IPoverEON双层光网络带宽资源重整理方法与流程

本发明涉及一种带宽资源重整理方法，特别是一种ipovereon双层光网络带宽资源重整理方法。

背景技术

随着数据业务的迅猛增长,网络的能源消耗不断增加。如何有效地减少网络的能耗逐渐成为学者的研究热点。现在的骨干网中典型结构是ipoverwdm网络。而wdm技术已不能满足日益增长的带宽需求。为了解决这一问题,已有学者提出ipovereon网络。该网络采用ofdm技术,能够更加灵活地分配频谱,将成为未来光网络的主要发展方向。

弹性光网络因为其频谱分配的灵活性和较高的频谱利用率而受到广泛的关注。但是，具有不同数量频隙需求的光通道在建立与释放的过程中会产生较多的频谱碎片，从而降低整个网络的频谱资源利用率。现今，为了降低网络中的频谱碎片，以提高资源利用率，人们做了很多相关的研究。然而，这些研究的重点都放在了光层上，未考虑ip层。而事实上，ip层的业务需求的变化（到达和离开）才是造成光层频谱碎片的根本原因。因此需要设计一种在ip层和光层进行双层重整理的策略。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种ipovereon双层光网络带宽资源重整理方法，改善网络带宽阻塞性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种ipovereon双层光网络带宽资源重整理方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：forrequet=1，2，…；

步骤二：进行流量疏导；

步骤三：若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行双层重整理jr；

步骤四：释放业务相应的ip层和光层的资源；

步骤五：进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排序；

步骤六：for业务=1，2，…；

步骤七：对业务重新进行一次流量疏导；

步骤八：若成功寻找到路径，则跳转到步骤九；否则进行双层重整理sr；

步骤九：给对应的链路分配资源：

步骤十：对阻塞的业务重新一次流量疏导，若成功则给其分配资源并跳转到步骤一循环所有步骤，循环完毕则整理结束；若不成功则阻塞该业务。

进一步地，所述步骤八中双层重整理sr具体为

1.1、forrequet=1，2，…；

1.2、进行流量疏导；

1.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行双层重整理sr；

1.4、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

1.5、forrequet=1，2，…；

1.6、释放业务相应的ip层和光层的资源；

1.7、对业务重新进行一次流量疏导；

1.8、给对应的链路分配资源；

1.9、对阻塞的业务重新一次流量疏导；若疏导成功则给其分配资源并跳转到1.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

进一步地，所述双层重整理jr包含ip重整理jr和eon重整理jr。

进一步地，所述ip重整理jr具体为

2.1、forrequet=1，2，…；

2.2、进行流量疏导；

2.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行ip层重整理jr；

2.4、释放业务相应的ip层资源；

2.5、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

2.6、for业务=1，2，…；

2.7、进行ip层流量疏导；

2.8、创建ag辅助图，加入ip层的虚拟链路；

2.9、用dijkstra算法寻找路径；若寻找到路径则给对应的链路分配资源并跳转到2.6，循环完所有业务后跳转到3.0；否则进行ip层重整理sr；

2.10、重整理结束后删除空闲的ip链路以及对应的光路；

2.11、对阻塞的业务重新一次流量疏导；若疏导成功则给其分配资源，并跳转到2.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

进一步地，所述eon重整理jr具体为

3.1、for业务=1，2，…；

3.2、进行流量疏导；

3.3、若成功找到路径则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则进行光层重整理jr；

3.4、释放虚拟链路相应的光路资源；

3.5、进行排序，按照虚拟链里相应的容量从大到小和持续时间从大到小排列；

3.6、for虚拟链路=1，2，…；

3.7、对虚拟链路相应的光路进行swp重新寻找路径；

3.8、若成功找到路径则给该路径分配资源，改变虚拟链路相应的总容量和剩余容量并跳转到3.6；否则进行eon重整理sr；

3.9、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若成功则分配资源并跳转到3.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

进一步地，所述双层重整理sr包含ip重整理sr和eon重整理sr。

进一步地，所述ip重整理sr具体为

4.1、forrequet=1，2，…；

4.2、进行流量疏导；

4.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到4.1；否则进行ip层重整理sr；

4.4、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

4.5、forrequet=1，2，…；

4.6、释放业务相应的ip层资源；

4.7、进行ip层流量疏导；

4.8、创建ag辅助图，加入ip层的虚拟链路；

4.9、用dijkstra算法寻找路径；

4.10、给对应的链路分配资源并跳转到4.5；

4.11、重整理结束后删除空闲的ip链路以及对应的光路；

4.12、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若成功则分配资源并跳转到4.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

进一步地，所述eon重整理sr具体为

5.1、forrequet=1，2，…；

5.2、进行流量疏导；

5.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到5.1；否则进行光层重整理sr；

5.4、进行排序，按照虚拟链里相应的容量从大到小和持续时间从大到小排列；

5.5、for虚拟链路=1，2，…；

5.6、释放虚拟链路相应的光路资源；

5.7、对虚拟链路相应的光路进行swp重新寻找路径；

5.8、给该路径分配资源，改变虚拟链路相应的总容量和生育资源并跳转到5.5；

5.9、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若疏导成功则分配资源并跳转到5.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明首次提出在ip层和光层进行双层重整理的策略，不仅会重新分配ip层的业务流量，还会改变光层业务经过的链路和使用的频谱资源，有效地改善网络带宽阻塞性能。

附图说明

图1是本发明的ipovereon双层光网络带宽资源重整理方法的流程图。

图2是本发明的双层重整理sr的流程图。

图3是本发明的ip重整理jr的流程图。

图4是本发明的eon重整理jr的流程图。

图5是本发明的ip重整理sr的流程图。

图6是本发明的eon重整理sr的流程图。

图7是本发明实施例的带宽阻塞率性能变化图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明的一种ipovereon双层光网络带宽资源重整理方法，包含以下步骤：

步骤一：forrequet=1，2，…；

步骤二：进行流量疏导；

步骤三：若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行双层重整理jr；

步骤四：释放业务相应的ip层和光层的资源；

步骤五：进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排序；

步骤六：for业务=1，2，…；

步骤七：对业务重新进行一次流量疏导；

步骤八：若成功寻找到路径，则跳转到步骤九；否则进行双层重整理sr；

步骤九：给对应的链路分配资源：

步骤十：对阻塞的业务重新一次流量疏导，若成功则给其分配资源并跳转到步骤一循环所有步骤，循环完毕则整理结束；若不成功则阻塞该业务。

如图2所示，步骤八中双层重整理sr具体为

1.1、forrequet=1，2，…；

1.2、进行流量疏导；

1.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行双层重整理sr；

1.4、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

1.5、forrequet=1，2，…；

1.6、释放业务相应的ip层和光层的资源；

1.7、对业务重新进行一次流量疏导；

1.8、给对应的链路分配资源；

1.9、对阻塞的业务重新一次流量疏导；若疏导成功则给其分配资源并跳转到1.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

双层重整理jr包含ip重整理jr和eon重整理jr。

如图3所示，ip重整理jr具体为

2.1、forrequet=1，2，…；

2.2、进行流量疏导；

2.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则跳转到步骤四进行ip层重整理jr；

2.4、释放业务相应的ip层资源；

2.5、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

2.6、for业务=1，2，…；

2.7、进行ip层流量疏导；

2.8、创建ag辅助图，加入ip层的虚拟链路；

2.9、用dijkstra算法寻找路径；若寻找到路径则给对应的链路分配资源并跳转到2.6，循环完所有业务后跳转到3.0；否则进行ip层重整理sr；

2.10、重整理结束后删除空闲的ip链路以及对应的光路；

2.11、对阻塞的业务重新一次流量疏导；若疏导成功则给其分配资源，并跳转到2.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

如图4所示，eon重整理jr具体为

3.1、for业务=1，2，…；

3.2、进行流量疏导；

3.3、若成功找到路径则给路径分配资源并跳转到步骤一；否则进行光层重整理jr；

3.4、释放虚拟链路相应的光路资源；

3.5、进行排序，按照虚拟链里相应的容量从大到小和持续时间从大到小排列；

3.6、for虚拟链路=1，2，…；

3.7、对虚拟链路相应的光路进行swp重新寻找路径；

3.8、若成功找到路径则给该路径分配资源，改变虚拟链路相应的总容量和剩余容量并跳转到3.6；否则进行eon重整理sr；

3.9、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若成功则分配资源并跳转到3.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

双层重整理sr包含ip重整理sr和eon重整理sr。

如图5所示，ip重整理sr具体为

4.1、forrequet=1，2，…；

4.2、进行流量疏导；

4.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到4.1；否则进行ip层重整理sr；

4.4、进行排序，按照rate从大到小和持续时间从大到小排列；

4.5、forrequet=1，2，…；

4.6、释放业务相应的ip层资源；

4.7、进行ip层流量疏导；

4.8、创建ag辅助图，加入ip层的虚拟链路；

4.9、用dijkstra算法寻找路径；

4.10、给对应的链路分配资源并跳转到4.5；

4.11、重整理结束后删除空闲的ip链路以及对应的光路；

4.12、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若成功则分配资源并跳转到4.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

如图6所示，eon重整理sr具体为

5.1、forrequet=1，2，…；

5.2、进行流量疏导；

5.3、若成功找到路径，则给路径分配资源并跳转到5.1；否则进行光层重整理sr；

5.4、进行排序，按照虚拟链里相应的容量从大到小和持续时间从大到小排列；

5.5、for虚拟链路=1，2，…；

5.6、释放虚拟链路相应的光路资源；

5.7、对虚拟链路相应的光路进行swp重新寻找路径；

5.8、给该路径分配资源，改变虚拟链路相应的总容量和生育资源并跳转到5.5；

5.9、对阻塞的业务再次进行一次流量疏导，若疏导成功则分配资源并跳转到5.1循环所有步骤，循环完毕则整理结束；否则阻塞该业务。

本发明首次提出在ip层和光层进行双层重整理的策略，不仅会重新分配ip层的业务流量，还会改变光层业务经过的链路和使用的频谱资源，有效地改善网络带宽阻塞性能。

对于提出的双层重整理方案，我们进行了性能评估。采用了11节点，26条链路的cost239网络、14节点，21条链路的nsfnet网络以及21节点，25条链路的arpa-2网络作为测试网络，且各网络的每条链路均拥有320个频隙。重整理方案采用动态业务模型，每个业务到达的时间遵循泊松分布，离开的时间遵循负指数分布，并且规定每条业务的带宽需求在10gb/s到400gb/s之间均匀分布。我们通过模拟100万次业务到达量，计算业务带宽阻塞性能。这里带宽阻塞性能定义如下：所有被阻塞业务的带宽总和与所有到达业务的带宽总和之比。

图7展示了带宽阻塞性能如何随着节点对间的负载改变的结果。可以发现，双层重整理方案在给定的任意情况下均表现出最优的带宽阻塞性能。同时，通过比较各测试网络环境下三种策略的带宽阻塞率可以发现，当网络连接度较高时(如cost239网络），光层重整理方案的带宽阻塞率相比ip层重整理要高。当网络连接度较低时，光路重整理的带宽阻塞性能会得到显著提升，甚至优于ip层重整理的带宽阻塞性能。同时，在网络连接度很低时（如arpa-2），光层重整理的带宽阻塞性能与双层重整理的性能十分接近。这是因为光路可能会在第二短路径上建立，但在网络连接度较低的网络中，第二短路径可能比最短路径长很多，所以可能会耗费很多额外的网络频谱资源。而采用光层重整理，很可能将光通道从第二最短路径搬迁到第一最短路径，从而使得业务相应的调制格式和占用的频隙资源变少，使得网络的带宽资源得到节约，从而使性能得到显著提高。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。