0 引言

　　基于正交频分复用（OFDM）的弹性光网络（EON）能够根据业务需求大小灵活分配带宽资源，克服了波分复用（WDM）光网络带宽分配模式固定、资源浪费严重等不足[1]。路由与频谱分配（RSA）是EON的一个关键问题，其目的是为业务请求选择合适的路径和频谱资源来建立光路（业务连接）[2-3]。由于光路的动态建立与释放，导致一些空闲资源因不满足频谱连续性、邻接性等限制而不能用来建立业务连接而成为碎片[4-5]。碎片的产生无疑会浪费资源，增加网络阻塞率，给网络运营商带来巨大损失。碎片整理RSA算法和碎片感知RSA算法是处理碎片问题的2种典型方法[5]，前者通过重新排列已分配频谱资源来降低网络碎片化程度，但可能造成业务中断而影响用户体验；后者通过设计度量指标来评估预选方案对网络碎片化的影响，并基于指标设计了资源分配策略，不影响已建立的连接。

　　EON中往往存在多种业务类型，如时延敏感的即

时预留（IR）业务和支持初始时延容忍的提前预留（AR）业务等[6]。IR业务请求要求业务到达网络时需立刻开始传输数据，而AR业务请求在获得服务之前允许一定的时延。AR业务请求包括视频会议、大文件传输和数据备份等应用，允许业务在开始时间前某个时刻向网络申请预留带宽资源，通过将业务所需带宽资源提前预留，可更好保证其服务质量（QoS）要求。因此，针对AR业务设计RSA算法需考虑频谱和时间2个维度的资源规划，以减少碎片。目前，一些文献[7-10]针对AR业务的RSA问题进行了研究。文献[7]针对EON中的AR业务请求，提出基于可用时间-频谱连续性的度量来描述沿频率轴和时间轴的碎片，所提算法致力于最大化资源分配过程中网络空闲资源的连续程度。文献[8]提出一种与文献[7]类似的度量来描述二维（频谱-时间）资源矩阵的碎片程度，所提算法选择预分配方案中碎片化程度最小的资源块，可改善AR业务阻塞率和平均初始延迟。但是，上述文献并未全面考虑分配资源时会在相邻区域产生频谱碎片及时间碎片，无疑会降低资源利用率。为提高频谱效率，文献[9]提出一种优化的路由策略，但该策略仅适用于持续时间已知的AR业务请求类型，具有一定的局限性。为进一步改善AR业务的阻塞率，文献[10]尽可能使业务集中占用二维资源模型边界处的资源，从而使中心区域资源保持空闲。该算法考虑到二维资源模型中频率-时间单元的时效性，尽量将业务安排在靠近时间轴和频谱轴边界处的位置。然而，其并未考虑到候选资源块每个相邻频率-时间单元的分布状况，挑选资源块时可能会产生大量的频谱碎片和时间碎片；同时，该算法将业务占用的资源大量集中在时间轴边界处，有可能导致边界处某个时间槽中频谱资源被过度使用，后续业务请求无法及时找到可用资源。

　　在RSA选路过程中，路由策略往往采用经典的K最短路径（KSP）算法[11-12]进行选路，而且KSP算法多以路径距离或跳数为路由权重来选择多条候选路径，无法兼顾距离和跳数对资源消耗量的影响。但是，仅考虑单一权重均可能加剧资源消耗。另一方面，在建立光路时，与所选路径邻接的相邻链路也会受到资源占用带来的影响，导致相邻链路间空闲资源对齐性降低、碎片化程度增加。因此，路径跳数、距离及其相邻链路数都应作为选路的重要考虑因素，而目前未见文献涉及。为此，本文将综合考虑以上因素的影响，提出一种基于联合考虑路径距离、跳数、频谱消耗量和相邻链路数（PHSA）路由策略和考虑二维资源模型中时频资源局部和整体分布（LGD）的频谱分配策略的RSA（PHSA-LGD-RSA）算法。

5 结束语

　　针对EON中的AR业务，本文提出一种基于碎片感知的PHSA-LGD-RSA算法。该算法在路由阶段综合考虑路径距离、跳数、频谱资源消耗和相邻链路数多个因素，在KSP算法基础上增加了一种PHSA路由策略，该策略可进一步减少邻接链路间频谱碎片生成，更好地保持链路间空闲频谱连续性。在资源分配阶段，首先设计一种新的局部碎片统计方法，能更全面地评估候选方案在其相邻区域可能产生的频谱碎片和时间碎片数量，从而在资源分配阶段更好地保持了局部空闲资源的连续性。然后，从整体角度出发，尽可能将业务集中安排在频谱轴的边界处，从而保留频谱轴的中间区域有足够多的空闲资源服务后续请求。同时，考虑到AR业务在时间维度上的资源预留特性，将开始时间更为灵活的flexible型AR业务安排在频谱占用量较少的位置，从而缓解了时隙中频谱资源的被占用程度，有利于减少碎片产生。仿真结果表明，该算法进一步改善了带宽阻塞性能，提高了资源利用率。