一种基于波分复用的全光网带宽动态分配方法及系统与流程

本发明涉及多路复用通信，尤其涉及一种基于波分复用的全光网带宽动态分配方法及系统。

背景技术：

1、基于波分复用技术的全光网通过在单根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，实现了大容量、低延迟的数据传输，已成为当前骨干光网络和城域光网络的核心技术架构。

2、然而，现有波分复用全光网的带宽资源分配方法存在以下三个不足：第一，现有方法采用固定不变的波长分配方式，分配关系一旦确定，就会长期保持不变，无法根据实时流量的波动情况灵活调整波长资源，导致高峰时段拥堵、低谷时段资源闲置，整体资源利用率降低。第二，现有方法在分配波长时通常只考虑当前链路的空闲情况，没有考虑到业务全程不能换波长，所以一旦分配不当，剩余的空闲波长就会被逐渐切割为零散的小块，后续大带宽业务会因找不到连续可用波长而造成阻塞。第三，现有方法未充分考虑长距离传输中非线性损伤和放大器自发辐射噪声等物理损伤对信号质量的影响，导致部分波长分配后因为实际信噪比不达标而传输失败，造成已分配的波长资源浪费。

3、因此，需要提升波分复用全光网的资源利用率和业务承载能力，是急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于波分复用的全光网带宽动态分配方法及系统，其主要目的在于提升波分复用全光网的资源利用率和业务承载能力。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于波分复用的全光网带宽动态分配方法，包括：

3、获取业务请求及全光网拓扑图，其中，业务请求包括：源节点、目的节点及请求带宽速率，其中，全光网拓扑图包括多个链路；

4、根据预设的调制格式等级获取单个光纤信道承载带宽，基于单个光纤信道承载带宽及请求带宽速率计算业务所需光纤信道数量；

5、对全光网拓扑图进行链路最少路径检索操作，得到候选光路路径集；

6、对候选光路路径集中每个候选光路路径均执行如下操作：

7、根据候选光路路径及业务所需光纤信道数量计算候选路径资源评判值；

8、汇总候选路径资源评判值，得到候选路径资源评判值集，对候选路径资源评判值集进行降序排序，得到候选路径资源评判值序列；

9、基于候选路径资源评判值序列从候选光路路径集中获取优选光路路径集；

10、根据优选光路路径集确认出最优可用波长段，将最优可用波长段分配给业务请求，得到已完成分配业务。

11、可选地，所述根据候选光路路径及业务所需光纤信道数量计算候选路径资源评判值，包括：

12、基于候选光路路径获取多条路径经过链路，统计多条路径经过链路的路径经过链路数量；

13、基于多条路径经过链路及业务所需光纤信道数量获取链路波长占用率集及多个空闲波长段集；

14、对多个空闲波长段集进行可用波段获取操作，得到多个可用波长段，统计多个可用波长段的可用波长段数量；

15、根据链路波长占用率集确认出负载压力系数；

16、对链路波长占用率集进行求和操作，得到综合链路波长占用率；

17、基于综合链路波长占用率、可用波长段数量、负载压力系数及路径经过链路数量计算候选路径资源评判值。

18、可选地，所述基于多条路径经过链路及业务所需光纤信道数量获取链路波长占用率集及多个空闲波长段集，包括：

19、对多条路径经过链路中每条路径经过链路均执行如下操作：

20、获取路径经过链路的总波长数及被占用波长数，利用被占用波长数除以总波长数，得到链路波长占用率；

21、根据业务所需光纤信道数量从路径经过链路中获取空闲波长段集；

22、分别汇总链路波长占用率及空闲波长段集，得到链路波长占用率集及多个空闲波长段集。

23、可选地，所述根据链路波长占用率集确认出负载压力系数，包括：

24、从链路波长占用率集中提取最大链路波长占用率；

25、若最大链路波长占用率小于等于预设的轻载阈值，则将最大链路波长占用率作为第一负载压力系数；

26、若最大链路波长占用率大于轻载阈值，且最大链路波长占用率小于等于预设的重载阈值，则对预设的惩罚系数及最大链路波长占用率进行乘积计算，得到第二负载压力系数；

27、若最大链路波长占用率大于重载阈值，则将最大链路波长占用率从链路波长占用率集中进行剔除，得到更新链路波长占用率集；

28、将更新链路波长占用率集作为链路波长占用率集，返回所述从链路波长占用率集中提取最大链路波长占用率的步骤，直至最大链路波长占用率小于等于预设的轻载阈值或最大链路波长占用率大于轻载阈值，且最大链路波长占用率小于等于预设的重载阈值；

29、基于第一负载压力系数或第二负载压力系数确认出负载压力系数。

30、可选地，所述候选路径资源评判值的计算公式如下所示：

31、

32、其中，表示候选路径资源评判值，表示综合链路波长占用率，表示负载压力系数，表示路径经过链路数量，表示可用波长段数量。

33、可选地，所述根据优选光路路径集确认出最优可用波长段，包括：

34、依次从优选光路路径集中提取优选光路路径，基于所提取的优选光路路径获取多个优选链路；

35、根据多个优选链路获取波长分配碎片度序列，根据波长分配碎片度序列计算光信号传输信噪比集；

36、根据调制格式等级确认出最低信噪比阈值；

37、若光信号传输信噪比集中不存在大于等于最低信噪比阈值的光信号传输信噪比，则返回所述依次从优选光路路径集中提取优选光路路径的步骤，直至光信号传输信噪比集中存在大于等于最低信噪比阈值的光信号传输信噪比；

38、若光信号传输信噪比集中存在大于等于最低信噪比阈值的光信号传输信噪比，则汇总大于等于最低信噪比阈值的光信号传输信噪比，得到候选光信号传输信噪比集，对候选光信号传输信噪比集进行最大值提取操作，得到最优光信号传输信噪比，根据最优光信号传输信噪比确认出最优可用波长段。

39、可选地，所述根据多个优选链路获取波长分配碎片度序列，包括：

40、基于多个优选链路确认出优选可用波长段集及多个已占用光纤信道集，根据多个优选链路获取多个相邻链路对；

41、对多个相邻链路对中每个相邻链路对均进行已占用光纤信道交集确认操作，得到多个相邻链路光纤信道交集；

42、分别统计多个优选链路及多个相邻链路光纤信道交集的优选链路数量及波长重叠链路数量；

43、对优选可用波长段集中每个优选可用波长段均执行如下操作：

44、根据优选可用波长段统计出两侧空闲波长段总数，基于两侧空闲波长段总数、已占用波长数量、优选链路数量及波长重叠链路数量计算波长分配碎片度；

45、汇总波长分配碎片度，得到波长分配碎片度集，对波长分配碎片度集进行升序排序，得到波长分配碎片度序列。

46、可选地，所述波长分配碎片度的计算公式如下所示：

47、

48、其中，表示波长分配碎片度，表示两侧空闲波长段总数，表示总波长数，表示已占用波长数量，表示优选链路数量，表示预设的波长冲突系数，表示波长重叠链路数量。

49、可选地，所述根据波长分配碎片度序列计算光信号传输信噪比集，包括：

50、依次从波长分配碎片度序列中提取波长分配碎片度；

51、根据所提取的波长分配碎片度从优选可用波长段集中确认出目标可用波长段，根据目标可用波长段获取非线性损伤噪声；

52、基于非线性损伤噪声及所提取的优选光路路径计算光信号传输信噪比，汇总光信号传输信噪比，得到光信号传输信噪比集。

53、为实现上述目的，本发明还提供一种基于波分复用的全光网带宽动态分配系统，包括：

54、波长需求计算模块，用于获取业务请求及全光网拓扑图，其中，业务请求包括：源节点、目的节点及请求带宽速率，其中，全光网拓扑图包括多个链路，根据预设的调制格式等级获取单个光纤信道承载带宽，基于单个光纤信道承载带宽及请求带宽速率计算业务所需光纤信道数量；

55、候选路径生成模块，用于对全光网拓扑图进行链路最少路径检索操作，得到候选光路路径集，对候选光路路径集中每个候选光路路径均执行如下操作：根据候选光路路径及业务所需光纤信道数量计算候选路径资源评判值，汇总候选路径资源评判值，得到候选路径资源评判值集，对候选路径资源评判值集进行降序排序，得到候选路径资源评判值序列；

56、优选路径筛选模块，用于基于候选路径资源评判值序列从候选光路路径集中获取优选光路路径集；

57、业务资源分配模块，用于根据优选光路路径集确认出最优可用波长段，将最优可用波长段分配给业务请求，得到已完成分配业务。

58、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

59、存储器，存储至少一个指令；

60、处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的基于波分复用的全光网带宽动态分配方法。

61、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于波分复用的全光网带宽动态分配方法。

62、为解决背景技术所述问题，本发明通过从全光网拓扑图中检索链路最少的候选路径集，并计算每条候选路径的资源评判值，对每条候选光路路径的资源评判值进行降序排序，以获取优选光路路径集，进而能够在路由选择阶段即对优选光路路径的可用资源与负载均衡程度进行综合评估，进而避免因为只以最短路径为标准而导致网络局部链路过载和整体负载不均衡，从而提升了网络的整体承载能力。最后，通过从优选光路路径集中确认信噪比达标且波长分配碎片度最小的最优可用波长段，将波长分配与物理损伤对信噪比的影响评估相结合，进而避免了因信号质量不达标而造成的波长资源浪费，同时，还降低了因为资源碎片化导致的业务阻塞率，保障了全光网的传输质量与长期稳定运行。因此，本发明可提升波分复用全光网的资源利用率和业务承载能力。