专利名称：波带交换光网络中多层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，特别涉及一种波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导 方法。
背景技术：
目前，对多粒度业务量疏导方法的研究大多集中在双层双粒度的光网络中。例如，子波 长级业务量疏导方法以及波带交换方法。
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，如IGA，采用了具有波长变换能力的节点结构，大大降低了业
务阻塞率；但也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。波带交换技术能够将若干光路融合进一条波带通道中传输，比传统的子波长级业务量 疏导算法节省大量全光交叉传输端口的开销。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-0XC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。
将业务量疏导与波带交换技术相结合，充分发挥两者的优势，有资料提出基于全光MG-0XC
节点结构和波带融合策略的波带交换方法，如一种基于辅助图的具有波带内波长变换能力的 波带交换方法。波带内波长变换是指仅仅同一波带内部的各光路之间可以进行相互转换，从 而实现多跳级联传输来降低业务阻塞率。这种波带交换方法合理地运用了波带内波长变换技术并取得良好的网络性能。但这些波带交换方法只适用于波长和波带两个传输平面，并没有
涉及IP层。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种涉及IP层业务并同时实现降低业务阻塞率、 节省全光交叉端口的波带交换光网络中多层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
r表示物理拓扑节点集，节点号依次为(O， 1， 2…M-1}，各节点同时配置普通光交叉连 接器Ordinary-0XC和MG-0XC+DXC;
L表示物理拓扑双向光纤链路集，对应边边号依次为{0， 1， 2 |L|-1}; ,表示每条光纤上的可用波长集，波长索引号依次为{0, 1， 2...|『|-1}; S表示每条光纤上的可用波带集，波带索引号依次为U， 2…间h C表示波带粒度，并且有l『卜间xG;
r表示物理网络中各节点处的可用光收发器数。此外， 一些重要的变量定义如下 ;c:物理网络拓扑中的一个物理节点；
iV7 :波长虚拓扑『F7^ 5|)上与物理节点x相对应的逻辑节点处可用光收发
器数， 一个物理节点处可用光收发器总数为l5卜iV77 (假设所有逻辑节点处可用光收发器数相
等)；
波长虚拓扑^T7; (1^>^间)上的一个逻辑节点，对应物理网络拓扑中的物理
节点;c;
波带虚拓扑5KT^ (1Sj;《间)上的一个逻辑节点，对应物理网络拓扑中的物理节
点X;
『"波长平面『P乙(1SW《|『|)上的一个波长节点，对应物理网络拓扑中的物理节 点X;
丄户(『CO):波长虚拓扑『打、(1 S JF —S| )上逻辑节点『F/和『P7之间可用剩
余带宽不为0的一条光路，m是该光路的波长索引号，有[(y-l)xG + lSmS_yxG]; /^J^(ff^,野7,m;):光路Z尸(『C『r/,w)上的当前可用剩余带宽；
/印 09^》),《^^由IP层上路的第n个子波长级业务(低速业务流)，其源宿节点分别 为s ， d，带宽为b;
『r(说,殿)波带虚拓扑5F7T^ (B;^间)上逻辑节点您和取之间可用剩余带宽不为 0的一条波带通道；肝(说，^):波带通道『r(说，殿)上的当前可用剩余带宽；
尸50^'，〖校')光路丄户(『G,『r/，叫的最优波长路径上的一条波长链路PS(『/,『》')，a'和 6'均是该条波长路径上的中间节点；
frw:(附7，附)如果『PT; ( 1 S少S间)上的逻辑节点『K/处可用光收发器数不为0， 则在相应波长联合辅助图^X4Gy (1Sj;《间)内，『P7与『^之间存在一条波长虚链路
|列集合p中的元素个数。
波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，具伴步骤如下-
步骤l:构建支持多层多粒度业务量疏导的波带交换光网络，该网络中的所有光节点均 配置MG-0XC+DXC;
步骤2:采用ML-MG-IAG方法本地上路的IP层低速业务流，即子波长级业务，通过波
长疏导策略疏导进光路判断该光路可用剩余带宽是否为0,如果不为0，则将该业务直接疏
导进该光路；否则判断光路两个端点处可用光收发器数是否为0，如果为0，则利用波带内波
长变换将该业务疏导进级联光路，否则阻塞该业务；将这些可疏导的光路通过波带第1波带
融合策略融合或第2波带融合策略融合进更高粒度的波带通道内作为一个整体传输。
步骤l所述的MG-OXC+DXC节点结构包括光纤交叉矩阵、波带交叉矩阵、波长交叉矩
阵和疏导矩阵，光纤复用器BTF、光纤解复用器FTB、波带复用器WTB和波带解复用器BTW;
MG-OXC+DXC传输业务的具体步骤如下对于本地低速业务流上路低速业务流进入疏导
矩阵经电/光转换处理后，通过光发送器疏导进光路进入波长交叉矩阵，波长业务通过波长交
叉矩阵输出，经过WTB复用器融合成波带进入波带交叉矩阵，波带级别业务通过BTF复用
器进入光纤传输；对本地低速业务流下路如果光纤中在本地有业务下路，则光纤首先经过
FTB解复用器分成若干波带级别业务通过波带交叉矩阵，含有该下路业务的波带通过BTW
解复用器分成若干波长业务通过波长交叉矩阵，含有该下路业务的光路经光/电转换处理后，
通过光接收器进入疏导矩阵，最后，下路业务在下路端口下路；
步骤2所述的多层多粒度联合辅助图ML-MG-IAG方法的具体步骤如下
步骤2-1:读取原始网络拓扑信息l，构造/B/个波长联合辅助图WIAG，读取原始拓扑 信息2，构造波带虚拓扑分层图，各波带虚拓扑-NULL;
步骤2-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IAG的状态信息；
步骤2-3:判断是否有业务连接请求，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，在等待离开事件序歹lj中删除该离开事件，返回步骤2-2; 步骤2-6:利用第1波长疏导策略选路；
步骤2-7:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-8;
步骤2-8:判断源、宿节点是否都有光收发器，如果都有则执行步骤2-9;否则执行步骤 2-11;
步骤2-9:利用第2波长疏导策略选路；
步骤2-10:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-11; 步骤2-ll:利用第3波长疏导策略选路；
步骤2-12:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-17;
步骤2-13: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，并对第l波长 疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略下的端口成本进行计算；
步骤2-14:判断当前工作带宽是否达到一整波长容量，如果达到则执行步骤2-15;否则 执行步骤2-2;
步骤2-15:判断当前达到一整波长容量的光路是否符合融合进波带的条件。若符合则执
行步骤2-16;否则执行步骤2-13。
步骤2-16:如存在已建波带通道，采用第l波带融合策略；如建立新波带通道，采用第 2波带融合策略，将光路融合进相应的波带平面，并对第1波带融合策略或第2波带融合策 略下的端口成本进行计算。
步骤2-17:拒绝业务连接请求。
步骤2-6所述的第1波长疏导策略是指采用IW个波长联合辅助图，分别在IBI个波长 虚拓扑上进行最优路计算，选择其中最优的作为疏导该业务的光路或级联光路。
步骤2-9所述的第2波长疏导策略是指分别在^I个波长联合辅助图各自的G个波长平
面上计算最优波长路径，得到l^个最优波长路径，再从这ISI个最优波长路径中选择最优的 作为疏导该业务光路的波长路径，并将相应的波长索引号分配给该光路。
步骤2-11所述的第3波长疏导策略是指分别在|5|个波长联合辅助图上进行最优路计
算，选择其中最优的混合路径作为疏导该业务的级联光路；
根据分配给该光路的波长索引号找到相应的波带虚拓扑。对该光路的波长路径以波长链 路为单位进行分段，并依次尝试为这些路径段找到同源同宿的已建波带通道。'如果能够找到宽均充足或者在相应波带虚拓上找不到任何一条满足条件的 已建波带通道，则该光路符合第1波带融合策略或第2波带融合策略。若其中存在已建波带 通道可用剩余带宽不够的情况，则该光路不符合第1波带融合策略或第2波带融合策略，将 只通过Ordinary-OXC进行传输。
步骤2-16所述的波带融合策略包括第1波带融合策略和第2波带融合策略具体内容如
下
第1波带融合策略如果相应波带平面的虚拓扑上存在与当前路径段同源同宿的已建波 带通道，则将该路径段上的资源直接分配到波带通道上；
第2波带融合策略如果相应波带平面的虚拓扑上不存在与当前路径段同源同宿的已建:
波带通道，则在该波带平面的虚拓扑上建立一条新的与当前路径段同源同宿的波带通道，并 将该路径段上的资源分配到波带通道上。
步骤2-13所述的第1波长疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略下的端口成
本进行计算，具体公式如下
① 第1波长疏导策略的端口成本的计算公式如下
Co《。=0￡Ox" (1)
"=S Ax〃 (2) ,=1
(3)
(4)
其中，A,.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，"等于l,否则为单跳疏导，y 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；ft叨表示一个用于波长变换的^^端口成本；
② 第2波长疏导策略的端口成本的计算公式如下
Co《o。 =2x//x<9<9<9 (5)
其中，^表示该光路的最优波长路径跳数；"W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。
③ 第3波长疏导策略的端口成本的计算公式如下<formula>formula see original document page 11</formula> l,当前光路段为新建
o,当前光路段为已建
(6)
(7)
(8)
(9)
其中，A,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U+l)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；yV为混合路径可以分成的光路段总数；O五Oxf i仍^求得的是此策略下消耗的0E0端 口总数；2xOOOx S ^/^求得的是此策略下消￡的全光交叉传输端口总数。
步骤2-16所述&^第1波带融合策略或第2波带融合策略下的端口成本计算公式如下
第1波带融合策略和第2波带融合策略下的端口成本计算公式如下 如果当前工作带宽达到一整波长容量的光路被成功融合进波带，
A. 计算业务在此波带中传输所消耗的全光交叉传输端口成本
CoW丽咖,饥,=2 x "ww6" x OOO (10)
其中，mo^"表示新建立的与光路中当前路径段同源同宿的波带通道数；000表示一个 全光交叉传输端口成本。
B. 计算业务在光路中传输所消耗的全光交叉传输端口成本
Co《一",c=2x/fx, (11)
其中，H表示该光路的最优波长路径跳数。
C. 计算光路到波带或波带到光路的解/复用端口成本
Ccwtira/B7X = 2 x (12)
由于该光路成功融合进波带通道中，则要撤消该光路所消耗的全光交叉传输端口成本。
假设当前总端口成本为roto/a^,采用波带融合策略后的总端口成本变为
7bto/CoW' = 7bto/CoW+Co《"vetoK/—肌,—CoW爾^抽— + Corfi7B/im (13)
有益效果本发明采用GMPLS逐层链路捆绑方式，通过业务量疏导技术将若干具有类似
11特性的低速业务流或者IP业务捆绑成高容量的光路，再通过波带交换技术将若干经业务量疏 导技术捆绑后的光路捆绑成更高容量的波带进行传输。因此，本发明涉及了IP层，波长平面 层以及波带平面层等多个层面；同时采用波带内波长变换技术，节省全光交叉传输端口数， 并降低业务阻塞率。
图l、为本发明实施例初始的IAG示意图，图l(a)为物理网络拓扑图；图l(b)为波带虚拓扑
分层图，图l(c)为/B/个波长联合辅助图2、为本发明实施例MG-OXC+DXC节点结构图2中，最上面是光纤交叉矩阵i，然后依次是波带交叉矩阵ii、波长交叉矩阵m和疏导矩
阵IV。对于本地上路业务本地低速业务的上路端口9，经光发送器7，将本地低速业务疏导 进波长交叉矩阵III，波长业务经波长到波带复用器6进入波带交叉矩阵H，将波长融合进波
带，经波带到光纤复用器3，进入光纤交叉矩阵I，通过2输出光纤；对于本地下路业务1
是输入光纤，经光交叉矩阵实现光电转换，经光纤到波带解复用器4，进入波带交叉矩阵II，
将波带业务分成若干波长业务，经波带到波长解复用器5进入波长交叉矩阵m，进入光接收
器8，进入疏导矩阵IV，经下路端口 IO输出； ' 图3、为本发明实施例ML-MG-IAG方法流程图； 图4、为本发明实施例ML-MG-IAG方法示意图； 图5、为本发明实施例5X5网格型网络示意图； 图6、为本发明实施例NSFNET网络示意图7 (a)、为本发明实施例W=8时ML-MG-IAG和IGA方法的平均性能比较图； 图7 (b)、为本发明实施例W=12时ML-MG-IAG和IGA方法的平均性能比较图； 图8 (a)、为本发明实施例W=8时ML-MG-IAG和IGA方法的性能比较图； 图8 (b)、为本发明实施例W=12时ML-MG-IAG和IGA方法的性能比较图； 图9 (a)、为本发明实施例W=8时ML-MG-IAG和IGA方法的性能比较图； 图9 (b)、为本发明实施例W42时ML-MG-IAG和IGA方法的性能比较图； 图10 (a)、为本发明实施例W=8时ML-MG-IAG和RA-GAG方法的性能比较图； 图10 (b)、为本发明实施例W=12时ML-MG-IAG和RA-GAG方法的性能比较图。
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。 构建支持多层多粒度业务量疏导的波带交换光网络，将该网络中的所有光节配置
MG-0XC+DXC。根据物理网络拓扑，构建初始的联合辅助图IAG (Integrated Auxiliary Graph)
如图1所示。
图l (a)是一个具有六节点，七条双向光纤链路的物理拓扑。图l (b)和l (c)组成
了一个具有波带内波长变换能力的多层多粒度联合辅助图IAGB。其中，每条光纤上的可用波
长数|『| = 4，可用波带数间=2，波带粒度问=2。对于波带S,， (BK间)，其内部包含问
个连续的波长w(m)xC;+1， w(M>c+2...w,.xC 。
波带虚拓扑分层图(waveBand Virtual t叩ology Layered Gr即h， BVLG):具有|5|个互不相邻的B^T、 (1《J^间)。每个波带虚拓扑中的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波带通道。由于初始
时没有任何波带通道被建立，因此，该图中没有任何边以及边信息，如图1 (b)所示。
波长虚拓扑图『PT、 (1《y^刮)图中每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。由于初始时没有任何
光路被建立，因此，该图中没有任何边以及边信息。逻辑节点『F/旁边的数字表示该逻辑节
点处的可用光收发器数。
波长分层图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。该分层图将物理拓扑转化为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;ii， (i《fs|『|)，称为波长平面。
如果逻辑节点『P7处的可用光收发器数大于0，则在『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，从而构成一个相应的『L4G,， USj^间)。因此， 一个 IAGB中具有I^个WIAG。在本实施例中，『Z4G,对应5F7Xj ，『Z4G2对应￡^77:2 ，如图1 (c) 所示。
图2为MG-OXC+DXC节点结构图。其中，各标号的含义如下1:输入光纤；2:输出光纤； 3: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: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 : 光纤交叉矩阵；II:波带交叉矩阵；III:波长交叉矩阵；IV:疏导矩阵。
MG-0XC+DXC节点结构的特点是该结构中波长级别和波带级别的旁路业务直接导入光交 叉连接矩阵。本地业务的上/下路、波长变换、电再生等工作，则由光通道适配处理层来完成。 这样，只需要较小规模的电交叉连接设备DXC就可完成。
图3为ML-MG-IAG方法流程图，具体步骤如下
步骤2-1:读取原始网络拓扑信息l，构造/B/个波长联合辅助图WIAG，读取原始拓扑信 息2，构造波带虚拓扑分层图，各波带虚拓扑:NULL;其中原始网络拓扑信息l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*0;
步骤2-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IAG的状态信息； 步骤2-3:判断是否有业务连接请求，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，返回步骤2-2;步骤2-6:利用第1波长疏导策略选路；
步骤2-7:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-8; 步骤2-8:判断源、宿节点是否都有光收发器，如果都有则执行步骤2-9;否则执行步骤 2-11;
步骤2-9:利用第2波长疏导策略选路；
步骤2-10:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-ll; 步骤2-11:利用第3波长疏导策略选路；
步骤2-12:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-17;
步骤2-13: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，并对第l波长 疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略下的端口成本进行计算；
步骤2-14:判断当前工作带宽是否达到一整波长容量，如果达到则执行步骤2-15;否则 执行步骤2-2;
步骤2-15:判断当前达到一整波长容量带宽的光路是否符合融合进波带的条件。若符合
则执行步骤2-16;否则执行步骤2-13。
步骤2-16:如存在已建波带通道，采用第l波带融合策略；如建立新波带通道，采用第 2波带融合策略，将光路融合进相应的波带平面，并对第1波带融合策略或第2波带融合策 略下的端口成本进行计算。
步骤2-17:拒绝业务连接请求。
图4为ML-MG-IAG方法具体操作过程
如图4(b)所示，假设为业务(5,3,1)分别在『Z4G，中的波长平面附％ ， ^^2和『"<52 中的『尸丄3 ，『户丄4上计算最优路径，业务(5,3,1)并未分配给『"G2中『"3上选中的最优 波长路径『/ - W -『32 -『33 ，而是被分配给『L4G,中P^丄,上选中的最优波长路径 『,5-f^-『？。同样地，业务/取(3,1，1)并未分配给附^ 2中『尸丄4上选中的最优波长路径 『/ —『/ —『/ - W ，而是被分配给『"G,中『尸￡2上选中的最优波长路径W -恥2 -眠'。 业务一3(4,3，1)并未分配给『"^中『尸A上选中的最优波长路径W — W — W — ^ — W ,而是 分配给『"<52中『尸^上选中的最优波长路径取4-取5-取6-取3 。业务/吼(1,4,1.)并未分配给 『Z4G,中『尸丄2上选中的最优波长路径『2'-『/ -『24 ，而是分配给『"G2中『PZ4上选中的最优 波长路径^-W。
对IAG进行更新，如图4 (c)所示对于『Z4G，在波长平面^T^和『P丄2上删除所有 选中波长路径的波长链路，并在WT7X,上添加光路丄尸(『CF3',l)和丄尸(^T"f^',2)。由于每新建立一个光路都要消耗两个端点处的可用光收发器，因此，M ， A^'和M 分别更 新为l， 0， 1。由于AT3、0，因此，删除波长虚链路『PX(J^K',^ )和『r丄(『K',^3);对于 『Z4G2，在波长平面『P^和『Pi^上删除所有选中波长路径的波长链路，并在PfT7^上添加 光路L尸(『P7，『F/，3)和丄尸(环T;2,『C4)。同样，7V7 , A7 和M;2分别更新为0， 1， 1。
由于^7 =0，因此，删除波长虚链路『F"『K2，恥4)和^rZ(WT42,『44)。
为业务&A(3,4,1)分别在整个『""和『"C^中计算最优混合路径，业务/^5(3，4，1)并未分 配给『"G2中选中的最优混合路径TO2 - W --附-ffK2 -PFK2 ，而是分配给『Z4G,中选 中的最优混合路径『^ -『W -恥'-取4 ，其中包括一个波长链路附1 -附4以及一个已建光路 丄尸(PT^',^'，2)。因此，在『尸厶上删除该波长链路，并在『PTL上添加光路丄尸(『^,『P7,1)。 此时，i^—LP(『^，^'，2) ， iV7;'， W7V和朋—LP(^',)^7,1)分别更新为0， 1， 0， 0C-1。 由于AT,' =0，因此，在『"《中删除波长虚链路『n(『K'，W)和『FL(fTK'，附)，如图4 (d) 所示。
由于i 5—Z尸(『K'，^7,2"0，光路Z尸(坏y,『^，2)将被融合进相应的波带，即丑。首先， 将光路i:/X坏T/，『P7,2)的最优波长路径『23 -附-附以波长链路为单位分成两段户s(巧,W) 和户s(『/，坏 )，随后在波带丑对应的波带虚拓扑万KTi:,上添加波带通道『r(瑪1,^)和
釘(战,辨)，则朋—WT(瑪,战)和7^—WT(战，辨)均更新为0C-2，如图4 (e)所示。
为业务&A(1,4,1)分别在『ra,和『rrL上计算最优路，业务/^6(1,4,1)并未分配给
『rr丄,上选中的单跳光路链路『w -『K1 ，而是分配给『F7X2上选中的单跳光路链路
『K2-^K2。此时i^—LP(『CC4"0，光路丄户(『CC4)将被融合进相应的波带，即 及。首先，将光路丄尸(H^ ,f^ ,4)的最优波长路径W-^ 以波长链路为单位分成段 i^(W1,/)，随后在波带及对应的波带虚拓扑5^^2上添加波带通道盯(^，《)，贝ij 朋_盯(跨,攻)更新为0C_2，如图4 (e)所示。
图5是基于5X5网格型网络，包括25个节点，50条链路；图6是NSFNET网络，包括 14个节点，21条链路。
图7(a)和图7(b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，ML-MG-IAG与 IGA方法在消耗全光交叉传输端口成本性能上的比较，其中，横坐标表示业务达到率，纵坐 标表示平均阻塞率。图7 (a)中各参数取值分别为W=8， B=2， G=4， T=4;图7 (b)中各参 数取值分别为沐=12， B=3， G=4， T=4。由于ML-MG-IAG引入了 | ￡|个波长联合辅助图，比仅使 用一个波长联合辅助图的IGA算法多消耗了(间-1)x4个可用光收发器，但资源相对充足，从 而可以满足更多的低速业务请求。此外，ML-MG-IAG可以建立更多的光路来承载更多的低速图8(a)图和8(b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，ML-MG-IAG与 IGA方法在消耗全光交叉传输端口成本性能上的比较，其中，横坐标表示业务到达率，纵坐 标表示平均全光交叉传输端口成本百分比。图8(a)中各参数的取值分别为:W-8， B=2，G=4， T-4; 图8 (b)中各参数的取值分别为W=12,B=3,G04,由于ML-MG-IAG合理引入了波带交换 技术，实现了将若干当前工作带宽达到一整波长容量的光路进一步融合进波带作为一个整体 进行传输，从而减少了全光交叉传输端口的消耗，比IGA方法节省更多的全光交叉传输端口 成本。
图9 (a)和图9 (b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，ML-MG-IAG 与IGA方法在消耗用于波长变换的平均光电光端口OEO成本性能上的比较，其中，横坐标 表示业务到达率，纵坐标表示平均光电光端口成本。图9 (a)中各参数的取值分别为W=8， B=2， G=4， T=4，图9 (b)中各参数的取值分别为W=12， B=3, G=4， T=4。由于IGA方法可 以实现所有波长之间的相互变换，而ML-MG-IAG只容许同一波带内的少量波长之间进行相 互变换，从而降低了用于波长变换所消耗的OEO端口成本。但是，在特殊情况下，当可用波 长数增加到一定值后，如果IGA可以有足够的资源用来建立单跳的光路承载所有业务，那么， IGA将不再需要消耗OEO端口，从而可能在某一到达率取值情况下，会出现与ML-MG-IAG 相近或更低的OEO端口消耗，如图7 (b)中，达到率=50点处所示。
图10(a)和图10(b)分别为在5X5网格环型网中，不同业务到达率情况下，ML-MG-IAG 与RA-GAG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10 (a)中各参数的取值分别为W=8， B=2， D/T二4， G=4;图10 (b)中参数的取 值分别为W=12， B=3， D/T=4， G=4。由于ML-MG-IAG合理引入了波带内的波长变换，从 而实现了部分不同波带通道的级联传输，即相同子路径波带融合策略，较采用端端波带融合 策略的RA-GAG方法呈现更低的业务阻塞率。
权利要求
1、波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于包括如下步骤步骤1构建支持多层多粒度业务量疏导的波带交换光网络，该网络中的所有光节点均配置MG-OXC+DXC；步骤2采用ML-MG-IAG方法本地上路的IP层低速业务流，即子波长级业务，通过第1波长疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略疏导进光路判断该光路可用剩余带宽是否为0，如果不为0，则将该业务直接疏导进该光路；否则判断光路两个端点处可用光收发器数是否为0，如果为0，则利用波带内波长变换将该业务疏导进级联光路，否则阻塞该业务；将这些可疏导的光路通过第1波带融合策略或第2波带融合策略融合进更高粒度的波带通道内作为一个整体传输。
2、 根据权利要求1所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤2所述的ML-MG-IAG方法的具体步骤如下步骤2-l:读取原始网络拓扑信息l，构造/B/个波长联合辅助图WIAG，读取原始拓扑信息2，构造波带虚拓扑分层图，各波带虚拓扑-NULL;步骤2-2:分配或释放相应业务资源后，实时更新IAG的状态信息；步骤2-3:判断是否有业务连接请求，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，返回步骤2-2; 步骤2-6:利用第1波长疏导策略选路；步骤2-7:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-8; 步骤2-8:判断源、宿节点是否都有光收发器，如果都有则执行步骤2-9;,否则执行步骤 2-11;步骤2-9:利用第2波长疏导策略选路；步骤2-10:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-ll;步骤2-ll:利用第3波长疏导策略选路；步骤2-12:判断选路是否成功，如果选路成功则执行步骤2-13;否则执行步骤2-17;步骤2-13: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，并对第l波长疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略下的端口成本进行计算；步骤2-14:判断当前工作带宽是否达到一整波长容量，如果达到则执行步骤2-15;否则执行步骤2-2;步骤2-15:判断这些达到一整波长容量的光路能否融合进波带，如果满足融合波带条件， 则执行步骤2-16;否则执行步骤2-13。步骤2-16:若存在已建波带通道，则利用第l波带融合策略将光路融合进相应的己建波 带通道，；否则建立新的波带通道，采用第2波带融合策略，将光路融合进相应的波带平面， 并对第1波带融合策略或第2波带融合策略下的端口成本进行计算；步骤2-17:拒绝业务连接请求。
3、 根据权利要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤2-6所述的第1波长疏导策略是指采用|5|个波长联合辅助图，分别在|5|个波长虚拓扑上进行最优路计算，选择其中最优的作为疏导该业务的光路或级联光路。
4、 根据权利要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤2-9所述的第2波长疏导策略是指分别在IBI个波长联合辅助图各自的G个波长平面上 计算最优波长路径，得到|5|个最优波长路径，再从这|5|个最优波长路径中选择最优的 作为疏导该业务光路的波长路径，并将相应的波长索引号分配给该光路。
5、 根据权利要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤2-ll所述的第3波长疏导策略是指分别在|5|个波长联合辅助图上进行最优路计算，选择其中最优的混合路径作为疏导该业务的级联光路。
6、 根据权利要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤2-13所述的第1波长疏导策略、第2波长疏导策略或第3波长疏导策略下的端口成本计算 方法，具体公式如下①第1波长疏导策略的端口成本的计算公式如下OwC。五(9x" (1)"=S^x/^ (2) /=1/M (3) 0，/f<2l，A = / + 1(4)式中4表示级联光路上第J'条光路的波长；A表示级联光路上第(i+l)条光路的波长；v7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l，否则为单跳疏导，々等于0; n表示依次比较相邻两光路波长，而两波长 不同的次数；^y表示一个用于波长变换的6^ 端口成本；② 第2波长疏导策略的端口成本的公式如下Ca^0。。 =2x/f xOOO (5)式中H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 第3波长疏导策略的计算端口成本的公式如下<formula>formula see original document page 4</formula>fl,当前光路段为新建 ，、(9)O,当前光路段为已建式中4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+l)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，P等于l，否则为单跳疏导，"等于0; H,为第A个光路段的最优波长路径跳 数；^为混合路径可以分成的光路段总数；O五Ox^f^^v/ 表示消耗的0E0端口总数； 2xOOOx S wi/,表示消耗的全光交叉传输端口总数；i根据权lf要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤 2-16所述的第1波带融合策略和第2波带融合策略具体内容如下第1波带融合策略是指如果相应波带平面的虛拓扑上存在与当前路径段同源同宿的已建 波带通道，则将该路径段上的资源直接分配到波带通道上；第2波带融合策略是指如果相应波带平面的虚拓扑上不存在与当前路径段同源同宿的 己建波带通道，则在该波带平面的虚拓扑上建立一条新的与当前路径段同源同宿的波带通道， 并将该路径段上的资源分配到波带通道上。
7.根据权利要求2所述的波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，其特征在于步骤 2-16所述的第1波带融合策略或第2波带融合策略下的端口成本计算公式如下<formula>formula see original document page 4</formula>C。"We —=2x//x, (11)
8."丽肌=2xO0O (12) 7b,。/Q^' = 7bto/CoW+Co对，血^咖—CoWw^鄉^咖+ Co^咖肌 (13) 式中Q^w。vetorf—^表示消耗的全光交叉传输端口成本；m^6"表示新建立的与光路中 当前路径段同源同宿的波带通道数；OOO表示一个全光交叉传输端口成本；Co^，^g^^表示消耗的全光交叉传输端口成本；H表示该光路的最优波长路径跳数；Ow^^^^表示解复用端口成本；7bto/C0W表示未采用第1波带融合策略或第2波带融合策略的端口成本； 7bto/Ca^'表示采用第1波带融合策略或第2波带融合策略后的总端口成本。
全文摘要
波带交换光网络中多层多粒度业务量疏导方法，属于通信网络技术领域。本发明构建支持多层多粒度业务量疏导的波带交换光网络，该网络中的所有光节点均配置MG-OXC+DXC；采用ML-MG-IAG方法，将本地上路的IP层低速业务流疏导进光路，如该光路可用剩余带宽不为0，则将该业务直接疏导进该光路；否则如光路两个端点处可用光收发器数为0，将该业务疏导进级联光路，否则阻塞该业务；本发明涉及了IP层，波长平面层以及波带平面层等多个层面；同时采用波带内波长变换技术，节省全光交叉传输端口数，并降低业务阻塞率。
文档编号H04Q11/00GK101656897SQ20091001356
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