一种光网络中的sdn控制器及物理损伤感知的rsa方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种软件定义光网络中的SDN控制器及物 理损伤感知的路由与频谱分配(RSA)方法。
【背景技术】
[0002] 随着光信号全光网络中的透明传输，光-电-光(OEO)转换器逐渐从光网络的核心 节点退出。由于没有再生器件，光域中的非理性器件和设备如光交叉连接器(0XC)、掺铒光 纤放大器(EDFA)等产生的色散、噪声和功率损耗等线性物理损伤以及信号间的非线性物理 损伤对光信号质量的劣化会降低光信号的传输质量(QoT);而且这种劣化将沿着光路不断 积累，最终导致光信号的误码率的升高，当QoT降低到用户需求值以下时，将无法保证业务 对传输质量的需求。RSA算法作为软件定义光网络中的光路资源分配技术，可以根据用户的 实际需求合理地分配对应不同光信号质量的光路资源。因此，在软件定义光网络中，如何在 控制平面中利用物理损伤感知的RSA算法规避物理损伤，提高传输信号的QoT，成为了软件 定义光网络的一个主要研究方向。
[0003] 另外，在光网络中，为了保证传输信号的质量，规避物理层损伤，在RSA分配过程中 通过设置保护带宽进而加大不同速率信号之间的距离，进行资源分配。低速率信号会对高 速率信号产生严重的交叉相位调制(XPM)损伤，当高速率信号由于受到物理损伤影响而不 能建立光路时，通过采用翻转复用技术，将高速率信号在源节点处拆分成若干低速率信号 进行传输，并在目的节点处将拆分的低速率信号进行汇合。从而避免物理层损伤，降低了连 接阻塞率。但是这种规避物理层损伤的方法会占用额外的频谱资源，造成资源利用率降低。
【发明内容】
[0004] 本发明主要目的是提供一种适用于软件定义光网络中的SDN控制器及物理损伤感 知的路由与频谱分配方法。该方法考虑通过对控制平面进行扩展，在SDN控制器中加入损伤 评估模块，较为全面地考虑物理层损伤，在为业务进行完路由和频谱分配过程后，进行传输 信号的质量判定，从而保证了Q〇T。
[0005] 为解决上述发明目的，本发明通过以下技术方案来实现。
[0006] -种光网络中的SDN控制器，包括流解析器、路径计算模块、损伤评估模块和流量 工程数据库；
[0007] 所述的流解析器接收外部业务请求，并从流量工程数据库中获取当前网络状态 后，将业务请求和当前网络状态发送至路径计算模块;流解析器接收损伤评估模块发来的 连接光路后，更新流量工程数据库的当前网络状态，并将连接光路以流条目的形式通过扩 展OpenFl ow协议对外输出；
[0008] 所述的路径计算模块根据当前网络状态为业务请求计算出K条光路，将K条光路根 据路径距离进行编号得到第1至第K条光路，将所有光路发送至损伤评估模块;其中，K为自 然数；
[0009]所述的损伤评估模块为光路计算物理层损伤，将满足物理层损伤要求且路径距离 最短的光路作为连接光路发送至流解析器。
[0010] 其中，所述的扩展OpenFlow协议具体为：在OpenFlow协议的Match Fields域添加 预设阈值，该预设阈值作为〇 P e n F1 〇 w协议的Ma t c h F i e I d s域的匹配规则。
[0011] 其中，所述的将K条光路根据路径距离进行编号得到第1至第K条光路，具体为:将K 条光路按照路径距离从小到大进行编号得到第1至第K条光路。
[0012] 其中，损伤评估模块为光路计算物理层损伤，将满足物理损伤要求且路径距离最 短的光路作为连接光路发送至流解析器，具体为:计算第1条光路的物理层损伤，并与预设 阈值比较，如果物理层损伤小于预设阈值，则将该光路作为连接光路发送至流解析器；否 贝1J，计算下一条光路的物理层损伤，将该物理层损伤与预设阈值比较，直至第K条光路，如果 第K条光路的物理层损伤大于等于预设阈值，则所有光路均不可用。
[0013] 其中，所述的损伤评估模块具体为:将放大自发辐射、串扰、偏振模色散、交叉相位 调制和四波混频折合成损伤模型，根据损伤模型计算第i条光路的物理层损伤;其中，ISi <K，损伤模型的计算公式为：
[0015] 其中，BER为误码率，
其中，M代表接收器灵敏度，且Μ=2ΒοΤ，Βο 为滤波器带宽，T是符号时间，单位是ps; P = nBrefT · OSNR，其中，η = 2，Bref = 12.5GHz，OSNR 是光?目噪比。
[0016] 一种光网络中物理损伤感知的RSA方法，该方法包括如下步骤：
[0017] (1)光网络接收到业务请求，将该业务请求与光网络的交换机中的所有流条目的 匹配域进行匹配，如果有流条目能与其匹配时，则结束流程；如果没有流条目与其相匹配， 则交换机向SDN控制器发送该业务请求；
[0018] (2) SDN控制器的流解析器接收交换机发送来的业务请求，并从流量工程数据库中 获取当前网络状态，将业务请求和当前网络状态发送至路径计算模块；
[0019] (3)路径计算模块根据当前网络状态，利用最短路径路由算法和首次命中频谱分 配算法为该业务请求分配路由和频谱资源，得到K条光路；
[0020] (4)将K条光路根据路径距离进行编号得到第1至第K条光路后，将第1至第K条光路 发送至损伤评估模块;其中，K为自然数；
[0021] (5)损伤评估模块对光路进行物理层损伤计算，并将满足物理层损伤要求且路径 距离最短的光路作为连接光路发送至流解析器；
[0022] (6)流解析器接收到连接光路后，更新流量工程数据库的当前网络状态，并将连接 光路以流条目的形式通过扩展OpenFlow协议发送至光网络的交换机；
[0023] 完成该业务请求的路由与频谱分配过程。
[0024] 其中，所述的步骤(4)中将K条光路根据路径距离进行编号得到第1至第K条光路 后，将第1至第K条光路发送至损伤评估模块，具体为:将K条光路根据路径距离从小到大进 行编号得到第1至第K条光路后，将第1至第K条光路发送至损伤评估模块。
[0025]其中，所述的步骤(5)中物理层损伤计算的公式为：
[0027] 其中，BER为误码率，
其中，M代表接收器灵敏度，且M= 2B〇T， Bo为滤波器带宽，T是符号时间，单位是ps ; P = nBrefT · OSNR，其中，η = 2，Bref = 12 · 5GHz， OSNR是光信噪比。
[0028]其中，所述的步骤(5)中损伤评估模块对光路进行物理层损伤计算，并将满足物理 层损伤要求且路径距离最短的光路作为连接光路发送至流解析器，具体为:损伤评估模块 对第1条光路进行物理层损伤计算，并与预设阈值比较，如果物理层损伤小于预设阈值，则 将该光路作为连接光路发送至流解析器;否则，计算下一条光路的物理层损伤，将该物理层 损伤与预设阈值比较，直至第K条光路，如果第K条光路的物理层损伤大于等于预设阈值，则 所有光路均不可用。
[0029] 其中，所述的步骤（6)中扩展OpenFlow协议具体为：在OpenFlow协议的Match Fields域添加预设阈值，该预设阈值作为OpenFlow协议的Match Fields域的匹配规则。
[0030] 本发明相比【背景技术】具有如下优点：
[0031] (1)本发明提供的SDN控制器通过对控制平面进行扩展，将损伤评估模块引入至 SDN控制器中，较为全面地考虑物理层损伤；
[0032] (2)本发明对SDN控制器南向接口OpenFlow协议的流条目的Match Fields规则进 行扩展，以完成在为业务进行完路由和频谱分配过程后，进行传输信号的质量判定，从而保 证了 QoT。
[0033] (3)本发明将计算好的K条光路通过SDN控制器中扩展的损伤评估模块进行传输质 量判断，以挑选出一条符合传输质量要求的光路，提高传输信号质量，降低阻塞率。
【附图说明】
[0034]图1是本发明的SDN控制器示意图；
[0035]图2是本发明的扩展OpenFlow协议示意图；
[0036]图3是本发明的路径配置过程图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0038]如图1所示，本发明的一种光网络中的SDN控制器，包括流解析器、路径计算模块、 损伤评估模块和流量工程数据库。图1所示的SDN控制器中只标出了与路径计算和损伤评估 相关的模块，其他没有调用的基本功能模块没有特别指出。本发明将多种物理层损伤，如放 大自发辐射、串扰、偏振模色散、交叉相位调制、四波混频等折合成损伤模型，构建成为损伤 评估模块。并将损伤评估模块引入至SDN控制器中，同时，为了支持对损伤评估模块结果的 判定，对SDN南向接口 OpenFlow协议的匹配规则进行了扩展。
[0039] 流解析器接收外部业务请求，并从流量工程数据库中获取当前网络状态后，将业 务请求和当前网络状态发送至路径计算模块;流解析器接收损伤评估模块发来的连接光路 后，更新流量工程数据库的当前网络状态，并将连接光路以流条目的形式通过扩展 OpenFlow协议发送至光网络中的带宽可变光交叉连接器;扩展OpenFlow协议示意图如图2， 扩展OpenFlow协议具体为：在OpenFlow协议的Match Fields域添加 BERthreshoid，该 BERthreshoid值作为OpenFlow协议的MatchFields域的匹配规则。
[0040] 路径计算模块根据当前网络状态为业务请求计算出K条光路，将K条光路根据路径 距离从小到大进行编号得到第1至第K条光路，将所有光路发送至损伤评估模块;其中，K为 自然数；
[0041] 损伤评估模块对第1条光路进行物理层损伤评估，判断物理层损伤是否在规定范 围内，如果物理层损伤小于预设阈值BERthreshcild，说明该光路的损伤效果不严重，不会对光 信号造成严重影响，该光路是可用的，将该光路作为连接光路发送至流解析器;否则，说明 该光路会严重影响传输光信号的质量，该光路是不可用的，则计算下一条光路的物理层损 伤，重复上面的损伤评估过程。若直到第K条光路都不满足损伤门限，则阻塞连接。本发明中 BERt