专利名称：一种容量相对最小影响波长分配算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及底层光网络中的一种容量相对最小影响波
长分配算法。
背景技术：
光传送网所具备的巨大的带宽资源和相对低廉的价格显示出强大的传输潜力和经济优势。为了更好的利用光传送网的带宽资源优势，IP技术、MPLS技术、GMPLS技术以及T-MPLS技术等传送技术，可以直接承载在光传送网上或通过相应的适配层间接的承载在光传送网上。在这种情况下，对于光传送网中的关键问题——路由与波长分配问题的研究是非常有意义的。 路由与波长分配是一个非确定多项式-完备问题，路由与波长分配问题的研究是光传送网研究的一个重要领域。它包含两部分内容1)路由的计算与选择；2)对确定的路由进行波长的分配。通常情况下会将RWA问题分解为路由子问题和波长分配子问题，分别进行研究。相应的，用来解决路由子问题的算法为路由选法，而用来解决波长分配问题的算法为波长分配算法。本发明主要是对波长分配算法进行研究，提出了一种基于容量的相对最小影响波长分配算法。该算法核心内容是由三个主要参数构成的，分别是"受影响路径集合"I(p 入i)，"影响可用信道数"C(p 入》和"基于容量的影响因子"C^(p 入》。
在波长分配算法研究领域中，《WDM网络中的一种波长分配算法》(通信学报，2002年4月第23巻第4期)提出了一种"相对最小影响算法"(标记为RLI)。该算法首先定义了路径上"瓶颈链路"的概念和这个链路的"邻域"的概念。设P*为一条等待分配波长的路径，它的邻域为G(p"，其中p G G(p*)。用Bc(p， A》表示路径p在某个波长^上瓶颈链路的总数。而Bc(p，入i)比上路径p在波长^上的可用信道数的值就是re。(p，入i)。然后对G(p*)内所有p的rBc(p，入》进行累加，得到RBc(p*，入》。RLI算法用RBc(p*，入》来表示将波长^分配给^对全网的影响，选择Re。(p 值最小的波长分配给路径P。
RLI算法虽然关注瓶颈链路数目，但是在对当前分配波长对将来到达请求产生影响方面考虑的不很充分。RLI在算法中只是对未受到影响之前各路径上各波长的总的可用信道数之和进行了刻画，而忽略了受当前波长分配影响之后各路径上各个波长的可用信道数，事实上真正影响路径传送能力的正是受影响之后的路径上各个波长的可用信道数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种容量相对最小影响波长分配算法，以达到在对当前业
务请求进行分配波长时，充分考虑当前波长分配对于其他可能到达的业务请求的影响，使
得算法能够更加合理的为请求业务分配波长，以达到优化网络性能的要求。 本发明的目的是通过一下技术方案实现的，一种容量相对最小影响波长分配算
法， 包括如下步骤
步骤S101中，光网络中业务请求到达，网络入口节点获取所述业务请求的源/宿节点地址信息和所占用信道数的信息； 步骤S102中，根据获取的源/宿节点地址信息，采用固定选路的方法进行路由选择，得到路由路径； 步骤S103中，根据步骤S102得到的路由路径判断路由路径上各波长是否有可用信道；如果有转步骤Slll，如果没有转步骤S104 ; 步骤S104中，根据步骤S101中获取的业务请求占用信道数，计算受到当前波长分
配影响之后各条路径在各个波长上的受影响后可用信道数P' 。(Pk，入i); 步骤S105中，依据可用信道数P' 。(pk， ^)，计算各波长情况下的"受影响路径集
合"I (P*，入》； 步骤S106中，计算"受影响路径集合"I(p 内各条路径在各个波长上的瓶颈链路个数； 步骤S107中，依据可用信道数P' 。(Pk， A》禾口"受影响路径集合"I(p A》的基础上，求出各个波长情况下的"影响可用信道数"C(p 的值； 步骤S108中，依据瓶颈链路个数和"影响可用信道数"C(p A》，求出各个波长情况下的"基于容量的影响因子"C^(p 入》的值； 步骤S109中，根据各波长"基于容量的影响因子"C^(p 入i)值由大到小，对各波长进行排序； 步骤S110中，将"基于容量的影响因子"C^(p A》值最大的波长分配给到达业务，建立光路径之后转步骤S112。 步骤Slll中，根据S103的判断得到，在该业务请求所经过的路径各波长上均没有可用信道数，则拒绝该业务请求，该业务请求建立光路链接请求失败；
步骤S112，重新返回步骤S101。 所述的步骤S102中固定选路的方法，是指为每一个相应的源宿节点对之间计算得到一条唯一的固定的路由路径，当业务到达后，入口节点分析其所携带的源宿节点地址信息，便可以确定业务所经过的路由路径。 所述的"受影响路径集合"I (p*， A》表示给路径p*分配波长A ,时，p*的"邻域"中在波长A ,上可用信道数受到影响的路径的集合，在这里"受到影响"主要是指路径在波长上的可用信道数发生改变，下式为I(P 的数学定义公式
k'(A,/L,)<《cp,,2,)，A"(y"), ,、4 、 ^ (公式1)
《(p,, A,)=《化，A, )， /(//， A,) 这里I(p*， A》G G(p*)。 所述的步骤S106中波长上瓶颈链路个数的定义是如果 Lc(lij，入i) = PC(P，入》(公式2) 则称I".为路径p上的瓶颈链路，波长上的瓶颈链路由下式进行计算[画]S ( ￡艰(W彻眉(公式3) 其中函数D(A， B)函数定义如下
5
D(A, B)=^，;:(公式4) 所述的步骤S107中影响可用信道数C(p A》定义为受影响路径集合内的路径，在受到当前波长分配影响之后的路径上可用信道数之和 所述的步骤S108中基于容量的影响因子的定义如下，一条路径pf在^上的"基于容量的影响因子"C^(p 入i)，是f在入i上的影响可用信道数C(p 入》与f的"受影响路径集合"I(p A》内的路径p(p G I(p*， A,))在^上遭遇的瓶颈链路总数的比值c身"rrTW^s (公式6) 所述的选择"基于容量的影响因子"C^(p 、)值最大的波长分配给p 可用下式描述鹏一^'》T^f^^s (公式7) 本发明的优点是利用容量相对最小影响波长分配算法进行波长分配时，有效的避免了当前波长分配造成某些路径在某些波长上无可用信道的情况，致使其传送能力丧失。由此可见容量相对最小影响波长分配算法充分考虑当前波长分配对于其他可能到达的业务请求的影响，使得算法能够更加合理的为请求业务分配波长，以达到优化网络整体性能的要求。
图1是本发明实施例中提出的一种容量相对最小影响波长分配算法的流程 图2是本发明中涉及到的由2根光纤组成且每根光纤包含2个波长的网络 图3是针对图2提出的一种容量相对最小影响波长分配算法的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，一种容量相对最小影响波长分配算法，包括如下步骤 步骤S101中，光网络中业务请求到达，网络入口节点获取所述业务请求的源/宿
节点地址信息和所占用信道数的信息； 步骤S102中，根据获取的源/宿节点地址信息，采用固定选路的方法进行路由选择，得到路由路径；固定选路的方法，是指为每一个相应的源宿节点对之间计算得到一条唯一的固定的路由路径，当业务到达后，入口节点分析其所携带的源宿节点地址信息，便可以确定业务所经过的路由路径。 步骤S103中，根据步骤S102得到的路由路径判断路由路径上各波长是否有可用信道；如果有转步骤Slll，如果没有转步骤S104 ;
步骤S104中，根据步骤S101中获取的业务请求占用信道数，计算受到当前波长分配影响之后各条路径在各个波长上的受影响后可用信道数P' 。(Pk，入i);可用信道数的定义如下，首先介绍关于瓶颈链路和路径的"邻域"的概念。路径f的"邻域"G(p":与f有共享链路，并且可用信道总数不小于l。也就是说，丄(户)n丄(;O^0，且E AP。(p，Ai)-0，则p G G(p*)。 在此"受到影响"，是指在固定路由情况下，其他路径受到当前业务请求经过路径进行波长分配的影响。业务到达节点会获取业务占用信道数的信息，所以业务请求若分配到一个波长A i后，会占有这个波长一定的信道数，导致业务请求经过路径f包含的链路在波长^上的可用信道数减少。这样网络上各波长可用信道资源就会产生改变，在这种情况下计算路径Pk(Pk G G(p")在波长、上的可用信道数P' 入》。
步骤S105中，依据可用信道数P' 。(Pk， ^)，计算各波长情况下的"受影响路径集合"I (P*， A》；受影响路径集合的定义如下，受影响路径集合I (p*， A》表示给路径p*分配波长A i时，p*的"邻域"中在波长A ,上可用信道数受到影响的路径的集合，在这里"受到影响"主要是指路径在波长上的可用信道数发生改变。下式为I(P*，入i)的数学定义公式
(公式1)0,,义,)=《(户,,义,)^,"(/，义') 这里I(p*， A》G G(p*)。 该步骤求出的"影响路径集合"主要是为步骤S106和S107的计算确定一个路径范围，在此基础上并行的进行步骤S106和S107。 步骤S106中，计算"受影响路径集合"I(p 内各条路径在各个波长上的瓶颈链路个数； 波长上瓶颈链路个数的定义，如果
Lc(lij，入i) = PC(P，入》(公式2) 则称I".为路径p上的瓶颈链路。波长上的瓶颈链路由下式进行计算
Z ( Z A械4)為眉(公式3) 其中函数D(A， B)函数定义如下
D(A，B)=t H(公式4) 步骤S107中，依据可用信道数P' 。(Pk， A》禾口"受影响路径集合"I(p A》的基础上，求出各个波长情况下的"影响可用信道数"C(p A,)的值； 影响可用信道数的定义如下，影响可用信道数C(p*， A》定义为，受影响路径集合内的路径，在受到当前波长分配影响之后的路径上可用信道数之和 步骤S108中，依据瓶颈链路个数和"影响可用信道数"C(p A》，求出各个波长情况下的"基于容量的影响因子"C^(p 入》的值； 基于容量的影响因子的定义如下，一条路径f在^上的"基于容量的影响因
7子"Cbr(p 入i)，是f在入i上的影响可用信道数C(p 入》与f的"受影响路径集合"i(p 入i)内的路径P(P g I(p*， A》)在^上遭遇的瓶颈链路总数的比值<formula>formula see original document page 8</formula> 步骤S109中，根据各波长"基于容量的影响因子"C^(p A i)值由大到小，对各波 长进行排序； 步骤S110中，将"基于容量的影响因子"C^(p A》值最大的波长分配给到达业 务，选择"基于容量的影响因子"C^(p 入i)值最大的波长分配给p 可用下式描述<formula>formula see original document page 8</formula> 步骤Slll中，根据S103的判断得到，在该业务请求所经过的路径各波长上均没有 可用信道数，则拒绝该业务请求，该业务请求建立光路链接请求失败；
S112返回S101，重新接受业务请求。 参考图2给出了 1个由2根光纤组成且每根光纤包含2个波长的网络中的1段， 即A。和、上的可用信道数最大为2，1 6共6个节点，虚线表示波长，虚线段上的数字 表示相应链路在相应波长上的可用信道数。 下面针对图2给出一种容量相对最小影响波长分配算法的流程图。如图3所示，
步骤S301中，光网络业务到达，获取的地址信息，源节点为2，目的节点为5 ;获得 占用信道信息，得到业务请求占用1个信道。 步骤S302中，通过获取到达业务地址信息得到利用固定路由方法，得到业务经过 的路由路径为Pl (2 5)，从节点2到达节点5，经过节点2、节点3、节点4、节点5。与Pl有共 享链路的路径包括pjl 3)，从节点1到达节点3，经过节点1、节点2、节点3以及p"3 6)，从节点3到达节点6达，经过节点3、节点4、节点5、节点6。通过获得占用信道信息得 到，业务请求占用l个信道。 步骤S303中，计算当前各条路径在各个波长上的可用信道数，Pl经过从节点2到 节点5之间的链路记为123， 134和145。这些链路在波长A 。上相应的可用信道数为L。(1^，入。) =2，LC(134，入。)=2，LC(145，入。)=2。因为路径上可用信道数尸々,，义,)巧nin,一) W义,)' 所以路径Pi在波长入。上的可用信道数Pe(Pp A。) =2。同理可得P。(P2， A。) =2，P。(p3， 入o) = 2 ;Pc(Pl，人》=l，Pc(p2，人》=1，PC(P3，人》=1。 步骤S304中，分别计算将波长A。和、分配给路径p工后，受到影响之后p2和p3 分别在波长入。和、上的可用信道数。在将入。分配给？1后，链路134， 145和156在波长 入。上相应的可用信道数减少1，变为1^(123，入。)=1，LC(134，入。)=1禾卩1^(145，入。)=1。 这样，Pi在入。上的影响后可用信道数P' c(Pl， A。) = l，P' c(p2， A。) = l，P' 。(P3，入。) 二1。同理，P' c(Pl，入》=O，P' c(p2，入》=O，P' c(p3，入》二l。
步骤S305中，求受影响路径集合l(pp入i)，在波长A。情况下，有P' 。(Pl，入。) <Pc(Pl，入。)，P' c(p2， A0)<Pc(p2， A。)禾PP' c(p3， A0)<Pc(p3， A。)，戶万以I(Pl，入o)=(PpP2，Pj。同理得到I(Pn入》=(P"pJ。 步骤S306中，计算Pl、 p2、 p3和p4分别在波长入。和入工上的瓶颈链路数。Z"(Z爲4),《(a4)"3、 J D(XdA))，尸^2，^)hl、
W(li卿D(WA)，《(A，A)"2，所以在波长入。上总的瓶颈链路数为3+1+2 = 6，其中
Pi， P2和P3均属于受影响路径集合。同理得到在波长A工上总的瓶颈链路数为1+1 = 2。
步骤S307中，计算影响可用信道数C(Pl， Ai)，禾lj用公式
CO,,A,)- S A'O,A)'得到c(pp A。) = 1+1+1 = 3 ;C(Pi， A》=o+O = 0。 步骤S308中，计算容量的影响因子CBK(Pp Ai)，(^(pp A。)等于C(p" A。)除以波 长入。上总的瓶颈链路数，即CBK(Pl， A 。) = 3/6 = 0. 5 ;同理得到CBK(Pl， A》=0/2 = 0。
步骤S309中，选择CBK(Pp入i)最大的波长，将其分配给路径p^通过比较CBK(Pp 入》最大，所以将波长A。分配给路径p"建立光路径。 本发明中，所谓多光纤网络，即一条链路上有多根光纤，每根光纤都能支持W个波 长，每条链路上有F根光纤，也就是说每条链路的每个波长能提供F个信道。对于如上定 义的多光纤网络中，一条路径上是否有可用信道数的判断，是对网络所提供的每个波长分 别进行检测，查看每个波长在这条路径所包含的所有链路上是否有可用信道，若其中一个 波长在这条路径所包含的所有链路上都有可用信道，则称路径在该波长上有可用信道数； 反之，则称该路径在该波长上没有可用信道数。在设L(p)代表p所经过的所用链路集合， L。(lij， A》为链路I".上波长A ,的当前可用信道数。则任意路径Pi在波长A ,上的可用
信道数《(A，A)-minw(,)A仏，A)。如果，一条路径在一个或一个以上的波长上有可用信道 数的话，则称该路径上有可用信道数；反之，则称该路径上没有可用信道数。
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权利要求
一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是包括如下步骤步骤S101中，光网络中业务请求到达，网络入口节点获取所述业务请求的源/宿节点地址信息和所占用信道数的信息；步骤S102中，根据获取的源/宿节点地址信息，采用固定选路的方法进行路由选择，得到路由路径；步骤S103中，根据步骤S102得到的路由路径判断路由路径上各波长是否有可用信道；如果有转步骤S111，如果没有转步骤S104；步骤S104中，根据步骤S101中获取的业务请求占用信道数，计算受到当前波长分配影响之后各条路径在各个波长上的受影响后可用信道数P′c(pk，λi)；步骤S105中，依据可用信道数P′c(pk，λi)，计算各波长情况下的“受影响路径集合”I(p*，λi)；步骤S106中，计算“受影响路径集合”I(p*，λi)内各条路径在各个波长上的瓶颈链路个数；步骤S107中，依据可用信道数Pc′(pk，λi)和“受影响路径集合”I(p*，λi)的基础上，求出各个波长情况下的“影响可用信道数”C(p*，λi)的值；步骤S108中，依据瓶颈链路个数和“影响可用信道数”C(p*，λi)，求出各个波长情况下的“基于容量的影响因子”CBR(p*，λi)的值；步骤S109中，根据各波长“基于容量的影响因子”CBK(p*，λi)值由大到小，对各波长进行排序；步骤S110中，将“基于容量的影响因子”CBR(p*，λi)值最大的波长分配给到达业务，建立光路径之后转步骤S112。步骤S111中，根据S103的判断得到，在该业务请求所经过的路径各波长上均没有可用信道数，则拒绝该业务请求，该业务请求建立光路链接请求失败；步骤S112，重新返回步骤S101。
2. 根据权利要求1所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的步骤S102中固定选路的方法，是指为每一个相应的源宿节点对之间计算得到一条唯一的固定的路由路径，当业务到达后，入口节点分析其所携带的源宿节点地址信息，便可以确定业务所经过的路由路径。
3. 根据权利要求l所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的"受影响路径集合"I (p*， A》表示给路径p*分配波长A i时，f的"邻域"中在波长A ,上可用信道数受到影响的路径的集合，在这里"受到影响"主要是指路径在波长上的可用信道数发生改变，下式为I(P*， A》的数学定义公式<formula>formula see original document page 2</formula> (公式1)<formula>formula see original document page 2</formula>这里I(p*， A,) G G(p*)。
4. 根据权利要求1所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的步骤S106中波长上瓶颈链路个数的定义是如果Lc(lij，入i) = PC(P，入i) (公式2)则称lij为路径P上的瓶颈链路，波长上的瓶颈链路由下式进行计算<formula>formula see original document page 3</formula>(公式3)其中函数D(A，B)函数定义如下 D(A， B)《0'，A否:(公式4)
5. 根据权利要求1所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的步 骤S107中影响可用信道数C(p A,)定义为受影响路径集合内的路径，在受到当前波长 分配影响之后的路径上可用信道数之和
6. 根据权利要求1所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的步骤S108中基于容量的影响因子的定义如下，一条路径f在^上的"基于容量的影响因 子"Cbr(p 入i)，是f在入i上的影响可用信道数C(p 入》与f的"受影响路径集合"I(p 入i)内的路径P(P g I(p*， A》)在^上遭遇的瓶颈链路总数的比值碗)=S ( f )戦,她眉(公式6)
7. 根据权利要求6所述的一种容量相对最小影响波长分配算法，其特征是所述的选 择"基于容量的影响因子"C^(p A》值最大的波长分配给p 可用下式描述<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及底层光网络中的一种容量相对最小影响波长分配算法，它通过步骤S101至步骤S112实现技术方案，利用容量相对最小影响波长分配算法进行波长分配时，有效的避免了当前波长分配造成某些路径在某些波长上无可用信道的情况，致使其传送能力丧失。由此可见容量相对最小影响波长分配算法充分考虑当前波长分配对于其他可能到达的业务请求的影响，使得算法能够更加合理的为请求业务分配波长，以达到优化网络整体性能的要求。
文档编号H04J14/02GK101715150SQ20091021897
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者赵季红 申请人:赵季红