多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输方法

本发明涉及光网络，尤其是指一种多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着chatgpt、增强/虚拟现实(ar/vr)和第五代(5g)网络等新技术的兴起，光网络需要提供更加灵活的网络服务能力以应对差异化业务需求，这对传统光网络造成了巨大挑战。多粒度全光交换网络通过协同波长、波段和子波长等多种全光交换技术，为业务提供精细化的网络服务能力。与传统光网络的强耦合关系不同，多粒度全光交换网络需要引进新的业务适配机制。研究表明，为业务选择合适的交换方式能够有效的提升光交换节点上的交换能力与整体的网络性能。

2、为此，研究人员研究了一系列差异化业务需求与节点交换能力的高效适配算法，并在此网络上部署。其中，英国布里斯托大学提出了architecture on demand(aod)的概念。与传统光网络架构中固定架构的光交换节点不同，aod节点可以根据业务需求动态建立光交叉连接，从而将不同光交换器件按需编排，具有“动态组织”光交换的能力。围绕aod节点，该团队从可扩展性，能耗和吞吐量等多个方面对aod进行了性能评估。具体地，提出了支持子波长交换的业务与aod节点交换能力适配算法，分析了aod交换节点在能耗和光交叉连接数量方面的性能，研究了增强aod节点吞吐量性能的方案。此外，北京邮电大学针对业务与aod节点交换能力的适配问题，提出了一种适配算法，为业务在其光通道经过的光交换节点上匹配相应交换能力。

3、分析现有研究可以发现，相关团队对业务与交换能力的适配提出了适配机制和算法，但相关研究并没有明确针对精细化应用场景的业务属性区分，忽视了业务在可靠性，时延等方面的需求。并且多样化的业务需求与多种交换粒度模态之间的匹配缺乏相应的耦合理论，致使在多粒度全光交换网络中无法打破传统光网络服务能力与交换性能的强依赖关系。

4、综上所述，现有的多粒度网络缺乏多样化业务需求与交换模态的耦合理论，基于网络性能优先的策略本身不能保证所有光路服务满足其业务需求，基于业务质量优先的策略只关注光路的业务需求，而不考虑网络性能；因此，导致在面对多种不同的应用场景时，多粒度网络性能低、成本高，业务传输时延长、质量差。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中多粒度网络业务传输灵活性差、性能低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输方法，包括：

3、构建基于三层多粒度全光交换架构的多粒度全光交换网络；

4、根据待传输业务的源节点、目的节点，寻找所述源节点与目的节点之间的最短路径；

5、根据待传输业务的传输速率大小、到达时间、持续时间与发生概率，获取所述待传输业务的带宽、最低传输时延与传输质量要求，对所述待传输业务的类型进行判断：

6、若所述待传输业务的类型为一般性业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的传输成本，选择传输成本最低的交换粒度类型为目标交换粒度；

7、若所述待传输业务的类型为确定性时延业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的传输时延，选择传输时延最短的交换粒度类型为目标交换粒度；

8、若所述待传输业务的类型为高可靠性业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的插入损耗，选择插入损耗最小的交换粒度类型为目标交换粒度；

9、根据待传输业务的目标交换粒度的类型，建立传输光路进行业务传输。

10、在本发明的一个实施例中，所述对所述待传输业务的类型进行判断，包括：

11、若待传输业务在传输时，不考虑持续时间，则为一般性业务；

12、若待传输业务在传输时，持续时间不大于第一预设时延阈值，则为确定性时延任务；

13、若待传输业务在传输时，持续时间不小于第二预设时延阈值，则为高可靠性业务；所述第二预设时延阈值大于第一预设时延阈值。

14、在本发明的一个实施例中，利用dijkstra算法寻找所述源节点与目的节点之间的最短路径。

15、在本发明的一个实施例中，所述传输成本包括频谱冗余、设备成本和网络能耗，表达式为：传输成本＝频谱冗余+p×设备成本+q×网络能耗；其中，p和q为权重因子。

16、在本发明的一个实施例中，所述交换粒度类型包括波段粒度、波长粒度与子波长粒度。

17、在本发明的一个实施例中，若待传输业务选择的目标交换粒度为波段粒度，则利用首次拟合算法，在所述最短路径中寻找连续可用的波长耦合成波段，进行业务传输。

18、在本发明的一个实施例中，若待传输业务选择的目标交换粒度为波长粒度，则利用首次拟合算法，在所述最短路径中寻找可用的自由波长，进行业务传输。

19、在本发明的一个实施例中，若待传输业务选择的目标交换粒度为子波长粒度，则利用首次拟合算法，在所述最短路径中为待传输业务分配预设数量的时隙，进行业务传输。

20、本发明实施例还提供了一种多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输装置，包括：

21、网络构建模块，用于构建基于三层多粒度全光交换架构的多粒度全光交换网络；

22、业务获取模块，用于根据待传输业务的源节点、目的节点，寻找所述源节点与目的节点之间的最短路径；根据待传输业务的传输速率大小、到达时间、持续时间与发生概率，获取所述待传输业务的带宽、最低传输时延与传输质量要求，对所述待传输业务的类型进行判断；

23、模态选择模块，若所述待传输业务的类型为一般性业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的传输成本，选择传输成本最低的交换粒度类型为目标交换粒度；若所述待传输业务的类型为确定性时延业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的传输时延，选择传输时延最短的交换粒度类型为目标交换粒度；若所述待传输业务的类型为高可靠性业务，则计算利用不同交换粒度类型在所述最短路径上进行传输的插入损耗，选择插入损耗最小的交换粒度类型为目标交换粒度；

24、传输模块，用于根据待传输业务的目标交换粒度的类型，建立传输光路进行业务传输。

25、本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，执行如上述所述的多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输方法的步骤。

26、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

27、本发明所述的多粒度全光交换网络的“业务-模态”适配传输方法，构建基于三层多粒度全光交换架构的多粒度全光交换网络，将所有的待传输业务划分为一般性业务、确定性时延业务与高可靠性业务，为不同的业务提供不同的交换粒度选择标准；通过考虑一般性业务的传输成本、确定性时延任务的传输时延、以及高可靠性业务的传输质量，为每种类型的业务分配不同的交换粒度，从而实现基于网络性能与传输质量均衡考虑的“业务-模态”适配机制，通过选择出的交换粒度进行业务传输，提高多粒度全光交换网络的网络性能，降低传输成本，能够在满足特定业务传输需求的前提下，有效的提升网络的性能。

28、本发明采用多粒度架构，为不同类型的业务分配波长粒度、子波长粒度或波段粒度，综合利用了波长、波段和子波长优势，能够应对流量爆炸式增长的需求，以及更灵活的处理多样化的业务类型。