利索能及
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专利号: 2018101130388
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:输入:光网络拓扑G(V,E,S),V={vi|i=1,2,...,|V|}为节点集合,E={eij|i,j∈V,i≠j}为光纤链路集合,S={si|i=1,2,...,|S|}为光纤链路频隙集合,业务用R={ri|i=1,

2,...,|R|}表示,令k=1,m=M,业务ri(s,d,fs_n,Q),s为源节点,d为目的节点,fs_n为业务请求频隙数目,Q为布尔变量,Q为1表示高质量业务;否则为低质量业务;使用Dijkstra算法计算所有源目的节点间的K条最短路径KSP集合,构造M层调制方式辅助图,其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定;

S1:业务请求到达,从频谱效率最高的调制方式辅助拓扑开始为业务选择传输路径,转S2;

S2:判断Q是否为1,若为1,则为高质量业务,转S3;否则,为低质量业务,转S4;

S3:根据路径权重公式路 为路径pk上连续空闲频隙的

数目, 表示经过链路l的最短路径数目,Nnum表示网络拓扑中节点的数目, 表示路径pk的跳数,计算源节点到目的节点的K条满足跳数阈值Hop的最大权重路径PH{p1,...,pk,...,pK},其中K的取值由网络拓扑平均度数上限确定,转S5;

S4:根据业务源节点和目的节点选择存放在KSP中的K条最短路径,根据能耗模型计算路径能耗,按照能耗大小升序排列K条路径PL{p1,...,pk,...,pK},转S5;

S5:计算当前调制方式业务ri传输所需的频隙数目,从路径集合中选择第pk条路径,计算该路径上可用频谱块Block{b1,...,bj},若可用频谱块集合非空,转S8;否则转S6;

S6:若m<1,当前传输路径无可用调制方式,转S7;否则降低调制等级,m=m-1,转S2;

S7:若k>K,业务ri被阻塞,释放网络中已传输业务占用的频谱资源,更新光网络G频谱资源,转S8;否则,k=k+1,m=M,转S5;

S8:根据业务请求频隙数目fs_n,基于频谱分区业务频谱分配策略,选择频谱分配方式,转S9;

S9:根据物理损伤模型计算该路径下,业务的传输误比特率 若 小于业务误码率阈值,转S10;否则,m=m-1,转S5;

S10:判断传输路径pk是否造成网络中已存在业务物理损伤加剧而阻塞,若是,记录阻塞的业务BT{rb1,...,rbi},使用区分服务的拓扑损伤感知频谱分区能效路由策略重配置阻塞的业务BT{rb1,...,rbi},转S11;否则,转S12;

S11:若业务重配置成功,转S12;否则,m=m-1,转S5;

S12:业务ri成功传输,记录所选择的传输路径pk,记录分配的第一个频隙索引值fts和最后频隙索引值fte;

输出:业务ri的传输路径pk和分配的第一个、最后频隙索引值fts和fte。

2.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法,其特征在于:所述能耗模型为:在弹性光网络中,耗能器件为:带宽可变转发器、带宽可变光交叉连接器和掺铒光纤放大器,其中业务传输能耗分与业务不相关的固有能耗和与业务请求速率成比例的功率消耗;

带宽可变转发器传输一个业务产生的能耗为业务所需的频隙数乘以对应调制方式下单个子载波的能耗和带宽可变转发器固有能耗,如公式(1)所示:公式(1)中 是转发器固有能耗为31.5W, 是业务速率相关能耗;公式(2)中Subm是调制方式为m时业务请求的子载波数目,FG是保护频隙数目, 是调制方式为m时单个子载波的能耗功率;

带宽可变交叉连接器能耗与节点度数和业务所需的带宽大小相关,如公式(3)所示:公式(3)中V表示网络中的节点集合,Ni是二进制变量,如果业务传输路径经过节点i则为1,否则为0; 是交叉连接器固有能耗为150W, 是与节点度数和业务速率相关的能耗;公式(4)中FStotal是一条光纤链路中总的频隙数目,ni是节点i的度数;

掺铒光纤放大器每隔80km放置一个,放大器的能耗取决于业务经过的路径的长度,如公式(12)所示:公式(12)中每个放大器的能耗 为120W, 为业务ri经过的路径长度。

3.根据权利要求1所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法,其特征在于:所述物理损伤模型为:式(6)中,G表示信号功率谱密度,GASE表示放大器自发辐射噪声功率谱密度,GNLI表示非线性损伤噪声功率谱密度;其中,GASE和GNLI分别由公式(7)和(9)计算:公式(7)中,Nl为链路l的光纤跨度数目, 表示单个跨度放大器自发辐射噪声功率谱密度,公式(8)中α表示功率衰减系数,L表示每个跨度的长度,nsp表示粒子数反转参数,h表示普朗克常量,v表示光载波频率;

ρ=(π2|β2|)/α  (11)

u=(3γ2G3)/(2πα|β2|)  (12)

公式(9)中, 表示单个跨度非线性损伤噪声功率谱密度;公式(10)中Bi和Bj分别表示业务i和j请求的带宽大小,Δfij表示业务i和j中心频率间隔,β2和γ分别表示光纤色散系数和非线性系数;高质量业务和低质量业务的传输误码率阈值用 和-9 -6

表示,分别针对互动游戏和高清视频两种实际业务,误码率阈值分别为10 和10 。

4.根据权利要求3所述的一种弹性光网络中区分服务的链路损伤感知能效路由方法,其特征在于:所述高质量业务对误比特率容忍度低,更易受到物理损伤的影响而导致业务阻塞,其路径权重值越大表明,业务被成功传输的概率越大;

由于不同速率信道间存在交叉相位调制,信号沿着传输路径误比特率快速上升,导致带宽阻塞率上升,并且随着负载的增加,信号间交叉相位调制会更加严重,加剧网络拥塞;

为降低物理损伤对网络性能的影响,基于频谱分区思想,考虑业务传输速率以及相邻信道的数目,同时结合首次命中和尾端命中两种频谱分配方式,降低带宽阻塞率。