一种数据频谱重构传输方法、装置、控制器及存储介质与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种数据频谱重构传输方法、装置、控制器及存储介质。

背景技术

随着互联网业务的蓬勃发展以及高清视频等宽带业务的广泛应用，数据、语音和视频等业务都在迅猛增长，用户ip业务流量大约每两年翻一倍，使得信息量呈现爆炸式增长。光传送网面临着高带宽、强突发业务的需求与挑战，因此，支持频谱高效利用的弹性光网络应运而生。弹性光网络能够基于一定的策略动态地为不同粒度的数据业务选择合适的调制格式和保护带宽，动态地为业务分配相应的资源，从而提高了网络中频谱资源的利用率和业务传输速率。

由于弹性光网络的频谱必须满足一致性和连续性约束，因此经过一段时间的运行后，网络中会出现很多无法利用的频谱碎片，导致网络频谱利用率降低。需要通过频谱重构算法将频谱碎片整合成连续的频谱段，避免频谱资源的浪费。在对数据业务进行频谱迁移的过程中，为防止业务中断，现有的技术方案是对发射机和接收机的频率同时进行缓慢的调节，使频率始终保持一致，因此资源配置时间比较长，频谱迁移的效率比较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输方法、装置、控制器及存储介质，以解决弹性光网络系统出现很多无法利用的频谱碎片，导致网络频谱利用率降低；以及频谱重构过程中资源配置时间比较长、频谱迁移的效率比较低、网络阻塞的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输方法，包括如下步骤：判断可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量是否达到预设值；当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量未达到所述预设值时，确定编译码模式为raptor-rs级联编译码模式，将待传送的数据业务流分成多个原始数据分组，分别对所述多个原始数据分组进行raptor编码，生成多个raptor编码数据包；分别对每个所述raptor编码数据包进行rs编码，生成多个rs编码数据包；将包含所述rs编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第一光信号；将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送。

在本发明实施例中，首先对弹性光网络系统中存在频谱碎片的数据业务流确定编译码模式为raptor-rs级联编译码模式，然后将发送的波长与接收的波长同时快速的调为一致，实现对数据业务实现快速频谱迁移，相比于传统频谱重构技术可以明显减少资源配置时间，提高频谱重构效率，实现数据业务的快速分配，降低网络阻塞率。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量达到所述预设值时，确定编译码模式为普通fec编译码模式，对待传送的数据业务流进行普通fec编码，生成普通fec编码数据包；将包含所述普通fec编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第二光信号；将所述第二光信号的初始波长转换为预设波长，并进行发送。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送，具体包括：查找传输通道中空闲的波长通道，确定所述空闲的波长通道的通道数；判断所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数是否一致；当所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数一致时，将所述第一光信号的初始波长转换为所述空闲的波长通道的预设波长；将转换为所述预设波长的第一光信号搬移到所述空闲的波长通道中进行发送。

在本发明实施例中，将需要传输的信号搬移到空闲的波长通道进行发送，从而填补了频谱资源中的碎片，使频谱满足一致性和连续性约束，避免了因存在频谱碎片导致频谱资源的浪费，提高频谱资源利用率。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输方法，包括如下步骤：获取经过转换的具有预设波长的光信号；将所述光信号进行解调，生成包含编码数据包的电信号；当编译码模式为raptor-rs级联编译码模式时，对所述编码数据包进行rs译码，生成raptor编码数据包；判断所述raptor编码数据包的比特错误率是否为0；当所述raptor编码数据包的比特错误率为0时，存储生成的所述raptor编码数据包，直至所述raptor编码数据包达到预设数量；将预设数量的所述raptor编码数据包进行raptor译码，生成多个原始数据分组。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，当所述raptor编码数据包的比特错误率为不为0时，将生成的所述raptor编码数据包丢弃。

结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，当确定编译码模式为普通fec编译码模式时，对所述编码数据包进行普通fec译码，生成多个原始数据分组。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输装置，包括：第一判断模块，用于判断可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量是否达到预设值；编译码模式确定模块，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量未达到所述预设值时，所述编译码模式确定模块确定编译码模式为raptor-rs级联编译码模式；raptor编码模块，用于将待传送的数据业务流分成多个原始数据分组，分别对所述多个原始数据分组进行raptor编码，生成多个raptor编码数据包；rs编码模块，用于分别对每个所述raptor编码数据包进行rs编码，生成多个rs编码数据包；调制模块，用于将包含所述rs编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第一光信号；波长转换模块，用于将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送。

在本发明实施例中，首先对弹性光网络系统中存在频谱碎片的数据业务流进行raptor-rs级联编码，然后将发送的波长与接收的波长同时快速的调为一致，实现对数据业务实现快速频谱迁移，相比于传统频谱重构技术可以明显减少资源配置时间，提高频谱重构效率，实现数据业务的快速分配，降低网络阻塞率。

结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量达到所述预设值时，所述编译码模式确定模块确定编译码模式为普通fec编译码模式，所述数据频谱重构传输装置还包括：普通fec编码模块，用于对待传送的数据业务流进行普通fec编码，生成普通fec编码数据包；所述调制模块还用于将包含所述普通fec编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第二光信号；所述波长转换模块还用于将所述第二光信号的初始波长转换为预设波长，并进行发送。

结合第三方面，在第三方面第二实施方式中，所述波长转换模块包括：空闲通道数确定子模块，用于查找传输通道中空闲的波长通道，确定所述空闲的波长通道的通道数；第一判断子模块，用于判断所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数是否一致；波长转换子模块，当所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数一致时，所述波长转换子模块将所述第一光信号的初始波长转换为所述空闲的波长通道的预设波长；发送子模块，用于将转换为所述预设波长的第一光信号搬移到所述空闲的波长通道中进行发送。

在本发明实施例中，将需要传输的信号搬移到空闲的波长通道进行发送，从而填补了频谱资源中的碎片，使频谱满足一致性和连续性约束，避免了因存在频谱碎片导致频谱资源的浪费，提高频谱资源利用率。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输装置，包括：接收模块，用于获取经过转换的具有预设波长的光信号；解调模块，用于将所述光信号进行解调，生成包含编码数据包的电信号；rs译码模块，当编译码模式为raptor-rs级联编译码模式时，用于对所述编码数据包进行rs译码，生成raptor编码数据包；第二判断模块，用于判断所述raptor编码数据包的比特错误率是否为0；数据存储模块，当所述raptor编码数据包的比特错误率为0时，所述数据存储模块存储生成的所述raptor编码数据包，直至所述raptor编码数据包达到预设数量；raptor译码模块，用于将预设数量的所述raptor编码数据包进行raptor译码，生成多个原始数据分组。

结合第四方面，在第四方面第一实施方式中，当所述raptor编码数据包的比特错误率不为0时，将生成的所述raptor编码数据包丢弃。

结合第四方面，在第四方面第二实施方式中，还包括：普通fec译码模块，当确定编译码模式为普通fec编译码模式时，所述普通fec译码模块用于对所述编码数据包进行普通fec译码，生成多个原始数据分组。

根据第五方面，本发明实施例提供了一种控制器，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的数据频谱重构传输方法，或执行第二方面或者第二方面的任意一种实施方式中所述的数据频谱重构传输方法。

根据第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的数据频谱重构传输方法，或执行第二方面或者第二方面的任意一种实施方式中所述的数据频谱重构传输方法。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例的数据频谱重构传输方法的流程图；

图2示出了本发明实施例的步骤s105的具体过程的流程图；

图3示出了本发明实施例的频谱重构原理图；

图4示出了本发明另一实施例的数据频谱重构传输方法的流程图；

图5示出了本发明实施例的数据频谱重构传输装置的结构示意图；

图6示出了本发明实施例的数据频谱重构传输装置的波长转换模块56的具体结构示意图；

图7示出了本发明另一实施例的数据频谱重构传输装置的结构示意图；

图8示出了本发明实施例应用于弹性光网络的系统框图；

图9示出了本发明实施例应用于弹性光网络的方法流程图；

图10示出了本发明实施例的控制器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输方法，如图1所示，该数据频谱重构传输方法包括：

步骤s101：判断是否需要频谱重构，具体判断可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量是否达到预设值；当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量未达到所述预设值时，则需要频谱重构，确定编译码模式为raptor-rs级联编译码模式；

步骤s102：将待传送的数据业务流分成多个原始数据分组，分别对所述多个原始数据分组进行raptor编码，生成多个raptor编码数据包；

步骤s103分别对每个所述raptor编码数据包进行rs编码，生成多个rs编码数据包；

步骤s104：将包含所述rs编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第一光信号；在一较佳实施例中，该第一光信号可以是可见光或红外光；

步骤s105：将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送。

可选地，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量达到所述预设值时，则不需要频谱重构，确定编译码模式为普通fec编译码模式时，还包括步骤s106：对待传送的数据业务流进行普通fec编码，生成普通fec编码数据包；进一步地，此时在步骤s104是将包含所述普通fec编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第二光信号；将所述第二光信号的初始波长转换为预设波长，并进行发送。

在一较佳实施例中，如图2所示，上述步骤s105：将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送的过程，具体包括：

步骤s201：查找传输通道中空闲的波长通道，确定所述空闲的波长通道的通道数；

步骤s202：判断所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数是否一致；

步骤s203：当所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数一致时，将所述第一光信号的初始波长转换为所述空闲的波长通道的预设波长；

步骤s204：将转换为所述预设波长的第一光信号搬移到所述空闲的波长通道中进行发送。

如图3所示，为本发明实施例的数据频谱重构的原理图，假设弹性光网络系统中有8个波长通道(λ1，λ2...λ3)用来传输数据业务，并且有a、b、c三个数据业务正在传输，其中业务a占用两个波长通道，业务b占用一个波长通道，业务c占用两个波长通道。业务d为新增业务，需要占用3个波长通道，但是没有足够的连续波长通道可以使用，则需要进行频谱重构。查找到传输通道中波长为λ3、λ4和λ8的通道空闲，其中λ3和λ4连续；此时，将占用2个波长通道的数据业务c由波长为λ6、λ7的通道上搬移到波长为λ3、λ4的空闲通道上传输，从而波长为λ6、λ7的通道空闲出来，再加上相连的波长为λ8的空闲通道，组成波长分别为λ6、λ7、λ8的3个连续空闲的预设波长通道；判断到新增的业务d需要占用3个波长通道，与预设波长通道数相同，将新增数据业务d分配到空闲的波长通道(λ6、λ7、λ8)上进行传输。

本发明实施例还提供了一种数据频谱重构传输方法，如图4所示，该数据频谱重构传输方法包括：

步骤s401：获取经过转换的具有预设波长的光信号；在一较佳实施例中，该光信号可以是可见光或红外光；

步骤s402：将所述光信号进行解调，生成包含编码数据包的电信号；

步骤s403：当编译码模式为raptor-rs级联编译码模式时，对所述编码数据包进行rs译码，生成raptor编码数据包；

步骤s404：判断所述raptor编码数据包的比特错误率是否为0；

当所述raptor编码数据包的比特错误率为0时，存储生成的所述raptor编码数据包，直至所述raptor编码数据包达到预设数量；当所述raptor编码数据包的比特错误率为不为0时，将生成的所述raptor编码数据包丢弃。

步骤s405：将预设数量的所述raptor编码数据包进行raptor译码，生成多个原始数据分组。

可选地，当确定编译码模式为普通fec编译码模式时，还包括步骤s406：对所述编码数据包进行普通fec译码，生成多个原始数据分组。

本发明实施例提供了一种数据频谱重构传输装置，如图5所示，该数据频谱重构传输装置包括：

第一判断模块51，用于判断可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量是否达到预设值；详细内容可参考上述实施例的步骤s101的描述。

编译码模式确定模块52，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量未达到所述预设值时，所述编译码模式确定模块确定编译码模式为raptor-rs级联编译码模式；

raptor编码模块53，用于将待传送的数据业务流分成多个原始数据分组，分别对所述多个原始数据分组进行raptor编码，生成多个raptor编码数据包；详细内容可参考上述实施例的步骤s102的描述。

rs编码模块54，用于分别对每个所述raptor编码数据包进行rs编码，生成多个rs编码数据包；详细内容可参考上述实施例的步骤s103的描述。

调制模块55，用于将包含所述rs编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第一光信号；详细内容可参考上述实施例的步骤s104的描述。

波长转换模块56，用于将所述第一光信号的初始波长转换为预设波长进行发送。详细内容可参考上述实施例的步骤s105的描述。

可选地，当可供新的数据业务分配的连续的频谱资源的数量达到所述预设值时，所述编译码模式确定模块确定编译码模式为普通fec编译码模式，所述数据频谱重构传输装置还包括：普通fec编码模块57，用于对待传送的数据业务流进行普通fec编码，生成普通fec编码数据包；详细内容可参考上述实施例的步骤s106的描述。所述调制模块55还用于将包含所述普通fec编码数据包的电信号调制生成具有初始波长的第二光信号；所述波长转换模块56还用于将所述第二光信号的初始波长转换为预设波长，并进行发送。

如图6所示，上述波长转换模块56，具体包括：空闲通道数确定子模块561、第一判断子模块562、波长转换子模块563和发送子模块564。

其中，空闲通道数确定子模块561，用于查找传输通道中空闲的波长通道，确定所述空闲的波长通道的通道数；详细内容可参考上述实施例的步骤s201的描述。

第一判断子模块562，用于判断所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数是否一致；详细内容可参考上述实施例的步骤s202的描述。

波长转换子模块563，当所述第一光信号所占用的传输通道数与所述通道数一致时，所述波长转换子模块将所述第一光信号的初始波长转换为所述空闲的波长通道的预设波长；详细内容可参考上述实施例的步骤s203的描述。

发送子模块564，用于将转换为所述预设波长的第一光信号搬移到所述空闲的波长通道中进行发送；详细内容可参考上述实施例的步骤s204的描述。

本发明实施例还提供了一种数据频谱重构传输装置，如图7所示，该数据频谱重构传输装置包括：

接收模块71，用于获取经过转换的具有预设波长的光信号；详细内容可参考上述实施例的步骤s401的描述。

解调模块72，用于将所述光信号进行解调，生成包含编码数据包的电信号；详细内容可参考上述实施例的步骤s402的描述。

rs译码模块73，当编译码模式为raptor-rs级联编译码模式时，用于对所述编码数据包进行rs译码，生成raptor编码数据包；详细内容可参考上述实施例的步骤s403的描述。

第二判断模块74，用于判断所述raptor编码数据包的比特错误率是否为0；当所述raptor编码数据包的比特错误率不为0时，将生成的所述raptor编码数据包丢弃；详细内容可参考上述实施例的步骤s404的描述。

数据存储模块75，当所述raptor编码数据包的比特错误率为0时，所述数据存储模块75存储生成的所述raptor编码数据包，直至所述raptor编码数据包达到预设数量；

raptor译码模块76，用于将预设数量的所述raptor编码数据包进行raptor译码，生成多个原始数据分组；详细内容可参考上述实施例的步骤s405的描述。

可选地，该数据频谱重构传输装置还包括：普通fec译码模块77，当确定编译码模式为普通fec编译码模式时，所述普通fec译码模块77用于对所述编码数据包进行普通fec译码，生成多个原始数据分组；详细内容可参考上述实施例的步骤s406的描述。

可选地，在本发明的一些实施例中，本发明实施例提供的数据频谱重构传输方法及装置可应用于基于弹性光网络进行数据传输的控制系统中，如图8所示，该控制系统主要包括raptor-rs级联编码模块81、调制器82、波长可变光发射机83、波长可变光接收机84、解调器85、raptor-rs级联译码模块86、普通fec编码模块87、普通fec译码模块88和控制器89。其中，raptor-rs级联编码模块分为raptor编码模块和rs编码模块两部分；raptor-rs级联译码模块分为raptor译码模块和rs译码模块两部分。

当信源产生的数据不存在频谱碎片时，数据经过普通fec编码模块87生成fec编码数据包，然后经过调制器82将电信号变成波长为λ0的光信号，再经过波长可变光发射机83将光信号转化到特定波长(λ1，λ2...λn)并发射出去。光信号经过光纤信道到达接收端的波长可变光接收机84，将特定波长(λ1，λ2...λn)的光信号转换成波长为λ0的光信号并送入解调器85，在解调器中85完成光电变换，解调器85输出的信号经过普通fec译码模块88恢复出原始数据。

当信源产生的数据存在频谱碎片时，raptor-rs级联编码模块81的raptor编码模块对信源产生的数据业务流进行分组，生成k个原始数据分组，每个数据分组长度为l；对k个数据分组进行raptor编码，产生n(n>k)个长度为l的raptor编码数据包；再对每个raptor编码数据包进行rs编码，生成长度为m的n个rs编码数据包。将包含所述rs编码数据包的电信号经调制器82调制生成具有初始波长的光信号；控制器89查找传输通道中空闲的波长通道，确定所述空闲的波长通道的通道数，判断所述光信号所占用的传输通道数与所述通道数是否一致；当所述光信号所占用的传输通道数与所述通道数一致时，波长可变光发射机83将所述光信号的初始波长转换为所述空闲的波长通道的预设波长，将转换为所述预设波长的光信号搬移到所述空闲的波长通道中进行发送。波长可变光接收机84接收到所述光信号，将所述光信号送入解调器85进行解调，生成包含rs编码数据包的电信号；raptor-rs级联译码模块86的rs译码模块对接收到的rs编码数据包进行译码，生成raptor编码数据包；判断所述raptor编码数据包的比特错误率是否为0；当所述raptor编码数据包的比特错误率为0时，存储生成的所述raptor编码数据包，直至所述raptor编码数据包达到预设数量；当所述raptor编码数据包的比特错误率不为0时，将其丢弃；当raptor译码模块接收到足够多(略大于n)的raptor编码数据包时，对其进行raptor译码，即可恢复出k个原始数据分组。

本发明实施例提供的数据频谱重构传输方法及装置应用于弹性光网络的方法流程图，如图9所示。

步骤1：fec模式切换。当发现频谱资源没有100％利用，并且又有新的数据业务需要分配频谱资源，但是没有足够多连续的频谱资源可以分配，即可认为存在频谱碎片，需要进行频谱重构，将数据由普通fec编译码模块切换到raptor-rs级联编译码模块，由raptor-rs级联编码模块产生raptor-rs编码数据包，接收端可以源源不断地接收到raptor-rs编码数据包，当接收到足够多的编码数据包，通过raptor-rs级联译码模块，就可以恢复出原始数据包，从而保证数据业务的连续性。

步骤2：波长通道切换。控制器查找弹性光网络中空闲的频谱资源，然后控制波长可变光发射机和波长可变光接收机将数据业务由当前波长λa搬移到空闲的波长λb中进行传输，将波长可变光发射机和波长可变光接收机的工作波长同时由λa切换到λb。

步骤3：当波长切换完成，链路正常通信，将数据由raptor-rs编译码模块切换到普通fec编译码模块。

本发明实施例还提供了一种控制器，如图10所示，该控制器可以包括处理器101和存储器102，其中处理器101和存储器102可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。

处理器101可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器101还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器102作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的数据频谱重构传输装置对应的程序指令/模块(例如，图5所示的第一判断模块51、编码模式确定模块52、raptor编码模块53、rs编码模块54、调制模块55、波长转换模块56和普通fec编码模块57)。处理器101通过运行存储在存储器102中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的数据频谱重构传输方法。

存储器102可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器101所创建的数据等。此外，存储器102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器102可选包括相对于处理器101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器101。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器102中，当被所述处理器101执行时，执行如图1-图4所示实施例中的数据频谱重构传输方法。

上述控制器具体细节可以对应参阅图1至图9所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。