引用本文:
刘鑫,何荣希,陈晓静. 弹性光网络中基于自适应调制的碎片感知共享通路保护算法[J]. 光通信技术,2020,44(2):52-58.
刘 鑫1,何荣希1,陈晓静1,2
(1.大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连 116026; 2.大连科技学院,辽宁 大连 116052)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了提高弹性光网络(EON)的频谱利用率,提出一种基于自适应调制的碎片感知共享通路保护算法。该算法利用频谱块承载权重(SBBW)衡量不同频谱块接纳业务的能力,优先选择SBBW大的链路构成候选工作路径,并利用分配前、后SBBW差值最小的频谱块建立工作路径。然后选择可用频谱块和保护频谱块承载能力大的链路构成候选保护路径,建立保护路径时优先使用分配前、后SBBW差值最小的保护频谱块,建立失败时才选择分配前、后SBBW差值最小的可用频谱块。仿真结果表明:该算法可以降低带宽阻塞率、频谱碎片率和备用容量冗余。
关键词:弹性光网络;共享通路保护;自适应调制;空闲碎片;保护碎片
中图分类号:TN929.11 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)02-0052-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.02.012
0 引言
弹性光网络(EON)采用正交频分复用(OFDM)技术,可以根据业务带宽需求动态分配合适数量的频隙(FS),具有灵活的频谱分配方式。此外,EON还支持自适应调制,可依据传输距离选择合适的调制等级,是光网络灵活化、智能化发展的方向[1,2]。EON的资源分配需遵守频谱连续性和频谱邻接性约束,随着光路动态建立与拆除,链路上的可用频谱资源呈离散分布,导致频谱碎片增加,阻塞率升高。因此,如何减少频谱碎片是路由和频谱分配问题中亟需解决的重要问题。不少文献[3-6]都对此问题进行了研究,提出大量碎片感知频谱分配算法,但是,这些算法都未考虑网络生存性问题。EON中光纤链路承载大量业务连接,一旦出现故障,将造成难以估计的损失,因此,考虑生存性的频谱分配问题已成为EON的研究热点。EON的生存性机制可分为保护和恢复2类,不同机制在恢复时间、资源利用率和控制复杂性等方面各具优势[7]。与其它机制相比,共享通路保护(SPP)具有更高资源利用率,已得到业界极大关注[8-11]。文献[8]最早讨论EON的SPP问题,提出了保守和积极2种SPP策略。文献[9]以最小化FS占用和保护资源占用为目标,建立了共享备份路径保护(SBPP)问题的整数线性规划模型。文献[10]提出了基于距离自适应调制的SBPP算法,利用区分共享FS代价函数来鼓励选择共享次数多的FS建立保护路径。文献[11]提出基于频谱分割的SPP算法,将频谱资源分为多个频谱段,每频谱段优先分配给具有相同带宽需求的业务请求,并通过优化链路代价函数来提高频谱共享度。但是,以上文献往往强调提高共享资源利用率,却较少考虑如何减少频谱碎片。
EON的SPP涉及建立工作和保护路径,建立工作路径时仅能使用空闲频谱资源,如果资源分配不当,将导致该路径所经链路的剩余空闲资源出现频谱碎片(空闲碎片)。为了提高共享资源利用率,建立保护路径时应尽可能使用已预留保护资源,只有已预留保护资源不足时,才使用空闲资源。可见,在建立保护路径时,如果对于空闲资源使用不合理,也会导致空闲碎片。另一方面,如果对已预留保护资源使用不恰当(共享不合理),可能导致已预留保护频谱资源零散化。当后续业务连接与已建业务连接的工作路径链路不分离时,已预留保护资源不可共享,导致这些零散化的保护资源(称为保护碎片)无法满足建立保护路径需求。因此,在讨论EON的SPP问题时,不仅要减少空闲碎片,同时也要尽可能地避免产生保护碎片。但是,目前还未见文献涉及保护碎片问题。
实际上,在考虑生存性的频谱分配中,只有当工作路径和保护路径同时建立成功时,业务连接才成功建立。因此,在频谱分配时如果一味强调提高共享资源利用率,而忽略了避免产生空闲碎片和保护碎片,无疑会导致2种碎片增多,将降低为后续业务请求建立工作路径和保护路径的成功率。为解决以上问题,本文提出一种基于自适应调制的碎片感知共享通路保护(AMFA-SPP)算法。
5 结束语
本文针对EON提出一种AMFA-SPP算法,该算法利用频谱块承载权重值反映不同频谱块接纳业务连接的能力。首先,选择频谱块承载权重值大的链路构成候选工作路径,以提高工作路径成功建立概率。从候选工作路径中选择分配前后承载权重差值最小的频谱块建立工作路径,以减少产生空闲碎片。然后,选择可用频谱块和保护频谱块承载能力大的链路构成候选保护路径,从候选保护路径中优先选择分配前后承载权重差值最小的保护频谱块建立保护路径,建立失败时才选择分配前后承载权重差值最小的可用频谱块建立保护路径,有利于提高共享资源利用率,同时减少保护碎片和空闲碎片。最后,对算法进行了仿真研究,仿真结果表明:AMFA-SPP算法具有更低的带宽阻塞率、频谱碎片率和备用容量冗余。