一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法技术

本发明专利技术提供了一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法，该方法对于已知的组播流量请求，首先以源节点和目的节点作为博弈局中人进行匹配博弈，形成满足偏好的最佳匹配，再将博弈结果结合优化后的启发式方法，对所构建的虚拟拓扑上的流量请求进行路由，最终得到满足所有流量请求且使得多域光网络中收发器数目最小的拓扑结构。在多域光网络条件下，对于处理动态组播流量请求问题，特别是光网络结构较为复杂，组播流量请求较大，需要尽可能减小网络成本的情况下，本发明专利技术能够有效保障多域光网络业务的畅通，提高了资源利用率。提高了资源利用率。提高了资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法


[0001]本专利技术属于光网络领域，涉及多域光网络流量疏导，具体涉及一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法。

技术介绍

[0002]现有的IP流量应用程序消耗大量带宽，这迫使网络操作员开发先进技术，以克服传统波分多路复用(WDM)网络的低效率。这些缺陷是由于没有考虑连接所需带宽的整个波长容量的分配而产生的，流量疏导方法就是解决这一不足的有效方式。路由和频谱分配(RSA)在光网络中占有非常重要的地位，同时也面临路由、调制水平和频谱分配(RMSA)问题。RSA和RMSA方法中使用了静态流量和动态流量两种分类。静态流量疏导的目标是为给定流量矩阵提供带宽而使所使用的频谱最小化，动态流量疏导则更具备实时性。由于整数线性规划的公式不能保证在大型网络中获得最优的结果，因此通常采用启发式方法来有效地解决RMSA问题。通过根据优先级对流量进行分类，在RSA方法中，除了静态和动态流量之外，也会对高质量(HQ)和低质量(LQ)流量进行考虑。同时，作为对延迟敏感的数据中心服务的需求，流量疏导是端到端服务质量(QoS)得到保证的重要方法。
[0003]现阶段针对光网络中的流量疏导问题，不断涌现出许多新的研究成果。
[0004]现有技术中提出一种网络节能流量疏导方法和系统，可以接收多个网络连接请求，并将所述多个网络连接请求随机分为至少两组网络连接请求；获取每组网络连接请求的每组平均网络能耗；基于预定网络能耗和所述每组平均网络能耗，接受或阻塞各组网络连接请求；基于所述预定网络能耗，分别接受或阻塞被阻塞的各组网络连接请求中的每个网络连接请求。
[0005]现有技术中还提出将分段减少策略分配频谱与组播流量疏导结合在一起，与非分区方法相比，该方法具有更好的频谱利用率，并且与分区方法相比，该方法减少了分段，块率也更低。
[0006]现有技术中还研究了基于多芯光纤(MCF)的弹性光网络(SDM-EONs)中考虑核间串扰的动态可存活时间流量疏导、路由、频谱和核心分配，并提出了可存活时间感知的方法。方法由专用的路径保护和梳理策略提供完全生存性和网络资源的最优利用，保证了接收信号的质量。此外，还尝试通过引入时间间隔来减少碎片化，由于碎片减少、频谱利用率增加和带宽可变应答器性能提高，有效降低了阻塞率。
[0007]但目前已有的光网络流量疏导方法，针对多层多域光网络组播问题的研究还比较少，但依旧是进一步提高多层多域光网络生存性不容忽视的一个重要方向。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法，以解决现有技术中多域光网络的阻塞率高的技术问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0010]一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法，该方法对于已知的组播流量请求，首先以源节点和目的节点作为博弈局中人进行匹配博弈，形成满足偏好的最佳匹配，再将博弈结果结合优化后的启发式方法，对所构建的虚拟拓扑上的流量请求进行路由，最终得到满足所有流量请求且使得多域光网络中收发器数目最小的拓扑结构。
[0011]具体的，该方法按照以下步骤进行：
[0012]步骤1，给定多域光网络G(V,E)，组播流量请求定义整个多域光网络的所需收发器数量为tr；
[0013]其中：
[0014]λ
sd
为从物理源节点s到物理目的节点d的流量请求；
[0015]k为流量请求的个数；
[0016]V是多层多域光网络中所有节点的集合；
[0017]E是光网络中所有物理链路的集合；
[0018]步骤2，初始化多域光网络G(V,E)并进行拓扑聚合，根据源节点和目的节点之间链路集合E＝{e
ij
|1≤i，j≤n}上的流量大小，在匹配μ中，以各个源节点和目的节点作为博弈局中人进行匹配博弈，计算效用函数，并进行比较，形成源节点i的偏好排序U(N)
i
和目的节点j的偏好排序N(U)
j
，根据偏好形成了一个匹配μ；
[0019]其中：e
ij
表示源节点i和目的节点j之间的链路；
[0020]步骤3，定义队列R'为一个非空集合将步骤2中经过匹配博弈形成的匹配μ的排列结果存储在队列R'中；创建一个空的虚拟拓扑G'，定义虚拟拓扑G'中的变量为m，初始化变量m＝0，定义最大循环值为m
max
；
[0021]步骤4，从队列R'中顺序取出一组节点对(i,j)，并且在虚拟拓扑G'上对该组节点对之间的流量请求进行路由，若路由成功，则转至步骤5；若路由不成功，则转至步骤6；
[0022]步骤5，在虚拟拓扑G'上路由步骤4的流量请求，更新虚拟拓扑G'上每条虚拟链路的剩余资源；
[0023]步骤6，创建一个新的虚拟链接E'.来满足(i,j)间的流量请求，将该虚拟链接E
′
添加到已有的虚拟拓扑G'上，满足(i,j)这一节点对之间的流量请求后，更新虚拟拓扑G'上每条虚拟链路的剩余资源；
[0024]步骤7，引用最短路径方法，将虚拟拓扑G'.上的所有虚拟链路在多域光网络G(V,E)的物理链路上进行路由，决定每条光纤链路上的波长数量；
[0025]步骤8，根据构建好的虚拟拓扑G'，计算整个多域光网络中所需收发器量tr；
[0026]步骤9，对队列R'的排列顺序进行重新组合，同时令m＝m+1，判断m是否等于m
max
，如果是，则转至步骤10；如果不是，则转至步骤3；
[0027]步骤10，对步骤9得到的收发器数量tr进行比较，输出所需最小值tr和此时的虚拟拓扑G'。
[0028]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0029](Ⅰ)在多域光网络条件下，对于处理动态组播流量请求问题，特别是光网络结构较为复杂，组播流量请求较大，需要尽可能减小网络成本的情况下，本专利技术能够有效保障多域光网络业务的畅通，提高了资源利用率。
[0030](Ⅱ)本专利技术针对多域光网络中的流量疏导问题，结合启发式算法，利用匹配博弈中的偏好对节点之间的组播请求进行排序，得到满足收发器数目最小的多域光网络结构，经过重复计算得到资源利用率最高的虚拟拓扑，
[0031](Ⅲ)随着光网络组播请求的流量大小的不断增长，整体而言网络所需的收发器数量也在不断增加。通过与无流量疏导方法、启发式算法、MILP优化设计方法进行比较，本专利技术的MDMTG方法所需要的收发器数目较少且计算量较小，使网络成本的大幅降低。
[0032](Ⅳ)通过与无流量疏导方法、启发式算法、MILP优化设计方法进行比较，随着网络域和节点数的升高，方法计算量进一步加大，各方法对于网络阻塞的改善也有所下降，本专利技术所使用的MDMTG方法能够较好降低整体多域光网络的阻塞率，提升了该多域光网络的生存性。
附图说明
[0033]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法，其特征在于，该方法对于已知的组播流量请求，首先以源节点和目的节点作为博弈局中人进行匹配博弈，形成满足偏好的最佳匹配，再将博弈结果结合优化后的启发式方法，对所构建的虚拟拓扑上的流量请求进行路由，最终得到满足所有流量请求且使得多域光网络中收发器数目最小的拓扑结构。2.一种基于匹配博弈的多域光网络流量疏导方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：步骤1，给定多域光网络G(V,E)，组播流量请求定义整个多域光网络的所需收发器数量为tr；其中：λ
sd
为从物理源节点s到物理目的节点d的流量请求；k为流量请求的个数；V是多层多域光网络中所有节点的集合；E是光网络中所有物理链路的集合；步骤2，初始化多域光网络G(V,E)并进行拓扑聚合，根据源节点和目的节点之间链路集合E＝{e
ij
|1≤i，j≤n}上的流量大小，在匹配μ中，以各个源节点和目的节点作为博弈局中人进行匹配博弈，计算效用函数，并进行比较，形成源节点i的偏好排序U(N)
i
和目的节点j的偏好排序N(U)
j
，根据偏好形成了一个匹配μ；其中：e
ij
表示源节点i和目的节点j之间的链路；步骤3，定义队列R'...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启武，刘嘉琪，周阳，姜灵芝，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：