混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及弹性光网络技术领域，公开一种混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法和系统，方法包括：构建包括标准单模光纤和超低损耗光纤的混合光纤网络和调制格式集合；获取光路业务需求，使用超低损耗光纤建立初始最短路由，在调制格式集合中选择初始最短路由对应的调制格式；根据超低损耗光纤链路上标准单模光纤的空闲状态、频隙数状态和调制格式，使用标准单模光纤选择性替换原有超低损耗光纤得到最终的最短路由；在调制格式集合中选择最终的最短路由对应的调制格式，分配频谱资源；系统包括实现各步骤的模块。本发明专利技术可以提升网络频谱资源的使用效率、使业务负载均衡，实现混合光纤网络中标准单模光纤和超低损耗光纤的频谱资源的合理分配。谱资源的合理分配。谱资源的合理分配。

【技术实现步骤摘要】
混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法和系统


[0001]本专利技术涉及弹性光网络
，尤其是指一种混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法和系统。

技术介绍

[0002]随着云计算、边缘计算、物联网等新兴互联网业务的快速发展，通信网络带宽需求呈爆炸式增长。这给以光纤网络为主要承载网的骨干传送网带来了巨大的挑战。目前，骨干网中铺设了大量传统的标准单模光纤(Standard Single Mode Fiber,SSMF)，但这些光纤在满足大容量光传输需求方面存在不足。因此，运营商计划在骨干网中铺设性能更好的新型光纤，以此来降低光信号在光纤中传输时所累积的放大器噪声和非线性损伤等问题，从而实现更高的光信噪比和更长的无中继传输距离。但是，由于骨干网的规模庞大，而新铺设的新型光纤不会完全替代传统的标准单模光纤，出现了一个网络中的链路上即存在标准单模光纤又存在新型光纤的情况，从而形成一种混合光纤网络，相应地就需要对混合光纤网络中的频谱资源进行合理分配。
[0003]现有技术中，有对弹性光网络中频谱资源的优化分配进行的研究，如：基于频谱窗平面的自适应算法、基于能量感知的改进算法、首尾精确适配策略等，然而，以上关于频谱资源优化分配的研究都是基于SSMF的情况，即节点之间只存在SSMF光纤，未考虑两代光纤同时使用的情况，或者在进行路由、调制格式与频谱资源分配时，只是简单的优先使用SSMF，未考虑网络频谱资源优化的问题，无法对混合光纤网络中的频谱资源进行合理分配。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法和系统，可以提升网络频谱资源的使用效率、使业务负载均衡，实现混合光纤网络中标准单模光纤和超低损耗光纤的频谱资源的合理分配。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，包括：
[0006]S1：构建包括标准单模光纤和超低损耗光纤的混合光纤网络，建立调制格式集合；
[0007]S2：获取光路业务需求，使用超低损耗光纤建立业务需求的初始最短路由，在调制格式集合中选择初始最短路由对应的调制格式；
[0008]S3：根据初始最短路由中超低损耗光纤链路上标准单模光纤的空闲状态、频隙数状态和调制格式，使用标准单模光纤选择性替换初始最短路由中的原有超低损耗光纤得到最终的最短路由；
[0009]S4：在调制格式集合中选择最终的最短路由对应的调制格式，给业务需求分配频谱资源。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述调制格式集合中的调制格式包括：64
‑
QAM、32
‑
QAM、16
‑
QAM、8
‑
QAM、QPSK和BPSK。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述使用超低损耗光纤建立业务需求的初始最短路由，在调制格式集合中选择初始最短路由对应的调制格式，具体为：
[0012]使用Dijkstra算法寻找所述业务需求的源节点到目标节点的最短路径，使用超低损耗光纤建立最短路径上的光通道得到初始最短路由；
[0013]计算初始最短路由的光信噪比值，根据所述光信噪比值选择最佳的调制格式。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述光信噪比值OSNR的计算方法为：
[0015][0016]其中，L是路由经过的链路集合，P
ch
是光放大器的输出功率，是链路集合L中第k条链路上累积的放大器自发辐射噪声功率，是链路集合L中第k条链路上累积的非线性干扰功率。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，根据所述光信噪比值选择最佳的调制格式，具体为：
[0018]建立与所述调制格式集合中的调制格式对应的光信噪比范围，根据计算出的光信噪比值选择最佳的调制格式。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述根据初始最短路由中超低损耗光纤链路上标准单模光纤的空闲状态、频隙数状态和调制格式，使用标准单模光纤选择性替换初始最短路由中的原有超低损耗光纤得到最终的最短路由，具体为：
[0020]S3
‑
1：设置允许标准单模光纤替换超低损耗光纤的数量阈值K；
[0021]S3
‑
2：检查初始最短路由中超低损耗光纤所在的链路上是否存在空闲的标准单模光纤，若不存在则保持不变，若存在则执行S3
‑
3；
[0022]S3
‑
3：建立与所述调制格式集合中的调制格式对应的光信噪比门限值，使用空闲的标准单模光纤替代当前的超低损耗光纤，计算替代后的最短路由的光信噪比值，若此时的光信噪比值大于等于此时的调制格式的光信噪比门限值，执行S3
‑
4；若此时的光信噪比值小于此时的调制格式的光信噪比门限值，停止替换，执行S3
‑
5；
[0023]S3
‑
4：检查此时的最短路由中下一条超低损耗光纤所在的链路上是否存在空闲的标准单模光纤，执行S3
‑
3；
[0024]S3
‑
5：判断此时最短路由上的超低损耗光纤的数量是否达到数量阈值K，若没有达到数量阈值K，执行S3
‑
6；若达到数量阈值K，执行S3
‑
9；
[0025]S3
‑
6：检查此时的最短路由中超低损耗光纤所在的链路上是否存在空闲的标准单模光纤，若不存在则保持不变，若存在则执行S3
‑
7；
[0026]S3
‑
7：判断超低损耗光纤上已使用的频隙数是否大于空闲的标准单模光纤上已使用的频隙数，若小于则保持不变；若大于等于则执行S3
‑
8；
[0027]S3
‑
8：使用空闲的标准单模光纤替代超低损耗光纤，计算替换后的最短路由的光信噪比值，判断此时的光信噪比值是否满足低一级的调制格式，若不满足则保持不变；若满足则使用低一级的调制格式替换当前的调制格式，执行S3
‑
5；
[0028]S3
‑
9：将此时的最短路由作为最终的最短路由。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，所述低一级的调制格式，具体为：
[0030]将调制格式集合中的调制格式按对应的光信噪比范围的大小进行排序，光信噪比
范围越小，调制格式等级越低。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，所述给业务需求分配频谱资源，具体为：
[0032]结合所述业务需求和最终的最短路由对应的调制格式，计算光通道所需的频隙数；
[0033]采取首次命中的方式给所述业务需求分配频谱资源，以最终的最短路由为传输路径、使用最终的最短路由对应的调制格式建立光通道，完成业务需求建立。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，结合所述业务需求和最终的最短路由对应的调制格式，计算光通道所需的频隙数，具体为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于，包括：S1：构建包括标准单模光纤和超低损耗光纤的混合光纤网络，建立调制格式集合；S2：获取光路业务需求，使用超低损耗光纤建立业务需求的初始最短路由，在调制格式集合中选择初始最短路由对应的调制格式；S3：根据初始最短路由中超低损耗光纤链路上标准单模光纤的空闲状态、频隙数状态和调制格式，使用标准单模光纤选择性替换初始最短路由中的原有超低损耗光纤得到最终的最短路由；S4：在调制格式集合中选择最终的最短路由对应的调制格式，给业务需求分配频谱资源。2.根据权利要求1所述的混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于：所述调制格式集合中的调制格式包括：64
‑
QAM、32
‑
QAM、16
‑
QAM、8
‑
QAM、QPSK和BPSK。3.根据权利要求1所述的混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于：所述使用超低损耗光纤建立业务需求的初始最短路由，在调制格式集合中选择初始最短路由对应的调制格式，具体为：使用Dijkstra算法寻找所述业务需求的源节点到目标节点的最短路径，使用超低损耗光纤建立最短路径上的光通道得到初始最短路由；计算初始最短路由的光信噪比值，根据所述光信噪比值选择最佳的调制格式。4.根据权利要求3所述的混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于：所述光信噪比值OSNR的计算方法为：其中，L是路由经过的链路集合，P
ch
是光放大器的输出功率，是链路集合L中第k条链路上累积的放大器自发辐射噪声功率，是链路集合L中第k条链路上累积的非线性干扰功率。5.根据权利要求3所述的混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于：根据所述光信噪比值选择最佳的调制格式，具体为：建立与所述调制格式集合中的调制格式对应的光信噪比范围，根据计算出的光信噪比值选择最佳的调制格式。6.根据权利要求5所述的混合光纤网络中频谱资源的优化分配方法，其特征在于：所述根据初始最短路由中超低损耗光纤链路上标准单模光纤的空闲状态、频隙数状态和调制格式，使用标准单模光纤选择性替换初始最短路由中的原有超低损耗光纤得到最终的最短路由，具体为：S3
‑
1：设置允许标准单模光纤替换超低损耗光纤的数量阈值K；S3
‑
2：检查初始最短路由中超低损耗光纤所在的链路上是否存在空闲的标准单模光纤，若不存在则保持不变，若存在则执行S3
‑
3；S3
‑
3：建立与所述调制格式集合中的调制格式对应的光信噪比门限值，使用空闲的标准单模光纤替代当前的超低损耗光纤，计算替代后的最短路由的光信噪比值，若此时的光信噪比值大于等于此时的调制格式的光信噪比门限值，执行S3
‑
4；若此时的光信噪比值小
于此时的调制格式的光信噪比门限值，停止替换，执行S3
‑
5；S3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李泳成，欧阳康奥，沈纲祥，张登巍，冯丽彬，王智浩，张金胜，李鑫，
申请(专利权)人：苏州鼎芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：