专利名称：一种频谱重构的确定方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光网络领域，尤其涉及一种频谱重构的确定方法及系统。
背景技术：
随着现代电信、计算机和因特网技术的飞速发展，数据、语音、视频等业务传输都在不断增长，并呈现出融合趋势，为满足快速增长的业务需求，要求充分利用有限的网络资源。传统的波分复用网络采用在每个波长上分配大小固定的频率，即以波长为粒度进行传输，波长与波长之间由保护带宽分隔，以确保接收时信号的质量。但由于固定大小的频率分配，会产生粒度变粗和灵活性降低的负面影响。当传输需求小于一段波长的容量时，仍会通过分配全部波长来满足该需求，从而造成频谱资源的浪费。因此，传统波分复用网络虽然采用流量疏导策略来提高网络资源利用率，但是提高的程度有限。而频谱灵活光网络采用光正交频分复用技术，可以很好地提高网络资源利用率， 频谱灵活光网络将数据分布到若干子载波上进行传输。频谱灵活光网络给业务分配连续子载波，此处子载波相对于传统波分复用网络的波长粒度更小，能更好匹配大小不同的业务传输，提高频谱利用率，降低阻塞率。业务到来时，我们要为其分配频谱；业务结束后，我们要将其占有的频谱资源进行释放。与波分复用网络的波长分配过程只需满足波长一致性约束不同的是，频谱灵活光网络的频谱分配过程必须满足二个约束波长一致性约束、频谱连续性约束。由于业务的到来和业务的持续时间具有很大的随机性，一段时间后，整个网络的频谱状态将变得杂乱无章，会出现很多频谱碎片。这些频谱碎片因为其不连续而不能分配给新的业务，一旦数量过多就会造成很大的频谱资源浪费。当网络业务量较大的时候，会引起较高的阻塞率。如果我们通过一定的手段将其整合成连续的频谱，则可以分配给新业务使用，从而提高频谱资源的利用率，减小业务的阻塞率。这个整合过程被定义为频谱重构。 现有频谱重构方法主要有两种，一种为改变业务传输路径，达到频谱利用率的提高；另一种为将业务在原路径上直接搬移。下面在一个网络模型中介绍这两种频谱重构方法。上述网络模型的网络拓扑结构如图I所示，所述网络模型中承载业务的频谱分布如图2所示，图3为采用上述第一种方法进行频谱重构后得到的业务频谱分布状态，由图2 和图3的比较可得，这种频谱重构方法将业务F的路径由A-B变为A-C-B，将业务F变换到频谱较低处进行传输；图4为采用上述第二种方法进行频谱重构后得到的业务频谱分布状态，这种方法直接将业务D业务F业务E往前搬移，已达到提高频谱利用率的目的。由此可知，频谱重构最基本的目标就是将业务已经使用的频谱资源集中化，将未使用的频谱资源连续化，本质上就是对光路径上的某些业务进行频谱重分配。由于频谱重构优势明显，当前研究中，出现很多频谱重构的方案。对于一个网络来说，可供选择的频谱重构方法有很多。针对同一个网络，采用不同的频谱重构方法，得到的效果是不同的。如何筛选出适合该网络的频谱重构方法是当前面临的一个关键问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种频谱重构的确定方法及系统，能够筛选出网络最优的频谱重构方法。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种频谱重构的确定方法，所述方法包括统计网络当前的频谱使用状态；在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新不同频谱重构方法频谱重构后的网络的频谱使用状态及业务相关信息；根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效 .、/■
M ;通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。其中，所述统计网络当前的频谱使用状态为统计网络当前的最大频谱。其中，所述分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的频谱使用状态及业务相关信息为分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的最大频谱及业务中断数、业务时延。其中，根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益为根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息，计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失得到频谱重构效益。其中，所述通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法为比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。其中，所述得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益为利用β = Σ (afU X Cf +AEn X Cii) +1AD,. X Cd -1 (7； X Cr + € X Cp)计算频
n=l/=1/=1
谱重构方法各自对应的频谱重构效益；其中,N表示所述网络中链路总数，AFn表示第η条链路上频谱重构前最大频谱与频谱重构后最大频谱的差值，Cf表示单位频谱的成本；Λ En为第η条链路频谱重构前后连续占用的频谱个数的差值，Ce代表每个连续频谱的成本；Μ代表网络业务总数，i表示第i个业务，ADi为业务原来路径与新分配路径跳数的差值，Cd为每一跳的成本Ji表示业务i的时延，C1^表示单位时延所带来的损失；Pi代表业务i的优先级，Cp代表不同优先级业务中断带来的单位损失。一种频谱重构的确定系统，所述系统包括统计单元和评估单元；其中，所述统计单元，用于统计网络当前的频谱使用状态，在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的频谱使用状态及业务相关信息；所述评估单元，用于根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。其中，所述统计单元，具体用于统计网络当前的最大频谱。其中，所述统计单元，具体用于分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的最大频谱及业务中断数、业务时延。其中，所述评估单元，具体用于根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息，计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失得到频谱重构效益。其中，所述评估单元，具体用于比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。其中，所述评估单元，具体用于利用
ρ = Z (AFil X Cf +八氏 X Cii) + [ ΔΖ),. X Cd - [ (7； X Cr + ^ X Cp)计算频谱重构方法各
n=l/=1/=1
种对应的频谱重构效益；其中，N表示所述网络中链路总数，Λ Fn表示第η条链路上频谱重构前最大频谱与频谱重构后最大频谱的差值，Cf表示单位频谱的成本；Λ En为第η条链路频谱重构前后连续占用的频谱个数的差值，Ce代表每个连续频谱的成本；Μ代表网络业务总数，i表示第i个业务，ADi为业务原来路径与新分配路径跳数的差值，Cd为每一跳的成本Ji表示业务i的时延，Ct表示单位时延所带来的损失；Pi代表业务i的优先级，Cp代表不同优先级业务中断带来的单位损失。本发明通过针对不同频谱重构方法引起的利弊影响，提出了一种确定方法，得到不同频谱重构方法对应的频谱重构效益，依据该频谱重构效益对频谱重构方法进行评估， 能够筛选出最适合网络的频谱重构方法，更好地提高频谱资源的利用率。
图I为网络模型的拓扑结构；图2为图I所示的网络模型频谱重构前业务频谱分布示意图；图3为图I所示的网络模型利用一种频谱重构方法进行频谱重构后业务频谱分布示意图；图4为图I所示的网络模型利用另一种频谱重构方法进行频谱重构后业务频谱分布示意6
图5为本发明频谱重构的确定方法的实现流程示意图；图6为本发明频谱重构的确定系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供的频谱重构的确定方法是针对现有的不同的频谱重构方法，从重构方法的共性出发，综合考虑频谱重构的影响因素，衡量各种重构方法的利弊得到的。具体为， 基于频谱重构给网络带来的利弊，为各种重构方法提供一种确定方法。其中，‘利’包括频谱重构给网络带来的频谱利用率的提高，即频谱重构后网络空隙集中化，不仅实现节能，也可以用于承载更多的业务；‘弊’包括频谱重构导致的业务中断，其中不同业务的中断其损失也是不同的，业务中断损失是有多种因素决定的，包括业务优先级，业务时延等。频谱重构方法的确定方法应当尽可能全面地包含频谱重构对网络带来的各种影响因素，将它们综合为一个指标，以定性判断不同重构方法对网络的带来的不同影响。本发明给出的确定方法是以获取的效益为评判准则，选择出的最佳频谱重构方法必然是给运营商带来效益最大的一种频谱重构方法。本发明的基本思想为统计网络当前的频谱使用状态；在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新不同频谱重构方法频谱重构后的网络的频谱使用状态及业务相关信息；根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。图5示出了本发明频谱重构的确定方法的实现流程示意，如图5所示，所述方法包括下述步骤步骤501，统计网络当前的频谱使用状态；具体地，本步骤中统计网络当前的最大频谱，以便于与频谱重构后网络各链路的最大频谱这可以通过统计链路占用情况得到，比如某一链路包括10个时隙，业务占用了 3、 4、5时隙，这时最大频谱为5。步骤502，在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新不同频谱重构方法频谱重构后的网络的频谱使用状态及业务相关信息；其中，在每次利用一种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，都要记录并更新网络的频谱使用状态及业务相关信息；这里，所述频谱使用状态为网络的最大频谱，业务相关信息包括业务中断数、业务时延等信息。步骤503，根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；具体地，本步骤中，对每种频谱重构方法都要计算自身对应的频谱重构效益；这里，得到频谱重构效益具体为根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息， 计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与生频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断产的效益损失得到频谱重构效益。其中，可以利用如下公式进行频谱重构效益的计算Q = Y{^CF+^CE) + f^^CD-f^{T^CT + P^CP)
n=l/=1/=1
N上述公式可以分为三部分，第一部分为代表频谱重构后
n=l,
M
频谱利用率提高带来的效益；第二部分为ΣΔΖ),·Ψ ο代表频谱重构前后传输时延改变带
'.=1 ,
来的效益改变；第三部分为I；O.乃*Cp)表示频谱重构的效益损失。如此，Q值代表
/=1
的就是频谱重构效益和效益损失的差值，如果Q值大于O则频谱重构后可增加效益，Q小于 O则频谱重构后带来了损失。下面对公式的三个部分进行详细介绍。第一部分代表频谱重构后频谱利用率提高所带来的效
η=1
益，即新增承载业务所带来的价值。其中N表示网络中链路总数，AFn表示第η条链路上频谱重构前最大频谱与频谱重构后最大频谱的差值，这个差值代表重构后可用于新业务传输的频谱个数；CF表示单位频谱的成本，其参考值为网络承载新业务所带来的经济效益的均值。Λ En为每个链路频谱重构前后连续占用的频谱个数的差值，CeR表每个连续频谱的成本，其取值参考发射机端口数目及成本等。
M第二部分Σ代表频谱重构前后网络中由于业务路径改变带来的效益改
/=1
变，即业务传输时延，此项只有在频谱重构方法改变业务路径的情况下才存在，否则此项为 O。M代表网络业务总数，i表示其中第i个业务，ADi为业务原来路径与新分配路径跳数的差值，如果为正数，则重构后的业务路径优于原有路径，所需的路由器和传输设备少，即为频谱重构带来的效益，如果为负数，则是频谱重构带来了损失，Cd为每一跳的成本，其取值参考路由器及设备端口、造价等。第三部分;(TICr代表频谱重构带来的业务中断和/或时延的影响， i=l
即由于频谱重构导致网络某些业务中断，使得运营商流失部分客户的效益损失。1\*(^是业务时延的代价，应当理解，此处业务时延不包括传输时延，Pi*cp是所有不同等级业务受损时，运营商受到的损失；其中Ti表示业务i的时延，Ct表示单位业务时延所带来的损失；Pi 代表业务优先级，Cp代表不同优先级业务中断带来的单位损失。其中，上述Q值与网络频谱及网络业务有关，所以不同的网络Q值是不同的。一般来讲，业务矩阵小，拓扑简单的网络，Q值较小；业务矩阵大，拓扑复杂的网络，Q值较大。针对不同重构方法，其中Q值的各个影响因子的取值是不同的，得到的Q值大小也不同。步骤504，通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法；具体地，通过比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。在后续所述网络需要频谱重构时，采用所确定的最优频谱重构方法进行频谱重构。频谱重构效益Q值代表了频谱重构给运营商带来的经济效益。在一定网络环境下，采用某个频谱重构方法，如果Q值小于0，则不应进行频谱重构；如果Q值大于O可适当考虑采用该方法进行频谱重构。不同的网络，其网络拓扑，业务矩阵各不相同，所取的最佳频谱重构方法也不尽相同。对于频谱重构方法的选择要具体网络具体分析，根据网络实际情况选择最适合的频谱重构方法。图6示出了本发明频谱重构的确定系统的结构示意，如图6所示，所述系统包括: 统计单元61和评估单元62 ;其中，所述统计单元61，用于统计网络当前的频谱使用状态，在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的频谱使用状态及业务相关信息；所述评估单元62，用于根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。其中，所述统计单元61，具体用于统计网络当前的最大频谱。其中，所述统计单元61，具体用于分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的最大频谱及业务中断数、业务时延。其中，所述评估单元62，具体用于根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息， 计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失得到频谱重构效益。其中，所述评估单元62，具体用于比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。进一步地，所述评估单元62，具体用于可以利用如下公式
权利要求
1.一种频谱重构的确定方法，其特征在于，所述方法包括统计网络当前的频谱使用状态；在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新不同频谱重构方法频谱重构后的网络的频谱使用状态及业务相关信息；根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益； 通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述统计网络当前的频谱使用状态为 统计网络当前的最大频谱。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的频谱使用状态及业务相关信息为分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的最大频谱及业务中断数、业务时延。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益为根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息，计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失得到频谱重构效益。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法为比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。
6.根据权利要求I至5任一项所述的方法，其特征在于，所述得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益为利用 2 = [(^\(^+八￡^(^) + [乂^(^-[(7^(^+/^(^)计算频谱重n=l/=1/=1构方法各自对应的频谱重构效益；其中，N表示所述网络中链路总数，AFn表示第η条链路上频谱重构前最大频谱与频谱重构后最大频谱的差值，Cf表示单位频谱的成本；AEn为第η条链路频谱重构前后连续占用的频谱个数的差值，Ce代表每个连续频谱的成本;Μ代表网络业务总数，i表示第i个业务，ADi为业务原来路径与新分配路径跳数的差值，Cd为每一跳的成本Ji表示业务i的时延，Ct表示单位时延所带来的损失；Pi代表业务i的优先级，Cp代表不同优先级业务中断带来的单位损失。
7.一种频谱重构的确定系统，其特征在于，所述系统包括统计单元和评估单元；其中，所述统计单元，用于统计网络当前的频谱使用状态，在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的频谱使用状态及业务相关信息；所述评估单元，用于根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述统计单元，具体用于统计网络当前的最大频谱。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述统计单元，具体用于分别记录并更新利用不同频谱重构方法进行频谱重构后网络的最大频谱及业务中断数、业务时延。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述评估单元，具体用于根据网络重构前后的最大频谱及业务相关信息，计算频谱重构后频谱利用率提高产生的效益、频谱重构后传输时延改变产生的效益以及频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失；将频谱重构后频谱利用率提高产生的效益与频谱重构后传输时延改变产生的效益求和后，减去频谱重构造成的业务中断和/或时延产生的效益损失得到频谱重构效益。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述评估单元，具体用于比较多个频谱重构方法对应的频谱重构效益，将最大频谱重构效益对应的频谱重构方法确定为所述网络的最优频谱重构方法。
12.根据权利要求7至11任一项所述的系统，其特征在于，所述评估单元，具体用于利用 δ=Σ x G+Δ￡1" X G)+Σ ΔΖ)'. X co - Σ ([ X cr+乃 X c/>)计算频谱重构方法 各种对应的频谱重构效益；其中，N表示所述网络中链路总数，AFn表示第η条链路上频谱重构前最大频谱与频谱重构后最大频谱的差值，Cf表示单位频谱的成本；AEn为第η条链路频谱重构前后连续占用的频谱个数的差值，Ce代表每个连续频谱的成本;Μ代表网络业务总数，i表示第i个业务，ADi为业务原来路径与新分配路径跳数的差值，Cd为每一跳的成本Ji表示业务i的时延，Ct表示单位时延所带来的损失；Pi代表业务i的优先级，Cp代表不同优先级业务中断带来的单位损失。
全文摘要
本发明提供了一种频谱重构的确定方法及系统，所述方法包括统计网络当前的频谱使用状态；在利用多种频谱重构方法对所述网络进行频谱重构后，分别记录并更新不同频谱重构方法频谱重构后的网络的频谱使用状态及业务相关信息；根据频谱使用状态及业务相关信息，得到频谱重构方法各自对应的频谱重构效益；通过频谱重构效益对多种频谱重构方法进行评估，确定所述网络的最优频谱重构方法。本发明通过针对不同频谱重构方法引起的利弊影响，提出了一种确定方法，计算不同频谱重构方法对应的频谱重构效益，依据该频谱重构效益对频谱重构方法进行评估，能够筛选出最适合网络的频谱重构方法，更好地提高频谱资源的利用率。
文档编号H04Q11/00GK102594701SQ20121006719
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者张 杰, 林雪峰, 赵永利, 马爱国 申请人:中兴通讯股份有限公司