间域主要通过全网时间同步技术使能的高速光开关进行快速光路切换，在频率域主要通过可变带宽光收发机进行灵活频谱宽度选择，这两个维度的资源划分是独立的，并且在一个网络中央控制器的控制下进行；时间域和频率域的资源形成网络中二维的资源块，可以用于适配网络业务；控制器中运行的时间/频率二维资源分配方法可以根据智能电网业务的需求按需分配合适的网络路由及链路资源，保证资源分配的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的资源分配方法流程图；

图2为时间/频率二维资源块示意图；

图3为智能电网中业务分布示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以下结合附图描述根据本发明实施例的面向智能电网业务的全光灵活粒度交换网络架构及方法。

在光网络中，网络频谱资源被在时间域和频率域划分为二维资源块，供数据传输使用；其中，频率域使用带宽可变光收发机以及频谱选择开关，可以灵活的分配频率资源，时间域使用高速光开关，可以在时间同步的基础上灵活分配变长时间片资源；时间资源块和频率资源块的分配是独立的。

在网络中，时间域和频率域的资源形成网络中二维的资源块，可以用于适配网络业务；根据业务请求计算二维网络路由，依据路由为业务分配二维网络资源，更新网络数据库，以上三个步骤对于每次业务到达会重复执行，以实时的适配网络业务请求；面向智能电网中业务具有粒度范围大的特点，从时间域和频率域两个维度独立划分网络资源；在时间域主要通过全网时间同步技术使能的高速光开关进行快速光路切换，在频率域主要通过可变带宽光收发机进行灵活频谱宽度选择，这两个维度的资源划分是独立的，并且在一个网络中央控制器的控制下进行。

在智能电网通信网的每个节点处均设置时间域、频率域的交换设备，时间域部署高速光开关，可以在时间同步系统的控制下精确的切换光路，频率域采用可变带宽光收发机和频谱选择开关；在每个节点设置高精度时间同步装置，时间同步精度至少达到10纳秒精度，全网统一管控的网络控制器可以精确的计算、划分网络资源。

每个节点的时间域交换和频率域交换操作是独立的，并且可以在网络中心控制器的控制下进行协调，二维资源块的大小与业务请求带宽相关，具体的，每个资源块的大小均用一个0～1之间的小数表示，代表该资源块占该维度总资源的比例，那么，时间/频率二维资源块的大小应等于频率域资源块的大小与时间域资源块的大小的乘积。

在频率域进行交换时，网络资源分配方法需要同时考虑时间域交换的时隙，在时间域进行交换时，网络资源分配方法同样也需要考虑频率域所分配的频谱槽，这是一个二维联合优化的过程，具体的，可将网络中的时频二维资源块表示为utf,t表示时间域的时隙序号，f表示频率域的频谱槽序号，则该方法需要考虑资源连续性限制，即在同一段链路上，为同一个业务所分配的时隙序号必须连续，为同一个业务所分配的频谱槽序号也必须连续；在同一个业务所穿越的多段链路上，不同链路所占用的频谱槽需要进行与链路长度相关的传输时间相等的移位，以保证每段业务在多段链路上可以连续进行传输。

对于电力网中业务请求粒度小于时频二维资源块的业务，可以直接在路由路径上划分一个二维资源块；对于业务请求粒度大于时频二维资源块但是小于时间槽或者频谱槽粒度的，可以划分多个时频二维资源块或直接划分一个时间槽或者频谱槽，具体可根据所占用资源的多少选择占用网络资源最少的方式；对于业务请求粒度大于时间槽或者频谱槽粒度的，直接分配若干个时间槽或者频谱槽粒度，或可以分配更多数量的时频二维资源块，具体可根据所占用资源的多少选择占用网络资源最少的方式。

在路由及资源分配计算完成之后，网络控制器将向涉及到的网络节点下发相关的路由及资源分配信令，采用串行建路的方式，当业务建立成功后，网络控制器会受到反馈信令，并同时刷新网络状态数据库。

以上对本发明所提供的一种面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。