引用本文:
商盼盼,任丹萍,张娟,等. 弹性光网络中面向业务精确迁移的频谱碎片整理算法[J]. 光通信技术,2021,45(10):51-57.
商盼盼1,2,任丹萍1,2,张 娟1,2,王 健1,2,赵继军1,2*
(1.河北工程大学 信息与电气工程学院,河北 邯郸 056038; 2.河北工程大学 河北省安防信息感知与处理重点实验室,河北 邯郸 056038)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对弹性光网络中现有碎片整理方法未能充分利用最大空闲频谱块且业务迁移数目较多的问题,提出一种剩余持续时间触发的最大带宽业务精确迁移的碎片整理(BBSEM-DF)算法。首先,构建碎片度量模型,衡量链路中频谱碎片的分布状态;然后,根据碎片量和业务的剩余持续时间设置阈值,触发碎片整理过程;最后,将最大连续业务组迁移至链路中与之所需频隙数相匹配的空闲频谱块处,进行精确迁移。仿真结果表明:与传统碎片整理算法相比,该算法可以减少频谱碎片,降低阻塞率,提高网络性能。
关键词:弹性光网络;碎片整理;持续时间;业务迁移;阻塞率
中图分类号:TN929.11 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)10-0051-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.10.012
0 引言
弹性光网络(EONs)通过采用精细频谱粒度的组合能够实现可变带宽业务的承载,打破了固定网格波分复用网络的技术局限性,并凭借其特有的灵活性成为未来光网络的主要组网方式[1]。EONs中的路由和频谱分配是为业务请求在给定的源-宿节点对之间找到合适的路径,并尝试沿着该路径为其分配频谱资源的一种机制[2]。然而,即使在此过程中预先对频谱进行规划并做到高效利用,经过一系列业务请求连接的动态建立和拆除操作后,逐渐进入一种无序分布的状态,出现一些不能用于即将到来业务请求的空闲频谱块,即频谱碎片[3]。频谱碎片的产生使可用频谱资源不再连续,导致即将到来的业务请求难以接入网络,严重劣化了网络性能[4]。
针对此问题,国内外众多研究工作者对频谱碎片整理方法进行了深入研究,并将其分为两类:主动式碎片整理和响应式碎片整理。主动式碎片整理指频谱状态达到固定阈值便周期性地进行频谱整理;响应式碎片整理指网络中业务请求受阻时对可用频谱资源的整合。然而,这两类碎片整理的迁移规则大多是采用首次命中方式[5-7],虽然可以在一定程度上减少碎片,但限制了部分业务的迁移灵活性,且未考虑相邻业务间因剩余持续时间不同而产生的频谱碎片[8]。文献[5]提出了持续时间感知的主动式碎片整理(Pro-HTA-DF)方案,将所有相同源-宿节点对间的业务根据剩余持续时间的长短依次排列,以减小因业务持续时间不同而产生的碎片,但该方法仅是将业务重新排序,并不能减少频谱资源的使用。文献[6]提出了最大带宽业务优先迁移的碎片整理(BBF-DF)算法,将剩余持续时间较长的业务按照首次命中的方式优先整理,不但未充分利用最大空闲频谱块,还会因其需要频繁地进行碎片整理,增加业务中断的概率,从而导致巨额成本的支出和网络性能的下降。因此,碎片整理方法在网络优化和业务中断之间存在权衡[9]。
为合理利用频谱资源,本文提出一种剩余持续时间触发的最大带宽业务精确迁移的碎片整理(BBSEM-DF)算法,减少需要迁移的业务数量,以达到减少碎片、降低网络阻塞率的目的。
4 结束语
本文针对EONs中的空闲频谱资源应用不充分、业务迁移数量较多等问题,首先根据链路中空闲频谱块位置,构建碎片度量模型,然后提出一种剩余持续时间触发的最大带宽业务精确迁移的碎片整理BBSEM-DF算法。该算法依据碎片度量值,设置频域触发阈值,然后根据业务的剩余持续时间,设置时域触发阈值,减少业务迁移的个数;此外,通过将链路中占用频隙数最多的连续业务组进行精确迁移,充分利用了网络中的空闲频谱资源。仿真结果表明:本文提出的BBSEM-DF算法在阻塞率、碎片率以及平均业务受损率性能方面均有显著提升。