基于wson网络考虑光损伤的最短路径计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光通信技术领域，具体设及基于WSON网络考虑光损伤的最短路径计算 方法。
【背景技术】
[0002] WSON网络是基于WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分复用）传送网的 ASON(Automatically Switched Optical化twork,自动交换光网络），通过将控制平面引 入波长网络，采用GMPLS(Generalized Multiprotocol Label Switching,通用多协议标志 交换协议)和路径计算单元等控制平面技术，实现波长路由的动态调度，实现波长调度的智 能化，提高WDM网络调度的灵活性和网络管理的效率。
[0003] 在WSON网络中，为了建立一条连接(采用某个波长的光通道），需要确定一条路由 (即要经过的链路和节点）。目前采用的路由和波长分配方案是基于路由扩展的控制模型， 在计算完路由并分配完波长后，触发信令模块，完成分布式资源预留过程，如果预留过程不 成功，则光路建立失败。
[0004] 在WDM网络中，光路能够建立成功，主要受到两个方面的影响：资源约束（如波长、 保护类型、交换类型、编码方式)和物理损伤约束。资源约束可W分解为光路所经过的节点 和链路是否满足运些约束，而物理损伤约束是一个累积的过程。在WDM网络中，如果不进行 光电转换和电信号再生，传输过程中的一些信号物理损伤便会累积起来，降低信号传输质 量，限制传输距离。运些信号物理损伤因素包括:光纤衰减、器件插损、放大器自发福射噪 声、色度色散、偏振模色散和偏振相关损耗。因此，如果要想进一步提高建路的成功率，还需 要将运些物理损伤累积量与可靠传输下对应的物理口限值进行比较，作为选择建路的标准 和依据。
[0005] 目前的最短路径算法只是考虑了资源约束，如传统的最短路径算法采用的是 Di Astra算法，在计算最短路径的过程中，判断路径所经过的节点和链路是否满足资源约 束，不满足的将会被排除在最短路径之外。但是物理损伤约束是一个累积的过程，只有计算 出了整条最短路径，才能准确的计算出整条光路的物理损伤，原有的Dijkstra算法已经无 法满足要求。
[0006] 由此可见，当需要考虑物理损伤对光路的影响时，需要对现有路由的波长与波长 分配进行改进，使计算得到的波长路径尽可能的能够满足物理损伤约束条件，W减少重复 路由的计算次数，提局建路成功率。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是传统的最短路径算法Dijkstra算法无法计算出满 足物理损伤约束的最短路径，从而影响建路成功率的问题。
[000引为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于WSON网络考虑 光损伤的最短路径计算方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤SI:在接收到路径请求后，根据基于路由扩展模型的物理损伤感知RWA模型， 使用KSP最短路径算法计算出从源节点到宿节点满足资源约束的K条最短路径；
[0010] 步骤S2:依次将上述K条最短路径的光损伤参数与光损伤参数的物理口限进行比 较；
[0011] 步骤S3:最后在光损伤参数的物理口限范围内选择一条满足路由约束的最优路 径；
[0012] 步骤Sl的具体步骤如下：
[0013] 步骤Sio 1:初始化两个路径集合A和B，最短路径集合A存放计算出的最短路径，候 选路径集合B存放计算出的候选路径；
[0014]步骤S102:使用传统的路由算法DiJkstra算法计算出源节点Ri到宿节点Rd之间的 一条最短路径Pi ={ Ri，化，R3，…，Rd }，将路径Pi放到最短路径集合A中；
[0015] 步骤S103:采用同样的方式计算出源节点Ri到宿节点Rd之间的前K条路径{Pi， P2,...，Pk};
[0016] 步骤S104:根据W下两个条件找到节点Ri到宿节点Rd之间满足W上两个条件的最 短路径，将该最短路径与当前路径Pk上从源节点化到节点Ri的路径拼接在一起构成路径Pw 的一条候选路径，并将其存放在候选路径集合B中；
[0017]条件一:该路径不能通过当前最短路径Pk上从源节点Ri到节点Ri之间的任何节点； 条件二:从节点Ri分出的边不能与之前找到的最短路径化，P2,…，Pk}上从节点Ri上分出的 边相同；
[0018] 步骤S105:从候选路径集合B中选择最短的一条作为路径Pk+i，并将其放到最短路 径集合A中；
[0019] 重复步骤S102-步骤S105,直到得到K条最短路径为止。
[0020] 在上述技术方案中，从所述候选路径集合B中选择最优的路径Wmetric最小为依 据。
[0021] 在上述技术方案中，所述光损伤参数包括信噪比0SNR、色度色散CD和偏振模色散 PMD。
[0022] 在上述技术方案中，所述信噪比OSNR的计算公式如下：
[0024] 其中，Pout(地)-101ogM为输出光功率，M为单根光纤中的最大波长数刷=IQgWZiD 为发送端OBA的增益;Fn= 为噪声指数;Ln为跨段衰耗；A N= l〇gW/ie X 1〇1 W/10。
[0025] 在上述技术方案中，所述色度色散CD的计算公式如下：
为光纤的色度色散系数，L 为光纤长度，所述色度色散CD可通过色散补偿光纤进行补偿。
[0027]在上述技术方案中，所述偏振模色散PMD的计算公式如下：
[002引公=X屈，其中，Dpmd为光纤系统的PM时旨数，L为光纤长度。
[0029] 本发明，在不需要重构路由计算核屯、算法的基础上，提高了建路成功率，降低了连 接阻塞率，提高了网络的服务质量，应用在WSON网络中，将产生较大的经济效益。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例提供的基于WSON网络考虑光损伤的最短路径计算方法流程 图；
[0031 ]图2为本发明实施例提供的基于路由扩展模型的物理损伤感知RWA模型；
[0032] 图3为本发明实施例提供的建立光通道时的物理拓扑图；
[0033] 图4为本发明实施例提供的OSNR产生的关键因素示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做出详细的说明。
[0035] 如图1所示，本发明提供的基于WSON网络考虑光损伤的最短路径计算方法包括W 下步骤：
[0036] 步骤Sl、在接收到路径请求后，根据基于路由扩展模型的物理损伤感知RWA (Routing and Wavelength Assignment,波长路由分配)模型，使用KSP最短路径算法计算 出从源节点到宿节点满足资源约束的K条最短路径。
[0037] 步骤S2、依次对上述K条最短路径进行物理损伤评估，即将上述K条最短路径的光 损伤参数与光损伤参数的物理口限进行比较。
[0038] 步骤S3、最后在光损伤参数的物理口限范围内选择一条满足路由约束（资源约束 和物理损伤约束)的最优路径。
[0039] 本发明中，基于路由扩展模型的物理损伤感知RWA(Routing and Wavelength Assignment,波长路由分配)模型如图2所示。
[0040] 路径由源节点A计算，使用KSP最短路径算法计算出满足资源约束的最优路径、次 优路径、次次优路径等，依次对运些路径进行物理损伤评估，最后选择一条满足路由约束 (资源约束和物理损伤约束)的最短路径，然后进行下一步的资源预留操作，具体方法如下： [0041 ]假定存在从源节点Ri到宿节点Rd的两条路径P= (Vi，V2,…，Vi)和q=(Ui，化，…， Uw),如果存在一个整数X满足W下4个条件：
[0042] (1)义<1，并且义<讯；
[0043] (2)Vi = Ui(0< i <x);
[0044] (3)Vx+i^Ux+i；
[0045] (4) (IW，Ux+2，…，Uw=Rd)是从IW到Rd的最短路径。
[0046] 贝嚇化，IW)为q相对于P的偏离边，Ux为q相对于P的偏离点，路径化W，IW，…，Uw = Rd)为q相对于P的最短偏离路径。
[0047] 初始化两个路径集合A和B，最短路径集合A存放计算出的最短路径;候选路径集合 B存放计算出的候选路径。首先使用传统的路由算法Dijkstra算法计算出源节点Ri到宿节 点Rd之间的一条最短路径Pi ={Ri，R2，R3，…，Rd }，将路径Pi放到最短路径集合A中，在计算出 了前K条路径{Pl，P2,…，Pk}后，计算路径Pw的过程如下：
[0048] 1.判断路径Pk相对于路径Pk-I的偏离路径，取偏离路径中除了宿节点Rd之外的每个 节点Ri做为可能的偏离节点，计算节点Ri到宿节点Rd之间的最短路径，在计算节点Ri到宿节 点Rd之间的最短路径时，需要满足W下两个条件:第一，为了保证无环，该路径不能通过当 前最短路径Pk上从源节点Ri到节点Ri之间的任何节点；第二，为了避免与之前找到的路径重 复，从节点Ri分出的边不能与之前找到的最短路径化，P2,…，Pk}上从节点Ri上分出的边相 同。
[0049] 2在找到了节点Ri到宿节点Rd之间满足W上两个条件的最短路径后，将该最短路径 与当前路径Pk上从源节点Ri到节点Ri的路径拼接在一起构成路径Pw的一条候选路径，并将 其存放在候选路径集合B中。
[0050] 3.从候选路径集合B中选择最短的一条作为路径Pk+i，并将其放到最短路径集合A 中，W上过程不断重复，直到得到K条最短路径为止。
[0051] KSP最短路径算法的时间花费主要体现在W下四点：第一，最短路径的计算，目前 使用的是Di jkstra算法，Di jks化a算法求解两节点间最短路径的时间花费为0(m+nlogn); 第二，每次插入新的候选路径需要的时间为0(1〇排）；第S，每条路径Pw最多包含n个节点， 因此求每个节点到目的节点的最短路径需要的时间为〇(n X (m+nlogn));第四，路径Pw最 多有n个候选路径，从中选择最短的路径需要的时间为0(n)。因此，KSP最短路径算法的时间 复杂度为〇(c(n)+K(n*(m+nlogn)+n+lo巧）），即(KKn(m+nlogn))。
[0052] 如图3所示的具体实施例中，为建立光通道时的物理拓扑图，链路的拓扑信息在全 网泛洪，每个节点都知道整个网络的拓扑及链路信息。假设每条链路都满足路由约束，算路 策略为metric(路径长度)最小，即从候选路径集合B中选择最优的路径Wmetric最小为依 据，假设K为5，即只需计算出5条最短路径。
[0053] 计算最短路径:源节点为A，宿节点为D，按照Di jkstra算法计算出源节点A到宿节 点D的最短路径为Pi= {A-B-C-D}，将路径Pi存放到最短路径集合A中。
[0054] 1、路径Pi无偏离路径，因此可选择源节点A、节点B和节点C作为偏离节点，计算出 相对于路径Pi的偏离路径。
[0055] 源节点A-宿节点D:排除A-B链路，计算出的偏离路径为化={A、E、B、C、D}，组合后 的候选路径为Ci= {A、E、B、C、D} ,metric值为化，将Cl存放到候选路径集合B中。
[0056] 节点B-宿节点D:排除源节点A和