【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信，涉及一种非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法。
技术介绍
1、近年来，物联网和其他通信系统相关的第四次工业革命应用的激增，使光传输网络承受巨大压力。为克服即将到来的容量紧缩和系统阻塞，网络运营商开始探索增加网络容量的其他方法，以有效的支持未来的带宽需求。相关研究人员认为在光纤上扩展网路容量的方式有两种，一种选择是使用多芯光纤或少模光纤，而另一种选择是在某些链路上使用平行光纤。在这两种情况下，都是以安装新的光纤和在收发器上实现复杂的数字信号处理为代价的，运营商都需要增加资本支出。为此本专利技术选择避免铺设额外光纤的另一种方法，探索标准单模光纤的整个频谱范围。单模光纤有各种频段，o、e、s、c和l频段，衰减系数小于0.4db/km，目前网络基本运行在c波段，净带宽仅为5太赫兹，通过结合弹性光网络中光学频谱使用的灵活性和c波段通信扩展到o、e、s和l波段的方法，该模式被称为多波段弹性光网络(multi-band elastic optical network，mb-eon)。这种结合为即将到来的容量紧缩的问题提供了互补的解决方案，使网络的传输容量获得了极大的提高。
2、多波段弹性光网络在带来诸多优势的同时，也带来新的挑战。一个是多波段的扩展会引入影响传输质量的信道间受激拉曼散射(inter-channel stimulated ramanscattering，isrs)问题，另一个是波段间不同的物理损伤会增加一个新的维度去考虑频谱分配问题。在业务发放过程中，各种物理损伤会严重影响服务质量的提高
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，在保证已分配业务能够正常到达的同时，提高网络的服务质量和吞吐量，降低网络的阻塞率。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，该方法具体包括以下步骤：
4、s1：输入拓扑图g(v，e，s)，对拓扑中的光纤链路进行初始化，v代表网络中所有的节点，e代表网络中的光纤链路，s代表每条链路上的频隙集合，具体的信息为链路中各波段的频谱资源信息、调制格式的阈值信息和请求速率阈值进行更新，初始化链路状态，对链路进行边属性添加，包括该链路有多少个跨度、链路使用的光纤信息参数；
5、s2：等待业务请求r(s,d,b,ta,tl)，其中s,d分别代表业务请求的源节点和目的节点，b代表业务请求的速率，ta为业务到达的时间，tl为业务离开的时间，根据业务请求源目的节点搜寻节点之间的k条最短路径，并加入备选路径集合；按照路径长度升序排序，将第k条路径记为pkr，并初始化k＝1；
6、s3：根据所选路径长度得到可用调制格式范围，优先选择所需频隙数更少的调制格式，当不同调制格式所需的频隙数相同时，选择较低阶的调制格式；
7、s4：选择第k条路径后，根据业务请求速率b和业务持续时间th的二维分区进行类别划分，分为1、2、3种类别，为后续频谱分配时的波段作选择；当业务请求速率b和业务持续时间th都小于阈值时，则划分为类别1，频谱分配时优选选择c波段，其次是s波段，最后是l波段，当业务请求和持续时间都大于阈值，则优先选择s波段，其次是l波段，最后是c波段，其他情况优选选择l波段，其次是c波段，最后是s波段；
8、s5：根据业务请求所需的频隙数计算其在所选第k条路径z类型波段中的可用频谱块资源集合hz，其中z为光纤链路中的波段使用类型，z∈{c,l,s}，hz表示业务请求在某波段类型中的可用频谱块资源数组，在c波段的可用频谱块资源表示为
9、s6：需要判断可用频谱块集合是否为空，若不为空则进行下一步，否则更换波段的使用类型，z＝z+1，若z≤z，则回到s5，否则无法更换波段，进行更换路径，k＝k+1，若k≤k，则回到s4，否则判定业务请求阻塞，流程结束；
10、s7：根据公式(1)计算可用频谱块集合hz中的频谱块预分配时的权重值，将根据预分配频谱块计算的权重值大小将集合进行升序排列，并设x＝1；
11、s8：从集合中选取第x块频谱块根据频谱块的起始频隙和业务请求所需的频隙数计算得到预分配频谱块的中心频率fr和实际所占带宽br；
12、s9：通过公式(2)和公式(7)计算业务请求预分配频谱块的信噪比，判断其是否满足所选调制格式阈值要求和业务重验证要求，若满足则业务请求成功建立连接，流程结束，否则x＝x+1，若x≤x，则回到s8，遍历下一个频谱块，否则更换波段的使用类型，z＝z+1，若z≤z，则回到s5，否则无法更换波段，进行更换路径，k＝k+1，若k≤k，则回到s4，否则判定业务请求阻塞，流程结束；
13、s10：统计网络吞吐量、网络阻塞率、网络平均信噪比、网络资源利用率和网络碎片率来衡量本专利技术方法的性能。
14、进一步的，所述s1～s4具体包括：
15、输入拓扑图g(v，e，s)，对拓扑中的光纤链路进行初始化，v代表网络中所有的节点，e代表网络中的光纤链路，s代表每条链路上的频隙集合，具体的信息为链路中各波段的频谱资源信息、调制格式的阈值信息和请求速率阈值进行更新，初始化链路状态，对链路进行边属性添加，包括该链路有多少个跨度、链路使用的光纤信息参数；
16、等待业务请求r(s,d,b,ta,tl)，其中s,d分别代表业务请求的源节点和目的节点，b代表业务请求的速率，ta为业务到达的时间，tl为业务离开的时间，根据业务请求源目的节点搜寻节点之间的k条最短路径，并加入备选路径集合；按照路径长度升序排序，将业务请求的第k条路径记为并初始化k＝1，根据所选路径计算得到链路的状态信息，包括距离、调制格式、各链路相与后的频隙信息，根据业务选择路径p1r(1-3-5),计算得到源节点1到目的节点5的距离为1000公里，根据其距离得到调制格式的可选择范围{bpsk，qpsk，8-qam}，然后各链路相与后得到综合的链路状态信息；
17、优先选择所需频隙数最少的较低调制格式，当不同调制格式所需的频隙数相同时，首选低阶调制格式，计算业务请求在m调制格式下所需频隙数的公式为：其中b为业务请求速率，fs为每条光纤链路的单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：所述S1～S4具体包括：
3.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：所述S7具体包括：
4.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：所述S8和S9具体包括：
5.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：所述S9具体包括：
【技术特征摘要】
1.非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频谱分配方法，其特征在于：所述s1～s4具体包括：
3.根据权利要求1所述的非线性串扰感知的多波段弹性光网络频...
【专利技术属性】
技术研发人员：何楠，张旭，巩小雪，刘业君，郭磊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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