引用本文:

李娜娜,宿纪松,包博文,等. 基于最少节点的多跳路由和频谱分配算法[J]. 光通信技术,2020,44(9):13-17.

基于最少节点的多跳路由和频谱分配算法

李娜娜1,宿纪松1,包博文2,胡劲华1,任丹萍1,赵继军1

(1.河北工程大学 信息与电气工程学院,河北 邯郸 056038; 2.北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876)

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摘要:路由、调制和频谱分配(RMSA)已成为提高弹性光网络(EONs)中频谱利用率的主要方法之一。针对RMSA的路由选择,提出了一种基于最短距离最少节点的多跳路由、调制和频谱分配(SDLN-MHRMSA)算法。该算法通过多跳路由的光-电-光转换器将最短距离最少节点的路径划分为一定数量的子光路径,然后在每条子光路径上根据距离自适应调制技术为业务请求进行频谱分配。理论分析和仿真结果表明:所提出的算法相较于传统基于最短路径的RMSA算法,在阻塞率、频谱利用率方面获得了较优的性能。

关键词:弹性光网络;最少节点;多跳路由;阻塞率;频谱资源利用率

中图分类号:TN914  文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)09-0013-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.09.003

0 引言
      弹性光网络(EONs)作为一种高频谱效率和可扩展的光传送网络体系架构,能够提供子波长业务通道和超波长业务通道,满足动态高效的带宽服务需求[1]。EONs中为业务请求分配资源时,需要满足频谱连续性、频谱邻接性和频谱冲突保护性限制条件[2]。EONs中光路的建立在空间与时间上服从随机分布,因此随着网络中光路的长期动态拆建,频谱资源被反复分配与释放,网络中可用的频谱资源呈现出凌乱无序的状态,从而形成了大量的频谱碎片[3]。由于这些频谱碎片在频域上不具备连续性,因而难以被接下来的业务请求利用,从而严重降低了网络频谱利用率[4]。因此,EONs面临的当务之急是在满足业务传输质量的前提下提高网络的频谱利用率。其中,路由、调制和频谱分配(RMSA)问题是需要解决的关键问题之一。为此,国内外众多研究学者在EONs引入了基于距离自适应调制技术的多跳路由。Lucas R. Costa等人[5]提出的多跳路由RMSA算法,在沿传输路径的所有链路上为业务请求时均选择相同的调制格式,从而限制了频谱利用率的提高。文献[6]作者提出一种基于多跳路由的RSA(DA-RSA)算法,将整个长路由划分为与链路数量相等的多段子光路径,并根据每条子光路径的实际物理距离为业务请求自适应地选择合适的调制格式。然而, DA-RSA算法始终选择最短路径进行业务请求的传输,而最短路径上若有较多条链路数量,则会使全局网络的频谱资源消耗更多,因此最短路径并不是全网频谱资源消耗最少的路由。
   本文提出一种基于最短路径的、最少节点的多跳RMSA算法,该算法通过选择最少节点的路由且在相同节点数前提下选择距离之和最小的最短路径,减少全局网络频谱的资源消耗,从而降低网络阻塞率。
           

4 结束语
       EONs中引入基于距离自适应调制技术的多跳路由对网络的资源利用上具有重要意义。在此基础上,本文针对RMSA中的路由选择,提出了一种基于最短距离最少节点的多跳路由与频谱分配算法。该算法考虑全网路由上节点数目,找出网络中的最少节点路由且节点相同情况下选择距离最短的路由,使得传输业务占用最少的频谱资源,从而提高频谱利用率。本文算法在USNET和NSFNET 2个不同规模的网络拓扑环境下进行了仿真实验。仿真结果显示:在阻塞率、频谱利用率的性能方面,本文提出的算法比DA-RSA算法性能改进显著。