一种路由以及波长分配方法及装置与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种路由以及波长分配方法及装置。

背景技术：

光网络是指以光作为传输媒介的通信网络，传输介质为光纤。

波分复用(wavelengthdivisionmultiplexing，简称为wdm)技术以及密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexing，简称为dwdm)技术应用于光网络，是在一根光纤中同时传输多波长光信号的技术。其基本原理是在发送端节点将不同波长的光信号进行复用，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端节点又将组合波长的光信号解复用，恢复出原信号后送入不同的终端。

wdm光网络或dwdm光网络中包含多个光交叉节点，这些光交叉节点可以采用多种形式组网。发送端节点和接收端节点之间通过光网络进行通信。发送端节点和接收端节点之间通常存在多条路径(一条路径上包含多个光交叉节点)，可以根据一定规则在发送端节点和接收端节点之间选择一条路径，并在选定路径之后，根据一定规则选择使用某个空闲的波长进行通信。这一过程称为路由及波长分配。

现有的一种路由及波长分配方法为：接收到连接请求后，计算发送端节点和接收端节点之间的最短路径，计算该最短路径上满足波长连续性的空闲波长集合，从该集合中选择第一个波长，计算该波长经过的所有链路上的四波混频(four-wavemixing，简称为fwm)噪声总和，若该fwm噪声总和小于fwm阈值，则为该连接请求选择该最短路径以及该波长，否则阻塞该连接请求。其中，fwm噪声属于链路特征参数。

随着光网络拓扑日趋mesh化(mesh化是指网络拓扑动态可扩展)，光交叉节点的特征对路由和波长分配的影响逐渐显露。

由此可见，上述现有技术中，将链路特征参数作为波长分配的依据，导致路由及波长分配的合理性有所欠缺，进而影响传输性能。

技术实现要素：

本申请提供了一种路由以及波长分配方法及装置，用以提高路由及波长分配的合理性。

第一方面，提供一种路由及波长分配方法，包括：

接收连接请求，所述连接请求中包括发送端节点和接收端节点的信息；

获取n个波长组，根据所述发送端节点和接收端节点，获取所述n个波长组各自对应的候选路径集合，n为大于或等于1的整数，一个波长组中包含1个或多个波长；

获取所述候选路径集合中的候选路径的权重计算参数，其中，一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的；

根据候选路径的权重计算参数，计算候选路径的权重值；

根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，若一个波长组中包含一个波长，则已经使用该波长的链路的数量小于链路总数量；或者，若一个波长组中包含多个波长，则已经使用该多个波长的链路的数量小于链路总数量。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，若一个波长组中包含一个波长，则该波长组对应的候选路径满足波长连续性要求；若一个波长组中包含多个波长，则在该波长组对应的候选路径中配置有波长转换器的光交叉节点上和/或该候选路径的光纤链路中设置的波长转换器上，所述多个波长中的一个波长允许被转换为所述多个波长中的另一个波长。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第三种可能的实现方式中，光交叉节点的特征参数包括以下参数之一或组合：

即时阻塞概率，用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的概率；其中，一个现存波长数量所对应的概率表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求被阻塞的概率；

串扰参数，用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的干扰的大小；其中，一个现存波长数量所对应的干扰的大小表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求分配到的波长所受到的来自于该光交叉节点中相应数量的现存波长的干扰值；

功率损耗参数，用于表示光交叉节点的插入损耗值；

偏振相关损耗参数。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，光交叉节点的即时阻塞概率的获取过程，包括：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与即时阻塞概率的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的即时阻塞概率。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，光交叉节点的串扰参数的获取过程，包括：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与串扰参数的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的串扰参数。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述权重计算参数中还包括：链路特征参数；

一条路径的链路特征参数包括以下参数之一或组合：

波长利用率，用于表示一条路径上已经使用的波长数占该路径上所有可用波长数的比值；

功率损耗参数，用于表示一条路径的插入损耗值；

链路成本参数，用于表示一条路径的服务成本大小；

链路时延参数，用于表示一条路径的时延大小。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述根据候选路径的权重计算参数计算候选路径的权重值，包括：

根据以下公式计算候选路径的权重值：

其中，cost表示一条候选路径的权重值，n表示该候选条路径对应的权重计算参数的数量，n为大于等于1的整数，pi表示该条候选路径对应的n个权重计算参数中的第i个参数，αi表示pi对应的权重值；其中，所述n个权重计算参数中至少有一个参数是该候选路径上的光交叉节点的特征参数的累加和或者该累加和的平均值。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，计算一条候选路径的权重值之前，还包括：根据所述连接请求对应的服务等级，确定候选路径的权重计算参数所对应的权重值。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长，包括：

根据候选路径的权重值，选取权重值最小的候选路径；

将选取的权重值最小的候选路径确定为所述连接请求所使用的路径，将所述权重值最小的候选路径所属的候选路径集合所对应的波长组中的波长，确定为所述连接请求所使用的波长。

第二方面，提供一种路由及波长分配装置，包括：

接收单元，用于接收连接请求，所述连接请求中包括发送端节点和接收端节点的信息；

第一获取单元，用于获取n个波长组，根据所述发送端节点和接收端节点，获取所述n个波长组各自对应的候选路径集合，n为大于或等于1的整数，一个波长组中包含1个或多个波长；

第二获取单元，用于获取所述候选路径集合中的候选路径的权重计算参数，其中，一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的；

计算单元，用于根据候选路径的权重计算参数，计算候选路径的权重值；

确定单元，用于根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，若一个波长组中包含一个波长，则已经使用该波长的链路的数量小于链路总数量；或者，若一个波长组中包含多个波长，则已经使用该多个波长的链路的数量小于链路总数量。

结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，若一个波长组中包含一个波长，则该波长组对应的候选路径满足波长连续性要求；若一个波长组中包含多个波长，则在该波长组对应的候选路径中配置有波长转换器的光交叉节点上和/或该候选路径的光纤链路中设置的波长转换器上，所述多个波长中的一个波长允许被转换为所述多个波长中的另一个波长。

结合第二方面或者第二方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第三种可能的实现方式中，光交叉节点的特征参数包括以下参数之一或组合：

即时阻塞概率，用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的概率；其中，一个现存波长数量所对应的概率表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求被阻塞的概率；

串扰参数，用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的干扰的大小；其中，一个现存波长数量所对应的干扰的大小表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求分配到的波长所受到的来自于该光交叉节点中相应数量的现存波长的干扰值；

功率损耗参数，用于表示光交叉节点的插入损耗值；

偏振相关损耗参数。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第二获取单元具体用于：在获取光交叉节点的即时阻塞概率的获取过程中，执行以下步骤：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与即时阻塞概率的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的即时阻塞概率。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第二获取单元具体用于：在获取光交叉节点的串扰参数的获取过程中，执行以下步骤：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与串扰参数的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的串扰参数。

结合第二方面或者第二方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述权重计算参数中还包括：链路特征参数；

一条路径的链路特征参数包括以下参数之一或组合：

波长利用率，用于表示一条路径上已经使用的波长数占该路径上所有可用波长数的比值；

功率损耗参数，用于表示一条路径的插入损耗值；

链路成本参数，用于表示一条路径的服务成本大小；

链路时延参数，用于表示一条路径的时延大小。

结合第二方面或者第二方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述计算单元具体用于：

根据以下公式计算候选路径的权重值：

其中，cost表示一条候选路径的权重值，n表示该候选条路径对应的权重计算参数的数量，n为大于等于1的整数，pi表示该条候选路径对应的n个权重计算参数中的第i个参数，αi表示pi对应的权重值；其中，所述n个权重计算参数中至少有一个参数是该候选路径上的光交叉节点的特征参数的累加和或者该累加和的平均值。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述计算单元还用于：在计算一条候选路径的权重值之前，根据所述连接请求对应的服务等级，确定候选路径的权重计算参数所对应的权重值。

结合第二方面或者第二方面的第一种至第八种可能的实现方式，在第二方面的第九种可能的实现方式中，所述确定单元具体用于：

根据候选路径的权重值，选取权重值最小的候选路径；

将选取的权重值最小的候选路径确定为所述连接请求所使用的路径，将所述权重值最小的候选路径所属的候选路径集合所对应的波长组中的波长，确定为所述连接请求所使用的波长。

第三方面，提供一种路由及波长分配装置，该装置可包括：接口、处理单元和存储器。处理单元用于控制该装置的操作；存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，用于向处理单元提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失行随机存取存储器(nvram)。该装置的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。

前述第一方面或者第一方面中的任意一种实现方式所提供的路由及波长分配流程可以应用于处理单元中，或者由处理单元实现。在实现过程中，该装置实现的路由及波长分配流程的各步骤可以通过处理单元中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理单元可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行第一方面或者第一方面中的任意一种实现方式公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合第一方面或者第一方面中的任意一种实现方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理单元读取存储器中的信息，结合其硬件完成路由及波长分配流程的步骤。

具体地，处理单元可被配置以执行第一方面或者第一方面中的任意一种实现方式所述的路由及波长分配流程。

第四方面，提供一种存储介质，其中包含有计算机程序指令，这些计算机程序指令可用于实现第一方面或者第一方面的任意一种可能的实现方式所述的路由及波长分配流程。该存储介质包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等，或者在磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。

本发明的上述实施例中，在接收到连接请求后，获取n个波长组，根据所述连接请求中包含的发送端节点和接收端节点信息，获取这n个波长组各自对应的候选路径集合；然后，获取候选路径集合中的候选路径的权重计算参数，并根据候选路径的权重计算参数计算候选路径的权重值，根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长。由于一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的，因此可基于候选路径上的光交叉节点的物理和/或光学特性进行路由及波长分配，从而提高路由及波长分配的合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的光交叉节点的示意图；

图2为现有技术中的wdm光网络结构示意图；

图3为本发明实施例提供的路由及波长分配流程示意图之一；

图4为本发明实施例中波长1对应的波长层拓扑示意图；

图5为本发明实施例中波长2对应的波长层拓扑示意图；

图6为本发明实施例中光交叉过程中信号串扰的示意图；

图7为本发明实施例中光交叉过程中信号串扰带来的osnr代价示意图；

图8为本发明实施例中光交叉过程中的偏振复用示意图之一；

图9为本发明实施例中光交叉过程中的偏振复用示意图之二；

图10为本发明实施例中光交叉过程中的信号偏振相关损耗带来的osnr代价示意图；

图11为本发明实施例提供的路由及波长分配流程示意图之二；

图12为本发明实施例提供的路由及波长分配装置的结构示意图之一；

图13为本发明实施例提供的路由及波长分配装置的结构示意图之二。

具体实施方式

wdm光网络或dwdm光网络中包含多个光交叉节点，这些光交叉节点有多种组网方式，比如环网、树形网、星形网、mesh网等。这些光交叉节点可以是光交叉互联(opticalcrossconnect，简称为oxc)设备，或者是其他能够实现光交换的设备。

如图1所示，光交叉节点主要由输入部分(放大器edpa，解复用dmux)，光交叉连接部分(光交叉连接矩阵)，输出部分(波长变换器otu，复用器mux)，控制和管理部分等几大部分组成。其中，波长变换器为可选配置，比如，光交叉节点中可以不配置波长变换器，或者配置一个或多个波长变换器。波长转换器可以将光信号从一个波长转换到另外一个波长。如果光交叉节点内没有配置波长转换器，则该光交叉节点交叉前后的光信号满足波长一致性原则，即光信号交叉前的波长与交叉后的波长保持一致。

图2示例性地示出了一种wdm光网络架构，其中标注数字的圆圈图示代表光交叉节点，未标注数字的圆圈图示代表中继节点，方块图示代表接入节点(比如发送端节点或接收端节点)。光交叉节点之间的链路为wdm链路。

如图2所示，任意两个接入点之间可以使用一个或多个波长进行连接，两个接入点之间存在多条可选路径。即，两个接入点之间的路由可以经过多条光纤链路和多个光交叉节点，可以使用一个波长(例如，光交叉节点内未配置波长转换器且光纤链路上未设置波长转换器的情况下)或者多个波长(例如，在光交叉节点内配置有波长转换器，或者光纤链路上设置有波长转换器的情况下)。

例如，图2中，接入点a到接入点b之间的通信可以从多条候选路径中选择，这些候选路径可包括：2->1->8->9->13，2->4->5->7->8->9->13，2->4->11->13，等等。在进行路由选择时，现有技术采用最短路径选择方法，比如，从多条候选路径中选择跳数(一条路径的跳数等于该路径上的光交叉节点数量减1)最少的路径，或者选择经过的中继节点个数最少的路径。

随着网络拓扑日趋mesh化，光交叉节点的特性对于路由及波长分配的影响逐渐显露出来。在这种情况下，光网络中的路由及波长分配需要将光交叉节点的特性考虑在内，以确保信号既能满足路径传输的需求也可以选择质量损失最少的原则。

为了提高路由及波长分配的合理性，本发明实施例提供了一种路由以及波长分配方案，本发明实施例提供的方案中，在路由及波长分配的过程中引入能够反映光交叉节点的物理和/或光学特征的参数作为计算依据，这样可基于候选路径上的光交叉节点的物理和/或光学特征进行路由及波长分配，从而提高路由及波长分配的合理性。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，为本发明实施例提供的路由以及波长分配流程示意图。该流程可由路由以及波长分配装置执行，该装置在接收到连接请求后，采用本发明实施例提供的方法进行路由及波长分配，并将分配结果发送给为该连接请求所分配的路径上的光交叉节点，以使这些光交叉节点进行路由及波长相关配置，从而使用为该连接请求分配的波长在该路径上进行通信。

其中，路由及波长分配装置可以是部署在光网络中的控制节点，比如网络控制器。该装置可部署在光网络的入口处，能够接收来自于接入节点的连接请求，并为该连接请求进行路由及波长分配。

下面结合图3对本发明实施例提供的路由及波长分配流程进行详细描述。如图3所示，该流程可包括以下步骤301至步骤305：

步骤301：接收连接请求，所述连接请求中包括发送端节点和接收端节点的信息。

一个连接请求指的是从光网络的一个接入节点到另一个接入节点的连接请求。以图1为例，接入节点a作为发送端节点可发起到接入节点b的连接请求，此时，连接节点b为接收端节点。

该连接请求中可包含发送端节点的信息和接收端节点的信息，路由及波长分配装置可以根据该连接请求确定该连接请求的发送端节点和接收端节点。其中，发送端节点的信息可以包括发送端节点的地址信息(如ip地址)和/或标识信息(如节点标识)，接收端节点的信息可以包括接收端节点的地址信息(如ip地址)和/或标识信息(如节点标识)。

步骤302：获取n个波长组，根据所述发送端节点和接收端节点，获取所述n个波长组各自对应的候选路径集合，n为大于或等于1的整数。

其中，一个波长组中可包含一个波长或多个波长。

考虑到光交叉节点可配置有波长转换器也可能未配置有波长转换器，或者光纤链路上设置有波长转换器也可能未设置有波长转换器，再或者路由及波长分配装置上可预先配置波长分配策略，比如针对特定的链路允许或不允许进行波长转换，因此一条候选路径上可能能够进行波长转换，也可能不能够进行波长转换。针对上述不同情况，相应地，路由及波长分配装置所确定的1个波长组包括以下情况中的一种：

情况1：若该波长组中包含一个波长，则已经使用该波长的链路的数量小于光网络中的链路的总数量。即，波长组中包含的波长为可用波长。

例如，一个光网络中包含m条链路(m为链路的总数量，m为大于1的整数)，配置给该光网络使用的波长为波长1至波长k(k为大于1的整数)。路由及波长分配装置在接收到连接请求后，此时如果针对波长1，该装置确定出波长1已经被分配给m(m小于m，m可取值为0)条链路使用，则认为波长1为可用波长，可以针对波长1获取对应的候选路径集合；如果针对波长2，该装置确定出波长2已经被分配给m条链路使用，则认为波长2无法再进行分配，则可放弃针对波长2获取对应的候选路径集合。

情况1中，该波长组所对应的候选路径满足波长连续性要求，即，在该路径上始终使用同一波长进行通信。

情况2：若该波长组中包含多个波长，则已经使用该多个波长的链路的数量小于光网络中的链路的总数量。即，波长组中包含的多个波长为可用波长组合。

例如，一个光网络中包含m条链路(m为链路的总数量，m为大于1的整数)，配置给该光网络使用的波长为波长1至波长k(k为大于1的整数)。路由及波长分配装置在接收到连接请求后，此时如果针对波长组1{波长1，波长2}，该装置确定出波长组1已经被分配给m(m小于m，m可取值为0)条链路使用，则认为波长组1中包含的波长1和波长2为可用波长组合，可以针对波长组1获取对应的候选路径集合；如果针对波长组2{波长3，波长4}，该装置确定出波长组2已经被分配给m条链路使用，则认为波长组2无法再进行分配，则可放弃针对波长组2获取对应的候选路径集合。

情况2中，该波长组对应的候选路径中配置有波长转换器的光交叉节点上和/或该候选路径的光纤链路中设置的波长转换器上，所述多个波长中的一个波长允许被转换为所述多个波长中的另一个波长。比如，对于波长组{波长1、波长2}，则该波长组对应的候选路径上，光信号可先使用波长1进行传输，在该路径上的某个配置有波长转换器的光交叉节点上该光信号从波长1被转换为波长2进行传输，再在该路径上的另外一个配置有波长转换器的光交叉节点上再转换回到波长1进行传输。

相应地，上述步骤302中的n个波长组中，可能包括以下情况中的一种：

-每个波长组中仅包含一个波长；

-每个波长组中均包含多个波长(比如2个或2个以上波长)；

-部分波长组中仅包含一个波长，另一部分波长组中包含多个波长。

上述一个波长组对应的候选路径集合，可以看作是该波长组对应的波长层拓扑，波长层拓扑表示的是某个波长组的网络连接情况。以一个波长组中包含一个波长为例，针对该波长组可以得到对应的一个光网络拓扑结构，该光网络拓扑结构中可以仅包括连接请求的发送端节点到接收端节点之间能够使用该波长进行通信的一条或多条候选路径。

以图1所示的光网络为例，假设光网络中的光交叉节点未配置有波长转换器且光纤链路中未设置有波长转换器，即一个连接请求自始至终需要使用一个相同的波长，图4示出了波长1对应的波长层拓扑，图5示出了波长2对应的波长层拓扑。图4中，光交叉节点4有三个自由度，即在光交叉节点4处针对波长1可以选择3条路径(4->2,4->5,4->11)。图5中，光交叉节点4有两个自由度，即在光交叉节点4处针对波长2可以选择2条路径(4->2,4->5)。

在一些优选实施例中，上述步骤302的实现过程可以包括：路由及波长分配装置在接收到连接请求后，获取光网络中所有可用波长和可用波长组合的信息；然后，路由及分配装置根据连接请求中包含的发送端节点和接收端节点的信息，获取每个可用波长以及可用波长组合各自对应的候选路径集合，每条候选路径的起始点为该发送端节点、终止点为该接收端节点。其中，由于路由及波长分配装置中存储有光网络的路由及波长分配情况信息，或者该装置能够获取到光网络的路由及波长分配情况信息，因此该装置可根据光网络的路由及波长分配信息获得可用波长或可用波长组合的信息，并可根据该连接请求的发送端节点和接收端节点获得这两个节点之间的候选路径。

例如，可用波长以及可用波长组合，及其对应的候选路径集合可如下所示：

波长组1{波长1}，对应的候选路径集合{路径1,路径2}；

波长组2{波长1,波长2}，对应的候选路径集合{路径1,路径3,路径4}

以上优选实施例是以获取光网络中所有可用波长和可用波长组合的信息，并获取每个可用波长以及可用波长组合各自对应的候选路径集合为例描述的，当然，在一些其他实施例中，可以获取光网络中的部分可用波长和可用波长的组合信息，并针对获取到的可用波长和/或可用波长组合获取对应的候选路径集合；也可以针对获取到的可用波长和可用波长的组合，在获取对应的候选路径集合时，从其中选取部分可用波长和/或可用波长组合，并针对选取出的可用波长和/或可用波长组合获取对应的候选路径集合。

步骤303：获取候选路径集合中的候选路径的权重计算参数，其中，一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的。

其中，一个光交叉节点的特征参数可以反映该光交叉节点的物理和/或光学特征。举例来说，一个光交叉节点的特征参数可包括以下参数之一或组合：即时阻塞概率、串扰参数、功率损耗参数、偏振相关损耗参数，下面分别进行说明。

(1)即时阻塞概率

该参数用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的概率；其中，一个现存波长数量所对应的概率表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求被阻塞的概率。其中，一个光交叉节点的现存波长是指该光交叉节点已使用的波长。

对于某些光交叉节点来说，在该光交叉节点中存在一定数量波长的情况下，新到的光信号有可能无法完成交换，这种现象叫做光交叉节点的即时阻塞。光交叉节点的即时阻塞率与该节点现存的波长数量相关，一般而言，对于一个光交叉节点来讲，现存波长数量越大，下一条连接请求被阻塞的概率越大。

(2)串扰参数

该参数用于表示光交叉节点中现存波长数量所对应的干扰的大小；其中，一个现存波长数量所对应的干扰的大小表示：光交叉节点在该现存波长数量的情况下，下一个连接请求分配到的波长所受到的来自于该光交叉节点中相应数量的现存波长的干扰值。

在光交叉节点的光交叉矩阵进行端口交叉时，来自其他端口的信号会对目标端口造成串扰，如图6所示，左侧端口1到右侧端口1的光信号会有部分光泄露到端口2(如图中虚线所示)。串扰可以来自相同波长，也可以来自不同波长，通常情况下，相同波长的串扰更为严重。信号串扰的大小与光交叉节点中现存波长的数量和路径选择有关。

图7示出了光交叉过程中的信号串扰带来的100gb/spm-qpsk(polarization-multiplexedquadraturephaseshiftkeying，偏振复用正交相移键控)系统osnr(opticalsignalnoiseratio，光信噪比)代价：在-16db串扰的情况下，系统有1db的osnr代价。从图7的结果来看，光交叉节点的物理性质对100gb/s的相干系统性能的影响十分明显。

(3)功率损耗参数

该参数用于表示光交叉节点的插入损耗值。其中，插入损耗是指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。光信号每经过一次光交换就会损失一些功率，这种功率损耗可用功率损耗参数来表示。

(4)偏振相关损耗参数

目前已广泛使用偏振复用的高阶调试格式的光信号进行传输，该种光信号对偏振相关损耗较为敏感。如图8所示，波分信号首先经过一个解复用器将不同波长信号分解开，然后每一个波长都经过一个偏振分束器进行正交偏振的分离，两个光交叉矩阵分别将两个正交偏振交换到目的端口，然后经过偏振合束和波长复用传输到下一个光交叉节点。

偏振分束通常无法达到精确的50％-50％分光，造成信号在两个偏振态上的损耗不一致。如图9所示，光信号经过偏振分束后分成水平偏振和垂直偏振两个光信号，理论上来说这两部分光的功率比值是1:1，经过光开关1和开关2之后再偏振合束。然而，实际的器件无法做到这么精确，水平偏振和垂直偏振的功率会有差别，这个现象叫做偏振相关损耗(polarizationdependentloss，简称为pdl)。pdl破坏了偏振复用信号的正交性，对接收机数字处理器(digitalsignalprocessor，简称为dsp)会带来一定影响。

图10给出了光交叉过程中的pdl现象带来的100gb/spm-qpsk系统osnr代价：大约0.5db的pdl即能带来1db的系统代价。从图10的结果来看，光交叉节点的物理性质对100gb/s的相干系统性能的影响十分明显。

以上所列举的光交叉节点的特征参数的种类仅为一种示例，本发明实施例不排除还包括光交叉节点的其他特征参数，这些特征会对信号传输产生影响。

以上所列举的光交叉节点的特征及其参数中，功率损耗和偏振相关损耗是光交叉节点的物理属性，并不依赖与波长的不同而有所改变，因此功率损耗参数和偏振相关损耗参数可以预先标定，即预先配置这两种参数的取值。即时阻塞概率和串扰与光交叉节点的状态相关(比如现存波长的数量和节点内部配置的信息)，因此可首先获取光交叉节点的状态和/或配置信息，根据获取到的光交叉节点的状态和/或配置信息确定出功率损耗参数和/或偏振相关损耗参数。

举例来说，光交叉节点的即时阻塞概率的获取过程可包括：首先，获取光交叉节点的配置信息，该配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；然后，根据光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与即时阻塞概率的对应关系，得到与光交叉节点中现存波长的数量对应的即时阻塞概率。其中，波长数量与即时阻塞概率的对应关系，可预先配置。该对应关系可通过仿真测试或者对传输性能数据进行统计分析得到。

再举例来说，光交叉节点的串扰参数的获取过程可包括：首先，获取光交叉节点的配置信息，该配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；然后，根据光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与串扰参数的对应关系，得到与光交叉节点中现存波长的数量对应的串扰参数。其中，波长数量与即时阻塞概率的对应关系，可预先配置。该对应关系可通过仿真测试或者对传输性能数据进行统计分析得到。

上述列举的光交叉节点的特征参数，反映了该光交叉节点的物理和/或光学特性，在实施时，可将一条候选路径上的部分或所有光交叉节点的某种特征参数进行累加或者进行累加后求平均值等运算，从而得到该候选路径的一种权重计算参数。举例来说，可将一条候选路径上的所有光交叉节点的即时阻塞概率进行累加求和，将累加求和的计算结果作为该条候选路径的即时阻塞概率以便参与路由计算。

为了兼顾光交叉节点的特征以及光纤链路的特征，从而使路由和波长分配更加合理，本发明实施例优选地，在计算路由和分配波长的过程中，在引入光交叉节点的特征参数以外，还可以进一步引入链路特征参数。即，上述权重计算参数中还可以进一步包括链路特征参数。

优选地，一条路径的链路特征参数可包括以下参数之一或组合：

-波长利用率，用于表示一条路径上已经使用的波长数占该路径上所有可用波长数的比值；

-功率损耗参数，用于表示一条路径的插入损耗值；

-链路成本参数，用于表示一条路径的服务成本大小。优选地，该参数可以是归一化成本参数。举例来说，可定义某种光纤单位长度的服务成本为1，那么其他类型的光纤相对于它的服务成本可表示为1的c倍(c大于零)。具体选择何种类型光纤以及多长距离作为单位长度可以自定义。

-链路时延参数，用于表示一条路径的时延大小。该参数可以是归一化时延参数。举例来说，可定义某种光纤单位长度的时延为1，那么其他类型的光纤相对于它的时延可表示为1的d倍(d大于零)。具体选择何种类型光纤以及多长距离作为单位长度可以自定义。

上述链路特征参数中，功率损耗参数、链路成本参数、链路时延参数，可以预先配置。这些参数可以通过仿真测试等方式获得。

步骤304：根据候选路径的权重计算参数，计算候选路径的权重值。

该步骤中，可以根据以下公式计算候选路径的权重值：

其中，cost表示一条候选路径的权重值，n表示该候选条路径对应的权重计算参数的数量，n为大于等于1的整数，pi表示该条候选路径对应的n个权重计算参数中的第i个参数，αi表示pi对应的权重值。αi的取值范围可以是大于零且小于1的数值，当然αi也可以是其他取值。

其中，所述n个权重计算参数中至少有一个参数是该候选路径上的光交叉节点的特征参数的累加和或者该累加和的平均值。

根据上述公式(1)计算候选路径的权重值cost时，如果光交叉节点的特征参数的累加和的取值做归一化处理，那么候选路径的权重值cost的取值范围可在0～7之间。

通常情况下，一条候选路径的权重值越大，则传输性能越差。

作为一个例子，对于一条候选路径，可以分别对该候选路径上的所有光交叉节点的即时阻塞概率进行累加和计算，对串扰参数进行累加和计算，对偏振相关损耗参数进行累加和计算，并对功率损耗参数进行累加和计算；然后根据以下公式计算总功率损耗参数：

其中，p_totalpowerloss表示一条候选路径的功率损耗总和，p_path表示该条候选路径的插入损耗，m表示该条候选路径上光交叉节点的数量，p_nodej表示该候选路径上的m个光交叉节点中第j个光交叉节点的插入损耗。其中，一条路径的插入损耗值以及一个光交叉节点的插入损耗值可以预先进行配置。

优选地，在光网络中所有的光交叉节点的插入损耗相同的情况下，上述公式(2)的一种简化公式如下：

其中，β是链路插入损耗系数，l是链路长度，p_node表示一个光交叉节点的插入损耗，m表示该条候选路径上光交叉节点的数量。

然后，将上述候选路径上的所有光交叉节点的即时阻塞概率的累加和、串扰参数的累加和、偏振相关损耗参数的累加和，以及公式(2)或公式(3)的计算结果p_totalpowerloss，带入公式(1)进行计算，得到该候选路径的权重值。

可选地，为了进一步提高灵活性以及路由和波长分配的合理性，在一些实施例中，可在计算一条候选路径的权重值之前，根据接收到的连接请求所对应的服务等级，确定该候选路径的每个权重计算参数所对应的权重值。

其中，服务等级参数通常携带在连接请求的包头部分，当然本发明实施例也不排除其他获取服务等级的方法。可针对不同的服务等级设置不同的一组权重计算参数的权重值。比如，若某种服务等级对于链路成本和链路时延的要求比较高，则该服务等级对应的一组权重值中，链路成本参数和链路时延参数对应的权重值取值较大；再比如，若某种服务等级对于偏振相关损耗和串扰的容忍度较小，则该服务等级对应的一组权重值中，偏振相关损耗参数和串扰参数对应的权重值较大。

步骤305：根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定连接请求所使用的路径以及波长。

该步骤中，在一些实施例中，可根据候选路径的权重值，选取权重值最小的候选路径；并将选取的权重值最小的候选路径确定为连接请求所使用的路径，将该权重值最小的候选路径所属的候选路径集合所对应的波长组中的波长，确定为该连接请求所使用的波长。进一步地，如果权重值最小的候选路径存在多条，则从中选择一条候选路径，比如可从中随机选择一条路径或者按照设定的规则选择一条路径。通过上述过程可以看出，由于候选路径上存在可用波长或波长组合，因此通过路由计算从候选路径中选择出路径后，波长分配也同时完成。

在另一些实施例中，也可根据候选路径的权重值，选取权重值小于设定阈值的候选路径；并将选取的权重值小于设定阈值的候选路径确定为连接请求所使用的路径，将该权重值小于设定阈值的候选路径所属的候选路径集合所对应的波长组中的波长，确定为该连接请求所使用的波长。进一步地，如果权重值小于设定阈值的候选路径存在多条，则从中选择一条候选路径，比如可从中随机选择一条路径或者按照设定的规则选择一条路径。

进一步地，如果所有候选路径的权重值均大于阈值，则本次路由及波长分配失败，接收到的连接请求被阻塞。其中，该阈值的取值应能保证权重值cost小于该阈值的路径可以连通。该阈值可预先设定，可根据仿真测试或者对通信状态数据进行统计分析得到。

在一些优选实施例中，上述流程的步骤302中，路由及波长分配装置在接收到连接请求后，可获取光网络中当前所有可用波长以及可用波长组合，形成n个波长组，并获取每个波长组对应的候选路径集合；步骤303中，路由及波长分配装置可针对所有候选路径集合中的所有候选路径，获取权重计算参数；步骤304中，路由及波长分配装置可分别根据每条候选路径的权值计算参数计算该候选路径的权重值；步骤305中，可根据每条候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长。这样，路由及波长分配装置可选择出全网最优的路径分配给接收到的连接请求。

通过以上描述可以看出，本发明的上述实施例中，一方面，由于一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的，即，将光交叉节点的物理和/或光学特征作为路由及波长分配的依据，从而提高路由及波长分配的合理性。

另一方面，前述的现有技术中只从满足波长连续性的空闲波长集合中选择第一个波长进行可用性评估，若评估为不可以，则阻塞连接请求，因此导致连接请求被阻塞的几率较高。而本发明实施例中，将路由计算与波长分配结合在一起进行，选择出路径后，由于该路径上具有可用波长，因此避免因为再次进行波长评估且评估失败时，连接请求被阻塞的情况发生，从而与现有技术相比降低了连接请求被阻塞的几率。

再一方面，基于波长层拓扑可以方便地计算光网络中某个光交叉节点的波长使用情况，可以快速地计算波长串扰。例如，图4中的光交叉节点4有三个自由度，而波长层拓扑显示波长1可在三个方向上都可用，即光交叉节点4处不存在波长1的串扰；再例如，图5中，光交叉节点4的波长2只在两个方向上可用，表示光交叉节点4处存在一个波长2的串扰。

为了更清楚地理解本发明的上述实施例，下面结合图11给出实际应用场景下的路由及波长分配流程。

如图11所示，该流程可包括如下步骤：

步骤1：接收连接请求。

步骤2：生成光网络的波长层拓扑。即，获取可用波长和/或可用波长组合，得到n个波长组，根据所述连接请求中包含的发送端节点和接收端节点的信息，获取所述n个波长组各自对应的候选路径集合。

步骤3：根据该连接请求所请求传输的信号的服务等级，选择目标函数。其中，一个服务等级对应一个目标函数，不同服务等级对应的目标函数可能相同也可能不同。在这里，目标函数是用来计算候选路径的权重值的，所有目标函数的算法均可如前述公式(1)所示，只是不同的目标函数中的权重值α的组合情况有所不同。

步骤4：获取候选路径上的光交叉节点的现存波长以及配置信息。

步骤5：根据步骤4获取到的信息，计算候选路径上的光交叉节点的串扰和即时阻塞概率。

步骤6：计算候选路径的权重值。具体可采用前述公式(1)进行计算。

步骤7：若至少有一个候选路径的权重值小于阈值，则转入步骤8，否则表明无法为接收到的连接请求分配路由，则转入步骤11。

步骤8：根据候选路径的权重值，选择权重值最小的候选路径，根据该权重值最小的路径所属的候选路径集合所对应的波长组，得到为该连接请求分配的波长。

步骤9：更新光网络路由表。该路由表中保存了当前光网络的路径和波长拓扑信息，以便后续进行路由及波长分配。

步骤10：将路由及波长分配结果发送到该权重值最小的路径上的光交叉节点，以使这些光交叉节点进行传输配置。

步骤11：是否接收到新的连接请求，若是，则转入步骤2，否则结束流程。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种路由及波长分配装置。该装置可实现前述实施例提供的路由及波长分配流程。该装置可以是光网络中的控制设备，比如网络控制器。

参见图12，为本发明实施例提供的路由及波长分配装置的结构示意图，该装置可包括：接口1201、处理单元1202和存储器1203。处理单元1202用于控制该装置的操作；存储器1203可以包括只读存储器和随机存取存储器，用于向处理单元1202提供指令和数据。存储器1203的一部分还可以包括非易失行随机存取存储器(nvram)。该装置的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统1209除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统1209。

本发明实施例揭示的路由及波长分配流程可以应用于处理单元1202中，或者由处理单元1202实现。在实现过程中，该装置实现的路由及波长分配流程的各步骤可以通过处理单元1202中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理单元1202可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1203，处理单元1202读取存储器1203中的信息，结合其硬件完成路由及波长分配流程的步骤。

具体地，处理单元1202可被配置以执行前述实施例所述的路由及波长分配流程。该流程的具体实现过程可参见前述图3所示的流程，在此不再重复。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种路由及波长分配装置。该装置可实现前述实施例提供的路由及波长分配流程。

参见图13，为本发明实施例提供的路由及波长分配装置的结构示意图，该装置可包括：接收单元1301、第一获取单元1302、第二获取单元1303、计算单元1304、确定单元1305，其中：

接收单元1301，用于接收连接请求，所述连接请求中包括发送端节点和接收端节点的信息；

第一获取单元1302，用于获取n个波长组，根据所述发送端节点和接收端节点，获取所述n个波长组各自对应的候选路径集合，n为大于或等于1的整数，一个波长组中包含1个或多个波长；

第二获取单元1303，用于获取所述候选路径集合中的候选路径的权重计算参数，其中，一条候选路径的权重计算参数中的至少一个参数是根据该条候选路径上的光交叉节点的特征参数计算得到的；

计算单元1304，用于根据候选路径的权重计算参数，计算候选路径的权重值；

确定单元1305，用于根据候选路径的权重值以及所属的候选路径集合所对应的波长组，确定所述连接请求所使用的路径以及波长。

优选地，若一个波长组中包含一个波长，则已经使用该波长的链路的数量小于链路总数量；或者，若一个波长组中包含多个波长，则已经使用该多个波长的链路的数量小于链路总数量。

优选地，若一个波长组中包含一个波长，则该波长组对应的候选路径满足波长连续性要求；若一个波长组中包含多个波长，则在该波长组对应的候选路径中配置有波长转换器的光交叉节点上和/或该候选路径的光纤链路中设置的波长转换器上，所述多个波长中的一个波长允许被转换为所述多个波长中的另一个波长。

优选地，光交叉节点的特征参数包括以下参数之一或组合：即时阻塞概率、串扰参数、功率损耗参数、偏振相关损耗参数。这些参数的含义同前所述，在此不再重复。

相应地，第二获取单元1303在获取光交叉节点的即时阻塞概率的获取过程中，可执行以下步骤：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与即时阻塞概率的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的即时阻塞概率。

相应地，第二获取单元1303在获取光交叉节点的串扰参数的获取过程中，可执行以下步骤：获取光交叉节点的配置信息，所述配置信息中至少包括该光交叉节点中现存波长的数量；根据所述光交叉节点中现存波长的数量查询波长数量与串扰参数的对应关系，得到与所述光交叉节点中现存波长的数量对应的串扰参数。

优选地，所述权重计算参数中还包括：链路特征参数；一条路径的链路特征参数包括以下参数之一或组合：波长利用率、功率损耗参数、链路成本参数、链路时延参数。率损耗参数、偏振相关损耗参数。

优选地，计算单元1304可根据公式(1)计算候选路径的权重值。公式(1)以及相关参数说明可参见前述实施例，在此不再重复。

优选地，计算单元1304还可用于：在计算一条候选路径的权重值之前，根据所述连接请求对应的服务等级，确定候选路径的权重计算参数所对应的权重值。

优选地，确定单元1305可根据候选路径的权重值，选取权重值最小的候选路径，将选取的权重值最小的候选路径确定为所述连接请求所使用的路径，将所述权重值最小的候选路径所属的候选路径集合所对应的波长组中的波长，确定为所述连接请求所使用的波长。

图13所示的装置中，接收单元1301可由接口模块(比如，如图12中的接口1201)来实现；第一获取单元1302、第二获取单元1303、计算单元1304和确定单元1305的功能，可由处理单元(比如，如图12中所示的处理单元1202)来实现。或者说，这些单元是处理单元中的不同软件模块，这些软件模块的软件代码预先配置在存储器中，处理单元通过读取存储器中的这些软件代码并执行，以实现相应的功能或执行相应的操作，从而完成上述实施例描述的路由及波长分配流程。

综上所述，本发明实施例综合考虑了光交叉节点的物理和/或光学特征，比如光交叉节点的串扰和偏振相关损耗现象等对信号的影响，从而使得路由计算更加准确。另外，本发明实施例还综合考虑了路由计算和波长分配问题，在可用波长对应的路径中进行路由计算，与现有技术相比简化了算法实现过程。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器，使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。