专利名称：可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法
技术领域：
本发明属于通信网络技术领域，特别涉及一种可重配置异类波带交换光网络动态多粒度 业务量疏导方法。
技术背景子波长级别业务量疏导又称业务量疏导，它是一种基于IP平面和波长平面的双层双粒度 业务量疏导方式，其中，子波长级别业务是指小于一整波长容量的较细粒度业务。子波长级别业务量疏导存在如下问题超过一整波长容量的业务无法被光路所承载，提 高了全网的业务阻塞率；近似一整波长容量的业务被光路承载后，该光路将无法再承载其他 业务，失去了业务量疏导的使用价值，并产生大量光路碎片，降低了全网资源利用率。随着 业务请求数的增加，可用波长数和OXC尺寸也会不断增加，提高了全网的运营成本。波长级别业务量疏导又称波带交换技术，它是一种基于波长平面和波带平面的双层双粒 度业务量疏导方式。随着网际网和多媒体业务的爆炸式增长，越来越多的波长被用于承载业 务，随着波长数的增加，普通光交叉连接器的尺寸和相关的控制管理费用大幅度增加，因此， 继续使用业务量疏导已经无法满足当前的网络应用。波带交换技术就是在这一应用背景下产 生的。它的主要思想就是把若干光路组合在一起形成波带，作为整体用一个端口进行交换传 输，它减少了传统波长级别交换的次数，进而减少了光交叉连接器的端口数。它存在的主要 问题是虽然可以降低全网光交叉连接端口数，并且高容量的波带可以承载较粗粒度的业务 连接请求，但是， 一些较细粒度的业务连接请求被承载后，可能造成一个波带内所承载的业 务数增加，虽然降低了全网的业务阻塞率，却消耗了 MG-OXC中大量的波带到波长和波长到 波带的具有解/复用功能的全光交叉端口。波带粒度越大，消耗的这类端口就越多。与此同时， 由于波带融合策略的限制，如果融合进同一波带的较细粒度业务不多，会造成相对较多的波 带碎片。两种技术相结合的多粒度业务量疏导可以克服上述问题，但是，如果将这种多粒度业务 量疏导应用在同类波带交换光网络中会出现新的问题假设所有的业务请求带宽均为一整波 长容量，考虑到降低业务阻塞率， 一些未被融合进波带的光路也不能直接被阻塞，因此，这 些光路就要单独在光纤中传输，如果节点结构均是MG-OXC，这些单独传输的光路复用到光 纤，或在光纤中下路，都毫无必要地经过了波带交叉连接层(waveBand cross Connect, BXC)， 消耗了波带到光路(waveBandToLightpath， BTL)和光路到波带(LightpathTo waveBand，LTB)的具有解/复用功能的全光交叉端口。 发明内容针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能有效降低业务阻塞率节省解复用器数的可 重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法。 为方便描述，对其中使用的符号和术语定义如下F表示物理拓扑节点集，节点号依次为(O， 1， 2…^-lh各节点同时配置普通光交叉连接器Ordinary-OXC和全光多粒度光交叉连接器MG-OXC。丄表示物理拓扑双向光纤链路集，对应边边号依次为(O， 1， 2…l丄l-lh 『表示每条光纤上的可用波长集，波长索引号依次为{0， 1， 2…l叫-lh 5表示每条光纤上的可用波带集，波带索引号依次为{1， 2…1^h G表示每个波带中所能携带的最大波长数，也称作波带粒度，本发明设所有波带的波带粒度均相同，并且有l『l—圳xG。r表示物理网络中各节点处的可用光收发器数。D表示物理网络中各节点处的可用解复用器数，也指一个节点与其他网络节点间最多能 够建立的波带通道数。此外， 一些重要的变量定义如下 物理网络拓扑中的一个物理节点。 『&:波长虚拓扑上的一个逻辑节点，对应物理网络拓扑中的物理节点x。 5K:波带虚拓扑上的一个逻辑节点，对应物理网络拓扑中的物理节点x。 巧波带平面6P^， (1^>^间)上的一个波带节点，对应物理网络拓扑中的物理节点X 。『/:波长平面『尸、，(bxG^:k《I『I-i)上的一个波长节点，对应物理网络拓扑中的物理节点;c。丄尸(『L,^):如果波长虚拓扑层上的逻辑节点『L和^%、.,之间存在一条可用剩余 带宽不为0的逻辑链路，那么，该条逻辑链路是一条两个端点分别为wc， ^fo的光路『7X5rOT,5&,,):如果在波带虚拓扑层上的逻辑节点5J^和S)^之间存在一条可用剩余 带宽不为O的逻辑链路，那么，该条逻辑链路是一条两个端点分别为src， cfet的波带通道7 S—丄户(rK孤,『F血)光路丄尸(『F、,c,『F血)上的可用剩余带宽。i^—『r(5F^,^^.,):波带通道『r(5^，BK必)上的可用剩余带宽。8用器数大于O，那么，在节点BF。和&。之间 存在一条波带虚链路Sn(BK，攻)。￡> °^,句第tl个到达的源、宿节点分别为"d的子波长级别业务。 "(J，J):第n个到达的源、宿节点分别为"d的波长级别业务。 iV7;:物理节点;c处的可用光收发器数。 A2^:物理节点;c处的可用解复用器数。 集合p中的元素个数。可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，具体步骤如下 步骤l:构建可重配置异类波带交换光网络，该网络中的所有光节点同时配置普通OXC 和全光多粒度OXC;步骤2:将一整波长容量设置为门限带宽，采用MGH-IGAG方法，大于门限带宽的波长 级业务，采用基于全光多粒度OXC的波带交换进行处理，如是已建立的波带通道，则利用第 l波带融合策略；如是新建立的波带通道，则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利 用第3波带融合策略，将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到 光纤进行传输；否则，阻塞该业务；小于门限带宽的子波长级业务，采用基于普通OXC的业 务量疏导进行处理，如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2疏 导策略，如是混合路径则利用第3疏导策略，将该上路的子波长业务疏导进光路，复用到光 纤进行传输；否则，阻塞该业务。
步骤2所述的基于联合疏导辅助图的异类波带光网络中的多粒度业务量疏导MGH-IGAG 方法，具体步骤如下步骤2-1:读取原始拓扑信息l，构造波长联合辅助图WIAG;读取原始网络拓扑信息2， 构造波带联合辅助图BIAG，构造IGAG;步骤2-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IGAG中的各图状态信息；步骤2-3:判断是否有业务请求，如果有则执行步骤2-4，否则结束；步骤2-4:判断业务是到达还是离开，如果业务到达，则执行步骤2-6，如果业务离开，则执行步骤2-5;步骤2-5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤2-4; 步骤2-6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，如果是子波长级业务，则执行步骤2-7;如果是波长级业务，则执行步骤2-9;步骤2-7:如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏 导策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在igag的wiag中进行选路；步骤2-8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤2-ll;如果失败则执行步骤2-12;步骤2-9:如是已建立的波带通道，则利用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道， 则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业 务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光纤进行传输；在igag的biag中进行选 路；步骤2-10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤2-11，否则执行步骤2-12;步骤2-ll:分配相应业务资源，根据第l光路疏导策略、第2光路疏导策略、第3光路 疏导策略、第l波带融合策略、第2波带融合策略或第3波带融合策略计算端口成本，在等 待离开事件序列中产生该离开事件；步骤2-12:拒绝业务连接请求。步骤2-11所述的根据第1光路疏导策略、第2光路疏导策略、第3光路疏导策略、第1 波带融合策略、第2波带融合策略或第3波带融合策略计算端口成本，具体公式如下第l疏导策略是指利用已建立的光路，分为两种情况。利用一个已建立光路疏导业务， 即单跳疏导；利用多个已建立光路疏导业务，即多跳疏导。 利用第1光路疏导策略计算端口成本公式如下.-0,〃<2(1)(2)(3)(4)1, & #, 乂 = / +1o，a "乂，y =其中，义,表示级联光路上第i条光路的波长；A表示级联光路上第(i+l)条光路的波长；^为级联光路的总跳数；"为布尔型变量，如果级联光路的总跳数不小于两跳，则为多跳疏导，/ 等于1，否则为单跳疏导，"等于0; n表示依次比较相邻两光路波长，而两波长不同的次数；6^ 表示一个用于波长变换的^y端口成本。第2疏导策略是指利用新建立的光路疏导业务，此时需要耗费新建光路两个端点处的光收发器。利用第2光路疏导策略计算端口成本公式如下:Col = 2x//xOOO(5)其中， 〃表示该光路的最优波长路径跳数；^^表示一个全光交叉端口成本，由于低速业 务流上/下路是采用光收发器中的光电技术，因此，不需要计算解/复用端口。从公式(5)可知，建立一条新光路所消耗的全光交叉传输端口成本与该光路的最优波长 路径跳数成正比，即光路的最优波长路径越短，消耗的端口成本就越低。但最优波长路径不 一定就是跳数最少的路径，而是消耗物理链路总代价最低的路径。因此，还要计算该光路的 最优波长路径所消耗的物理链路总代价 0^///"^0)3"从而得到联合代价 cos/ = /oto////^cos"CoW。。。，作为该光路在虚拓扑上的边权重。这样利用第l疏导策略或第 3疏导策略进行多跳疏导时，会选到最佳的级联光路，使消耗的全光交叉端口成本和物理链 路成本都不会太高。第3疏导策略是指利用连续波长链路和已建立光路所构成的混合路径疏导业务，利用 第3光路疏导策略计算端口成本公式如下AM TV /=1 A=l0，//<2'l，zl,. # = /+1o，4 = u = z.+ii,当前光路段为新建(6)(7)(8)(9)、0，当前光路段为已建其中，义,表示混合路径上第i个光路段的波长；A表示混合路径上第(i+1)个光路段 的波长；//为混合路径的总跳数；/ 为布尔型变量，如果混合路径的总跳数不小于两跳，则 为多跳疏导，"等于l，否则为单跳疏导，P等于O; /^为第A个光路段的最优波长路径跳数；yV为混合路径可以分成的光路段总数；0￡0><^1仍..^求得的是此策略下消耗的OEO端/=1口总数；2xOOOx《w/^求得的是此策略下消耗的全光交叉传输端口总数。第l融合策略是指利用已建立的波带通道，分为两种情况利用一个已建立波带通道融合业务，即单跳融合，也称作端端融合策略；利用多个已建立波带通道融合业务，即多跳 融合，也称作相同子路径融合策略。利用第l波带融合策略计算端口成本公式如下 端口成本CoW。。。的计算公式如下
Co《0 =2xOO<9 (10)
其中，0 (9表示一个全光交叉端口成本，所消耗的两个OOO端口分别为波长业务"(s，力 从节点s复用到波带通道所消耗的WTB端口和在节点^从波带通道中被解复用所消耗的BTW 端口。
端口成本C0W。e。计算公式如下
Co《0=0￡:c>x" ai)
"="i ( 13 )
《=
1,5, ^J = / + l
其中，A表示级联波带通道上第i条波带通道的波带；^表示级联波带通道上第 条波带通道的波带； 〃为级联波带通道的总跳数；y 为布尔型变量，如果级联波带通道的总 跳数不小于两跳，则为多跳融合，/J等于l，否则为单跳融合，P等于O; n表示依次比较相 邻两波带通道波带，而两波带不同的次数；Q叨表示一个用于波带变换的^y端口成本。
第2融合策略是指利用新建立的波带通道融合业务，也是单跳融合(端端融合策略)， 利用第2波带融合策略计算端口成本公式如下
CosUx(7/ + l)x<9<90 (5)
其中，//表示该波带通道的最优波带路径跳数；ow表示一个全光交叉端口成本，这里消 耗的000端口包括全光交叉传输端口和wtb/btw全光端口 。
第3融合策略是指利用连续的波带链路和已建立波带通道组成的混合路径融合业务，
利用第3波带融合策略计算端口成本公式如下.-
1 W CoW。。。+卿=0￡6>x Z a .〃 + 2xOOOx Z +2x00(9 (16)
/=1 H<formula>formula see original document page 13</formula> (17)
fl，当前波带通道段为新建 lo，当前波带通道段为已建
山氺、丄屮、=屮 、，_一 (19)
其中，《表示混合路径上第i个波带通道段的波带；A表示混合路径上第(Wl)个波 带通道段的波带；^为混合路径的总跳数；"为布尔型变量，如果混合路径的总跳数不小于 两跳，则为多跳融合，P等于l，否则为单跳融合，P等于0; T^为第A个波带通道段的最
优波带路径跳数；/V为混合路径可分成的波带通道段数；0五Ox^^^^"求得的是此策略下
/=1
消耗的0E0端口总数；2xOOOx《^/^求得的是此策略下消耗的全光交叉传输端口总数；
2xOOO求得的是此策略下消耗的全光WTB/BTW解复用端口总数。
一种可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，包括如下步骤 步骤4-1:构建可重配置异类波带交换光网络，该网络中的所有光节点同时配置普通OXC 和全光多粒度OXC;
步骤4-2:将一整波长容量设置为门限带宽，采用IMGH-IGAG方法，大于门限带宽的 波长级业务，采用基于全光多粒度OXC的波带交换进行处理，如是已建立的波带通道，则利 用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道，则利用第2波带融合策略；如是混合路径， 则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复 用到光纤进行传输；将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光 纤进行传输；否则，通过独立光路传输该业务；小于门限带宽的子波长级业务，采用基于普 通OXC的传统业务量疏导进行处理，如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光 路则利用第2疏导策略，如是混合路径则利用第3疏导策略，将该上路的子波长级业务疏导 进光路，复用到光纤进行传输；否则，阻塞该业务。
步骤4-2所述的IMGH-IGAG方法包括如下步骤
步骤5-1:读取原始拓扑信息1，构造波长联合辅助图WIAG和独立波长平面；读取原 始网络拓扑信息2，构造波带联合辅助图BIAG，从而构造改进后的IGAG;其中，原始拓扑 信息1是指其各边带宽为一整波长容量；原始网络拓扑信息2是指其各边带宽为 整波长容量承G;
步骤5-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新改进后的IGAG中的各图状态信息；
步骤5-3:判断是否有业务请求，如果有执行步骤5-4，否则结束；
步骤5-4:判断业务是到达还是离开，如果是业务到达则执行步骤5-6，否则执行步骤
5-5;
步骤5-5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤5-2;
步骤5-6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，如果是子波 长级业务执行步骤5-7，如果是波长级业务则执行步骤5-9;
步骤5-7:如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏 导策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在IGAG的WIAG中进行选路；
步骤5-8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤5-13，选路失败则执行步骤5-14;
步骤5-9:如是已建立的波带通道，则利用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道， 则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，在IGAG的BIAG中 进行选路；
步骤5-10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤5-13，否则执行步骤5-ll; 步骤5-ll:在独立波长平面上选路；
步骤5-12:判断选路是否成功，选路成功则执行步骤5-13，否则执行步骤5-14; 步骤5-13:分配相应业务资源，在等待离开事件序列中产生该离开事件，执行步骤5-2;
步骤5-14:拒绝业务连接请求。
步骤5-ll所述的独立波长平面，分配原则如下
(7:
『—5xG
2
2
0, fF S vravewcfex S『+
2
-1
(20)
其中，wmw'wcfex为波长平面索引号；[]为取整符号，将符号内的数转换成不大于该数的 最大整数；当o"4时，波长索引号对应的波长平面用于独立光路对波长级别业务的传输；当
cr-0时，波长索引号对应的波长平面用于子波长级业务的疏导。
从式(20)可知，IMGH-IGAG算法为了达到与MGH-IGAG同样的业务量疏导性能，多使用
了
木、〉
波长平面来疏导子波长级别业务，其波长索引号依次为
之间的整数。当波带粒度增加，可用波带数等其他约束条件一定时，疏导波长级别业务可以降低全网平均阻塞率，并且，随着G的增加，
也会相应减小，即IMGH-IGAG比
MGH-IGAG多消耗的那部分波长数在减少。
有益效果可重配置异类波带交换光网络，网络光节点同时配置普通OXC和全光多粒度0XC。传统只配置全光多粒度OXC的光网络，对于子波长级业务的疏导也需要经过解复用器，造成端口的浪费。本发明同时配置普通OXC和全光多粒度OXC,使子波长级业务通过普通0XC直接融入光路，从而节省了解复用器数，使总成体降低。但是有MGH-IGAG方法对于不满足波带融合策略的业务直接阻塞，增加了业务阻塞率，故提出IMGH-IGAG方法，采用独立光路传输无法融合进波带的波长级业务，达到降低了业务阻塞率的目的。
图1、为本发明实施例初始的联合疏导辅助图IGAG，其中图l(a)表示物理拓扑，图l(b)表示根据物理拓扑所得的初始的IGAG;
图2、为本发明实施例具有多跳疏导能力的Ordinary-OXC节点结构；图2中，上面是波长交叉矩阵I ，下面是疏导矩阵II 。本地上路低速业务流9进入疏导矩阵n，经光发送器7进入波长交叉矩阵I ，通过复用器3后输出，其中4表示输出光纤1，5表示输出光纤2， 6表示输出光纤3;输入光纤1经解复用器2进入波长交叉矩阵I ，经光接收器8进入疏导矩阵n,输出本地下路低速业务流10;
图3、为本发明实施例具有多跳融合能力的全光MG-OXC节点结构；图3中，最上面是光纤交叉矩阵III,下面依次是波带变换单元IV，波带交叉矩阵V，波长变换单元VI和波长交叉矩阵I 。本地上路波长业务7进入波长交叉矩阵I ，经波长到波带复用器6后，进入波带交叉矩阵V，经波带到光纤复用器3后进入光纤交叉矩阵后输出III后输
出。输入光纤进入光纤交叉矩阵ni后，经光纤到波带解复用器4后进入波带交叉矩阵v，经波
带到波长解复用器5后，进入波长交叉矩阵I，最后通过输出光纤l、输出光纤2…输出光纤n输出。波带变换单元IV与波带交叉矩阵V连接，实现本地上、下路业务的波带变换功能，波长变换单元VI与波长交叉矩阵I相连，实现本地上、下路业务的波长变换功能。
图4、为本发明实施例支持MGH机制的基于辅助图方法MGH-IGAG流程图5、为本发明实施例MGH-IGAG方法示意图6、为本发明实施例改进的Ordinary-0XC节点结构；
图6中，上面的是波长交叉矩阵I,下面的是疏导矩阵II。本地上路的低速业务流l进
入疏导矩阵II，经光发送器9进入波长交叉矩阵I ，本地上路的未融合进波带的波长业务7说明书第10/15页
直接进入波长交叉矩阵I，后经复用器3，在输出光纤1和输出光纤2中输出。输入光纤l
和输入光纤5经解复用器2进入波长交叉矩阵i ，后经光接收器io进入疏导矩阵n后输出，
本地下路的未融合进波带的波长业务8直接输出。
图7、为本发明实施例初始的改进联合疏导辅助图；图8、为本发明实施例IMGH-IGAG算法流程图；图9、为5X5网格型网络示意图；图10、为NSFNET网络示意图11 (a)、为本发明实施例在W=10时MGH-IGAG与IAG方法性能比较示意图11 (b)、为本发明实施例在W=12时MGH-IGAG与RA-IAG方法性能比较示意图12(a)、为本发明实施例在W=10时MGH-IGAG与HGA方法性能比较示意图12(b)、为本发明实施例在W=12时MGH-IGAG与HGA方法性能比较示意图13(a)、为本发明实施例在W=10时MGH-IGAG与IMGH-IGAG方法性能比较示意图13(b)、为本发明实施例在W=12时MGH-IGAG与IMGH-IGAG方法性能比较示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。
首先构建可重配置异类波带交换光网络，将该网络中的所有光节点同时配置普通oxc和
全光多粒度OXC。在已知网络节点结构和节点间连通情况下，构建联合疏导辅助fe(IntegratedGrooming Auxiliary Graph, IGAG),如图1所示。图l中(a)是一个具有六节点，七条双向光纤链路的物理拓扑。其中问=2， G=2， |『|=6， T=2， D=2。波长和波带平面索引号的分配遵循以下原则波带内的波长分配遵守顺序分配原则，即给定某一波带平面索引号A，l&、问，则该波带内的波长索引号依次为MVo。，W(,—,)C+1,...,W。—，。其余(1『卜1外G)个波长用来疏导子波长级别业务，它们的波长索引号依次为W毕，W乖 …，MV卜,。对于该图中的波带平面万i^和召尸A，可以携带波长的索引号分别为(W。,V^和(M/2,M^。
图l中(b)是根据物理拓扑所得到的初始IGAG，包括由波带虚拓扑层和波带分层图所组成的波带联合辅助图(waveBand Integrated Auxiliary Gr邻h， BIAG)以及由波长虚拓扑层和波长分层图所组成的波长联合辅助图(Wavelength Integrated Auxiliary Graph, WIAG)。
波带虚拓扑层(waveBand Virtual Topology Layer, BVTL)是一个单层图，图中每一个逻辑节点对应物理网络拓扑中的一个物理节点，两个逻辑节点间的链路表示一条具有可用剩余带宽的巳建波带通道。逻辑节点旁边的数字表示相应物理节点;c处的可用解复用器数。
波带分层图(waveBand Layered Graph, BLG)由没有使用过的波带链路构成。在波带分层图中，将选路与波带分配统一考虑， 一次性解决选路与波带分配RBA问题。该分层图将物理拓扑转化为间个互不相邻的子图，每个子图都对应一个特定的波带索引号及，1&'^S卜称为波带平面B尸丄,。
如果物理节点:c处的可用解复用器数大于0，则可在万R与各波带平面上的对应波带节点巧之间用波带虚链路进行连接，构成一个用于波长级业务疏导的BIAG。
波长虚拓扑层(Wavelength Virtual Topology Layer, WVTL)是一个单层图，图中每一个逻辑节点对应物理网络拓扑中的一个物理节点，两个逻辑节点间的链路表示一条具有可用剩余带宽的已建光路。逻辑节点『^旁边的数字表示相应物理节点x处的可用光收发器数。
波长分层图(Wavelength Layered Graph, WLG)由没有使用过的波长链路构成。在波长分层图中，可以将选路与波长分配统一考虑， 一次性解决选路与波长分配RWA问题。该分层图将物理拓扑转化为(1『卜IB卜G)个互不相邻的子图，每个子图都对应一个特定的波长索引号W, SxGSK^I-1，称为波长平面WPZ,。
如果物理节点JC处的可用光收发器数大于0，则可在『K与各波长平面上的对应波长节点『/之间用波长虚链路进行连接，构成一个用于子波长级业务疏导的WIAG。
图2为本发明实施例具有多跳疏导能力的0rdinary-OXC节点结构，其中各部分分别表示
1:输入光纤；2:解复用器；3:复用器；4:输出光纤l; 5:输入光纤2; 6:输出光纤2;7:光发送器；8:光接收器；9:本地上路低速业务流；10:本地下路低速业务流；I :波长交叉矩阵；II:疏导矩阵。
图2中，上面是波长交叉矩阵I，下面是疏导矩阵II。本地上路低速业务流9进入疏导
矩阵II，经光发送器7进入波长交叉矩阵I ，通过复用器3后输出，其中4表示输出光纤1，5表示输出光纤2， 6表示输出光纤3;输入光纤1经解复用器2进入波长交叉矩阵I ，经光
接收器8进入疏导矩阵II ，输出本地下路低速业务流10;
图3为本发明实施例具有多跳融合能力的全光MG-0XC节点结构，其中，各部分分别表示l输入光纤l，输入光纤2…输入光纤n; 2:输出光纤l，输出光纤2…输出光纤n; 3:波带到光纤复用器；4:光纤到波带解复用器；5:波带到波长解复用器；6:波长到波带复用器；7:本地上路波长业务；8:本地下路波长业务；I:光纤交叉矩阵；II:波带变换单元；III:波带交叉矩阵；IV:波长变换单元；V:波长交叉矩阵。
图3中，最上面是光纤交叉矩阵III，下面依次是波带变换单元IV，波带交叉矩阵V，波长变换单元VI和波长交叉矩阵I 。本地上路波长业务7进入波长交叉矩阵I ，经波长到波带复
用器6后，迸入波带交叉矩阵V，经波带到光纤复用器3后进入光纤交叉矩阵后输出ffl后输出。输入光纤进入光纤交叉矩阵III后，经光纤到波带解复用器4后进入波带交叉矩阵V，经波带到波长解复用器5后，进入波长交叉矩阵I，最后通过输出光纤l、输出光纤2…输出光纤n输出。波带变换单元IV与波带交叉矩阵V连接，实现本地上、下路业务的波带变换功能，波长变换单元VI与波长交叉矩阵I相连，实现本地上、下路业务的波长变换功能。
图4为支持异类波带交换光网络中的多粒度业务疏导MGH机制的基于辅助图方法MGH-IGAG的流程图，具体步骤如下 '
步骤l:读取原始拓扑信息l，构造波长联合辅助图WIAG;读取原始网络拓扑信息2，构造波带联合辅助图BIAG，构造IGAG;其中原始网络拓扑信息1是指，各边带宽为一整波长容量；原始网络拓扑信息2是指各边带宽为一整波长容量承G;
步骤2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IGAG中的各图状态信息；
步骤3:判断是否有业务请求，如果有则执行步骤4，否则结束；
步骤4:判断业务是到达还是离开，如果业务到达，则执行步骤6，如果业务离开，则执行步骤5;
步骤5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤4;步骤6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，5卩果是子波长级业务，则执行步骤7;如果是波长级业务，则执行步骤9;
步骤7:如是己建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏导
策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在IGAG的WIAG中进行选路；
步骤8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤ll;如果失败则执行步骤12;步骤9:如是已建立的波带通道，则利用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道，则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业
务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光纤进行传输；在IGAG的BIAG中进行选路;
步骤10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤ll,否则执行步骤12;
歩骤ll:分配相应业务资源，根据第l光路疏导策略、第2光路疏导策略、第3光路疏
导策略、第l波带融合策略、第2波带融合策略或第3波带融合策略计算端口成本，在等待离开事件序列中产生该离开事件；步骤12:拒绝业务连接请求。
MGH-IGAG方法举例如图5所示。根据实际网络构造IGAG，假设子波长级业务带宽为
OC-12，波长级业务带宽为OC-48，波带粒度为2。依次到达的业务为D,。(5-3)，化(4-3),
"(3-1)， Z):(5-3)， A。(5—1)， A:(4-3)， A。(1-3)和A1(4-3)。首先，判断到达业务的种类
18如果业务属于子波长级业务，则在WIAG中进行选路计算；如果业务属于波长级业务，则在 BIAG中进行选路计算。
如图5 (b)所示，假设为业务Z),。(5-3)在『尸h上计算得到最优波长路径^ -W6-^ ， 为业务化(4-3)在朋A上计算得到最优波带路径《-《-《-《，为业务^(3-1)在『尸丄5上 计算得到最优波长路径『/ -『52 -『5'，为业务D;(5-3)在万Pi^上计算得到最优波带路径
《-《。随后更新IGAG，从^PZ4和『尸h上删除最优波长路径所经过的所有波长链 路，从5PA和B户i^上删除最优波带路径所经过的所有波带链路，并在WVTL上添加光路 Z (Wy5，WV3)和LP(^T3，^)，在BVTL上添加波带通道^TCSJ^， 5K3)和『7X5^,5^)。由 于每添加一条新建光路都要消耗两个端点处的光收发器，因此，at5， at^和at;将各自更新 为l， 0， 1。由于iVT,O,则将波长虚链路『PX(『K，『/),『PX(『K,恥3)从WIAG中删除。 由于每添加一条波带通道都要消耗两个端点处的可用解复用器数，因此，iVA， A^和7VA将 各自更新为l， 0， 1。由于A^^，则将波带虚链路BPX(5^5f), SF"5^，《)从BIAG中删 除。对于业务仅(5-l)，能够在WVTL上找到一个两跳的级联光路^-fFF3-^K，那么， 朋—丄尸(『^,酽F3)，朋—Z^(W^,Wj)均更新为OC-24。由于已建光路不消耗光收发器，因 此，不必更新端点处的可用光收发器数。对于业务D〗(4-3)，能够在BVTL上找到一个单跳 的己建波带通道盯05「4,5「3)，那么，/^ —『r(S^，5r3)更新为OC-0，及5 —『7(万75,5^)更 新为oc-48。由于已建波带通道不需要消耗可用解复用器数，因此，不必更新端点处的可用 解复用器数。此时，更新后的IGAG如图5 (c)所示。■ .
对于业务汉(l-3)，假设能够找到一个混合路径『k -附_附-- wk ，该混合路径包
括在『/仏上的连续波长链路恥1 -恥5以及光路丄尸(『^,『pg ，因此，要将波长链路取1 -『55
从WT丄5中删除，在WVTL上添加光路丄尸(W^，WT5)，则朋—朋—L尸(『^,P^3)，
at;， m;依次更新为oc-36，oc-i2，o,o。由于m;:o， m^o，则将波长虚链路『k丄(『^,《)，
fFK丄(『F5,『/)，『FL(『K ， ^)和『FL(『K, W)从WIAG中删除。对于业务U(4 -3)，同样 能够找到一个混合路径B^ -《-《--SF3 ，该混合路径包括在S尸A上的连续波带链路 《-Bf以及波带通道^T(万^,5F》，因此，要将波带链路《-《从B尸A中删除，在BVTL 上添加波带通道『7\^^,8。，则JVA， Mi， —『7X5^4,5^)'朋—肝(S^,5。依次 更新为0, 0， OC-48， OC-0。由于7VDf0， Mi=0，则将波带虚链路5PX(万^，《)，.￡^(5^，524)， 石rz(5&,万"和万r丄CBK5,^)从BIAG中删除。此时，更新后的IGAG如图5 (d)所示。 图6为本发明实施例改进的Ordinary-0XC节点结构；其中各部分分别表示1:输入光
纤l; 2:解复用器；3:复用器；4:输出光纤l; 5:输入光纤2; 6:输出光纤2; 7:本地上路的未融合进波带的波长业务；8:本地下路的未融合进波带的波长业务；9:光发送器； 10:光接收器；11:本地上路的低速业务流；12:本地下路的低速业务流；I :波长交叉矩 阵；II:疏导矩阵。
图6中，上面的是波长交叉矩阵i，下面的是疏导矩阵n。本地上路的低速业务流l进
入疏导矩阵II，经光发送器9进入波长交叉矩阵I ，本地上路的未融合进波带的波长业务7 直接进入波长交叉矩阵I,后经复用器3，在输出光纤1和输出光纤2中输出。输入光纤l
和输入光纤5经解复用器2进入波长交叉矩阵I ，后经光接收器10进入疏导矩阵II后输出，
本地下路的未融合进波带的波长业务8直接输出。
图7为本发明实施例初始的改进联合疏导辅助图。 IMGH-IGAG方法流程图如图8所示，具体步骤如下-
步骤l:读取原始拓扑信息l，构造波长联合辅助图WIAG和独立波长平面；读取原始网 络拓扑信息2，构造波带联合辅助图BIAG，从而构造改进后的IGAG;其中，原始拓扑信息1 是指其各边带宽为一整波长容量；原始网络拓扑信息2是指其各边带宽为一整波长容量力G;
步骤2:分配或释放相应业务资源后，实时更新改进后的IGAG中的各图状态信息；
步骤3:判断是否有业务请求，如果有执行步骤4，否则结束；
步骤4:判断业务是到达还是离开，如果是业务到达则执行步骤6，否则执行步骤5; 步骤5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤2; 步骤6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，如果是子波长 级业务执行步骤7，如果是波长级业务则执行步骤9;
步骤7:如是己建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏导 策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在IGAG的WIAG中进行选路；
步骤8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤13，选路失败则执行歩骤14;
步骤9:如是已建立的波带通道，则利用第1波带融合策略；如是新建立的波带通道， 则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，在IGAG的BIAG中进 行选路；
步骤10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤13，否则执行步骤ll; 步骤ll:在独立波长平面上选路；
步骤12:判断选路是否成功，选路成功则执行步骤13，否则执行步骤14;
步骤13:分配相应业务资源，在等待离开事件序列中产生该离开事件，执行步骤2;
步骤14:拒绝业务连接请求。
20图9是基于5X5网格型网络，包括25个节点，50条链路；图10为NSFNET网络，包括
14个节点，21条链路。
图ll(a)和图ll(b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，MGH-IGAG与
RA-IAG方法在消耗总全光交叉端口成本性能上的比较，其中，横坐标表示业务达到率，纵坐
标表示平均总全光端口成本百分比。图11 (a)中各参数的取值分别为W=10， B=2， T-6，
D=6,G=4;图11 (b)中各参数的取值分别为W=12， B=2， T=6， D=6， G=4。 MGH-IGAG将用
比RA-IAG多出的2个和4个波长来疏导子波长级别业务。从图中可以看出，MGH-IGAG要
比RA-IAG节省近50。/。的全光交叉端口成本(数)。这是因为，在波带粒度固定时，RA-IAG
算法中的波带通道能够承载更多的低速业务流(子波长级业务)，从而要比MGH-IGAG消耗
更多的具有BTW/WTB解复用功能的全光交叉端口 。
图12 (a)和图12 (b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，MGH-IGAG 与HGA方法在消耗总全光交叉端口成本性能上的比较，其中，横坐标表示业务到达率，纵坐 标表示平均总全光端口成本。图12 (a)中各参数的取值分别为W=10，B=2，T=6，D=6,G=4; 图12 (b)中各参数的取值分别为W=12,B=2，T=6,D=6,G=4。从图中可以看出，MGH-IGAG要 比HGA同样节省近50。/。的全光交叉端口成本(数)。这是因为，对于HGA算法，将若干低速业 务流疏导进光路后，该光路则要与其他光路进一步复用成波带才能通过光纤进行传输。因此， 要比MGH-IGAG无谓消耗更多的具有BTL/LTB解复用功能的全光交叉端口 。
图13 (a)和图13 (b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，MGH-IGAG
与IMGH-IGAG方法在平均阻塞率性能上的比较，其中横坐标表示业务到达率，纵坐标表示平 均阻塞率。图13 (a)中各参数的取值分别为W=10， B=2， T=6, D=6, G=4;图13 (a)中各参数
的取值分别为W=12， B=2， T=6, D=6， G=4。 IMGH-IGAG将用比MGH-IGAG方法多出的
10-2x4
:1
水
和
12 — 2x4
=2-「波长来进行独立光路传输，而这些独立光路可用来承载MGH-IGAG中被阻
一 =,、〉
2
塞的波长业务，从而比MGH-IGAG呈现更低的业务阻塞率。除此之外，可从图中看出，随着可 用波长数的增加，IMGH-IGAG在降低业务阻塞率方面的性能优势愈加明显。
2权利要求
1、一种可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，其特征在于包括如下步骤步骤1构建可重配置异类波带交换光网络，该网络中的所有光节点同时配置普通OXC和全光多粒度OXC；步骤2将一整波长容量设置为门限带宽，采用MGH-IGAG方法，大于门限带宽的波长级业务，采用基于全光多粒度OXC的波带交换进行处理，如是已建立的波带通道，则利用第1波带融合策略；如是新建立的波带通道，则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光纤进行传输；否则，阻塞该业务；小于门限带宽的子波长级业务，采用基于普通OXC的业务量疏导进行处理，如是已建光路，则利用第1光路疏导策略；如是新建光路则利用第2疏导策略，如是混合路径则利用第3疏导策略，将该上路的子波长业务疏导进光路，复用到光纤进行传输；否则，阻塞该业务。
2、 根据权利要求1所述的可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，其特征 在于步骤2所述的MGH-IGAG方法步骤如下步骤2-1:读取原始拓扑信息l，构造波长联合辅助图WIAG;读取原始网络拓扑信息2， 构造波带联合辅助图BIAG，从而构造IGAG;步骤2-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IGAG中的各图状态信息；步骤2-3:判断是否有业务请求，如果有则执行步骤2-4，否则结束；步骤2-4:判断业务是到达还是离开，如果业务到达，则执行步骤2-6，如果业务离开， 则执行步骤2-5;步骤2-5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤2-4; 步骤2-6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，如果是子波 长级业务，则执行步骤2-7;如果是波长级业务，则执行步骤2-9;步骤2-7:如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏 导策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在IGAG的WIAG中进行选路；步骤2-8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤2-11;如果失败则执行步骤2-12; 步骤2-9:如是己建立的波带通道，则利用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道， 则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光纤进行传输；在IGAG的BIAG中进行选路；步骤2-10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤2-11，否则执行步骤2-12;步骤2-11:分配相应业务资源，根据第l光路疏导策略、第2光路疏导策略、第3光路 疏导策略、第l波带融合策略、第2波带融合策略或第3波带融合策略计算端口成本，在等 待离开事件序列中产生该离开事件；步骤2-12:拒绝业务连接请求。
3、根据权利要求2所述的可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，其特征 在于步骤2-11所述的第1光路疏导策略、第2光路疏导策略、第3光路疏导策略、第1波 带融合策略、第2波带融合策略或第3波带融合策略计算端口成本，具体公式如下① 利用第1光路疏导策略计算端口成本公式如下<formula>formula see original document page 3</formula> (1)<formula>formula see original document page 3</formula>(2) <formula>formula see original document page 3</formula>(3) <formula>formula see original document page 3</formula>(4)式中义,表示级联光路上第i条光路的波长；^表示级联光路上第(i + l)条光路的波 长；//为级联光路的总跳数；"为布尔型变量，如果级联光路的总跳数不小于两跳，则为多 跳疏导，y5等于l，否则为单跳疏导，P等于O; n表示依次比较相邻两光路波长，而两波长 不同的次数；6i叨表示一个用于波长变换的61^端口成本；② 利用第2光路疏导策略计算端口成本公式如下-<formula>formula see original document page 3</formula> (5)式中^表示该光路的最优波长路径跳数；^^表示一个全光交叉端口成本；③ 利用第3光路疏导策略计算端口成本公式如下<formula>formula see original document page 4</formula> (6)=<[1，当前光路段为新建 "*=<[0，当前光路段为已建 (9)式中义,表示混合路径上第J'个光路段的波长；A表示混合路径上第(i + l)个光路段 的波长；W为混合路径的总跳数；/ 为布尔型变量，如果混合路径的总跳数不小于两跳，则 为多跳疏导，/ 等于1，否则为单跳疏导，/ 等于0; /^为第A个光路段的最优波长路径跳数；/V为混合路径可以分成的光路段总数；C^Ox^^g.々表示消耗的0E0端口总数；2xOOOx《w7^表示消耗的全光交叉传输端口总数； A:=l 利用第1波带融合策略计算端口成本公式如下<formula>formula see original document page 4</formula> (ll) <formula>formula see original document page 4</formula> (14)式中^W表示一个全光交叉端口成本，5,表示级联波带通道上第i条波带通道的波带； ^表示级联波带通道上第(i + 1)条波带通道的波带；^为级联波带通道的总跳数；/ 为布尔 型变量，如果级联波带通道的总跳数不小于两跳，则为多跳融合，-等于l,否则为单跳融 合，-等于O; n表示依次比较相邻两波带通道波带，而两波带不同的次数；促"表示一个用 于波带变换的6^7端口成本；⑤ 利用第2波带融合策略计算端口成本公式如下<formula>formula see original document page 5</formula>(15) 式中 〃表示该波带通道的最优波带路径跳数；^^表示一个全光交叉端口成本；⑥ 利用第3波带融合策略计算端口成本公式如下<formula>formula see original document page 5</formula>fi,当前波带通道段为新建 lo,当前波带通道段为已建<formula>formula see original document page 5</formula> (19)式中A表示混合路径上第i个波带通道段的波带；A表示混合路径上第(i+l)个波 带通道段的波带 〃为混合路径的总跳数；；5为布尔型变量，如果混合路径的总跳数不小于 两跳，则为多跳融合，"等于l，否则为单跳融合，-等于O; /^为第A个波带通道段的最优波带路径跳数；^为混合路径可分成的波带通道段数；O五(9x^〗^j表示消耗的0E0端口总数；2xOOOx《wA表示消耗的全光交叉传输端口总数；2xOOO表示消耗的全光 WTB/BTW解复用端口总数。
4、 一种可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，其特征在于包括如下步 骤步骤4-l:构建可重配置异类波带交换光网络，该网络中的所有光节点同时配置普通OXC 和全光多粒度OXC;步骤4-2:将一整波长容量设置为门限带宽，采用IMGH-IGAG方法，大于门限带宽的 波长级业务，采用基于全光多粒度OXC的波带交换进行处理，如是已建立的波带通道，则利 用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道，则利用第2波带融合策略；如是混合路径， 则利用第3波带融合策略，将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复 用到光纤进行传输；将该上路的波长级业务通过波长到波带的复用器融合成波带，复用到光 纤进行传输；否则，通过独立光路传输该业务；小于门限带宽的子波长级业务，采用基于普 通OXC的传统业务量疏导进行处理，如是已建光路，则利用第l光路疏导策略；如是新建光 路则利用第2疏导策略，如是混合路径则利用第3疏导策略，将该上路的子波长级业务疏导 进光路，复用到光纤进行传输；否则，阻塞该业务。
5、 根据权利要求4所述的可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤4-2所述的IMGH-IGAG方法包括如下步骤步骤5-1:读取原始拓扑信息l，构造波长联合辅助图WIAG和独立波长平面；读取原始网络拓扑信息2，构造波带联合辅助图BIAG，从而构造改进后的IGAG;步骤5-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新改进后的IGAG中的各图状态信息；步骤5-3:判断是否有业务请求，如果有执行步骤5-4，否则结束；步骤5-4:判断业务是到达还是离开，如果是业务到达则执行步骤5-6，否则执行步骤5-5;步骤5-5:释放相应业务资源，在等待离开事件序列中删除该离开事件，执行步骤5-2;步骤5-6:对到达的业务进行分类，判断是子波长级业务还是波长级业务，如果是子波 长级业务执行步骤5-7，如果是波长级业务则执行步骤5-9;步骤5-7:如是已建光路，则利用第1光路疏导策略；如是新建光路则利用第2光路疏 导策略，如是混合路径则利用第3光路疏导策略，在IGAG的WIAG中进行选路；步骤5-8:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤5-13，选路失败则执行步骤5-14;步骤5-9:如是已建立的波带通道，则利用第l波带融合策略；如是新建立的波带通道， 则利用第2波带融合策略；如是混合路径，则利用第3波带融合策略，在IGAG的BIAG中 进行选路；步骤5-10:判断选路是否成功，如果成功则执行步骤5-13，否则执行步骤5-U; 步骤5-11:在独立波长平面上选路；步骤5-12:判断选路是否成功，选路成功则执行步骤5-13，否则执行步骤5-14;步骤5-13:分配相应业务资源，在等待离开事件序列中产生该离开事件，执行步骤5-2; 步骤5-14:拒绝业务连接请求。
全文摘要
可重配置异类波带交换光网络动态多粒度业务量疏导方法，属于通信网络技术领域。本发明构建可重配置异类波带交换光网络，该网络中的所有光节点同时配置普通OXC和全光多粒度OXC，将一整波长容量作为带宽门限，运用MGH-IGAG方法对波长级业务和子波长级业务动态分配，并改进IGAG，得到IMGH-IGAG方法。同时配置普通OXC和全光多粒度OXC，子波长级业务通过普通OXC直接融入光路，节省了解复用器数，使总成本降低，提出IMGH-IGAG方法，采用独立光路传输无法融合进波带的波长级业务，达到降低了业务阻塞率的目的。
文档编号H04Q11/00GK101656896SQ20091001356
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者侯维刚, 王兴伟, 磊 郭 申请人:东北大学