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申请/专利权人：玛瑜科创服务(南京)有限公司

摘要：本发明涉及基于滑动频谱窗的弹性光网络中时变业务共享保护方法，属于通信网络技术领域。本发明通过选择低代价的共享保护路径和滑动频谱窗实现时变业务传输资源分配。当时变业务到达弹性光网络时，采用最短路径算法以及首次命中策略完成时变业务工作路径选择和频谱分配；采用K最短路径算法为时变业务寻找候选保护路径集合，计算各候选保护路径的代价函数值，选择满足时变业务带宽需求且路径代价函数值最小的时变业务保护路径；创建时变业务的滑动频谱窗，为时变业务分配共享度高的保护路径频谱块；当弹性光网络检测到时变业务带宽变化时，基于滑动频谱窗为时变业务调整保护频谱分配。本发明能提高时变业务生存性传输的频谱利用率和成功率。

主权项：1.基于滑动频谱窗的弹性光网络中时变业务共享保护方法，其特征在于：在该方法中，根据弹性光网络中候选保护路径的保护路径函数代价值选择时变业务的保护路径；利用滑动频谱窗在保护路径上对时变业务进行频谱分配；当弹性光网络检测到时变业务的带宽发生变化时，根据时变业务带宽变大或变小，采用滑动频谱窗方法对时变业务所需频谱块进行调整；该方法具体包括以下步骤：S1：根据时变业务请求，在弹性光网络中执行最短路径算法寻找时变业务的工作路径，并采用首选即中方法分配工作路径所需频谱块；采用工作路径和保护路径边分离的准则，执行K最短路径算法寻找时变业务的候选保护路径集；其中，所述S1具体通过以下步骤实现：S101：根据时变业务的源节点和目的节点，在弹性光网络中执行最短路径算法寻找同时满足业务所需频隙数目的工作路径，若找到工作路径，由工作路径长度确定时变业务使用的最高调制等级，并计算业务在工作路径传输所需频隙数目；采用首次命中频谱分配策略为业务的工作路径分配频谱资源，更新弹性光网络资源：包括删除时变业务选择的工作路径和减去工作路径上分配的频谱资源；转步骤S102；否则，阻塞时变业务，算法结束；其中，时变业务在工作路径上所需频隙数目fw的计算公式如下： 上式中，B表示业务的请求速率，单位Gbps，Cf为单位频隙的传输速率，单位GbpsHz，在弹性光网络中，取值为12.5GbpsHz，ρm为根据工作路径长度确定的最高调制等级，GB为保护频隙数目；S102：采用K最短路径算法，在更新后的弹性光网络中，寻找时变业务的候选保护路径集合，K值取弹性光网络的节点度数平均值的极大值；S2：计算每条候选保护路径的代价函数值，选择代价函数值最小并且满足时变业务所需频隙数目的候选保护路径为时变业务的保护路径，根据时变业务所需频隙数目创建滑动频谱窗，在保护路径上对时变业务进行频谱分配；其中，所述S2具体实现步骤如下：S201：计算各候选保护路径的代价值，并根据候选保护路径的代价值，升序排列候选保护路径；其中，候选保护路径的保护路径代价值的计算公式如下： 在上式中，BAi，BPj分别表示候选保护路径上的第i，j个可用的空闲频谱块和保护频谱块；N，M分别表示该路径上可用的空闲频谱块数目和已经分配给其他业务的保护路径的频谱块数目；Wk表示第k个频隙的频隙共享度，频隙共享度定义为该频隙被用于保护不同的业务数目；S202：根据时变业务请求速率和候选保护路径长度，计算时变业务在候选保护路径中传输中所需的频隙数目f；其中，时变业务在候选保护路径所需频隙数目f的计算公式如下： 上式中，ρm为根据候选保护路径长度确定的最高调制等级；S203：依次在候选保护路径集合中寻找每条候选保护路径上的可用空闲频谱块，将这些可用的空闲频谱块放入集合BlockA中；S204：根据时变业务所需频隙数目f，判断BlockA中是否存在满足时变业务所需频隙数目f的频谱块，若有，则将包含这样的频谱块且保护路径代价值最小的候选保护路径确定为时变业务的保护路径，记为转至步骤S205；否则，阻塞时变业务请求，结束算法；S205：将保护路径中的所有空闲频谱块，保存在保护频谱块集合BlockP中；S206：从BlockP中选择频隙数目最多的保护频谱块BPmax，记录该保护频谱块BPmax的起始频隙索引值和末位频隙索引值S207：判断BlockP中是否存在大于等于时变业务所需频隙数目f的保护频谱块，若存在，转至步骤S208；否则，转至步骤S211；S208：根据时变业务所需频隙数目f，在保护路径上创建业务的滑动频谱窗SWi，其中，i表示滑动频谱窗的索引序号，SWi的大小由时变业务所需频隙数目f决定；S209：计算从到的各滑动频谱窗的共享度，若共享度最大的频谱窗只有一个，则将时变业务rs,d,B,q所需频隙数目分配在频隙索引值区间[m,m+f-1]的频谱块上，转至步骤S3；否则，转步骤S210；其中，第m个滑动频谱窗的共享度计算公式为： 上式中，Wk表示频谱窗中第k个频谱块被分配的业务数目；S210：计算其中ε∈z,n，z,n分别为频谱窗的序号值，且选取dε值最小的频谱窗作为时变业务频谱块分配位置，将时变业务分配在频隙索引值[ε,ε+f-1]的频谱块上，转至步骤S3；S211：从保护路径的BlockA中选择包含频隙最多的保护频谱块BPmax的可用频谱块BApmax作为预分配频谱块，并确定BApmax的起始频隙索引值和末位频隙索引值计算保护频谱块的可扩展量Δ＝f-|BPmax|，其中|BPmax|表示保护频谱块BPmax包含的频隙数目；S212：根据和以及和计算S213：若更新为：否则，更新为：S214：令Δ＝Δ-1，若Δ＝0，将时变业务分配在保路径的起、止频隙索引值为的频谱块上；否则，转至步骤S212；S3：当弹性光网络检测到时变业务请求速率增加时，执行基于滑动频谱窗的频谱扩展分策略，为业务分配频谱窗共享度高的保护频谱块；当时变业务的请求速率减小时，执行基于滑动频谱窗的频谱压缩策略，为业务分配频谱窗共享度高的保护频谱块，以实现时变业务频谱分配的动态调整；其中，所述S3具体步骤如下：S301：在每个调度时间周期内，判断时变业务的请求速率是否发生变化，若是，则根据时变业务变化后的速率计算时变业务传输中所需频隙数目，记为fnew，转至步骤S302；否则，业务保持当前的频谱分配；其中，fnew计算公式为： 上式中，B′表示时变业务变化后的请求速率；S302：若fnew＞f，表明时变业务所需的带宽是扩展，转至步骤S303；否则，即：fnew＜f，表明时变业务所需的带宽压缩，转至步骤S310；S303：若时变业务所占用保护频谱块所在位置附近的空闲可用频隙数目大于fnew，转至步骤S304；否则，转至步骤S307；S304：根据fnew值，创建时变业务带宽扩展后的滑动频谱窗SWi，其中，i表示滑动频谱窗的索引值，SWi的宽度为fnew频隙；S305：根据时变业务占用保护频谱块所在位置附近的空闲可用频隙的起始频隙索引值indexrF和末位频隙索引值indexrE，以及时变业务当前分配的保护频谱块的起始频隙索引值和末位频隙索引值计算从到的各滑动频谱窗的共享度，其中，第m个频谱窗的共享度计算公式选择数值最大的滑动频谱窗；如果只有1个频谱窗共享度最大的频谱窗，则将时变业务所需频隙fnew分配至频隙索引值区间[m,m+fnew-1]的频谱块上，转至步骤S301；否则，表示存在多个频谱窗共享度最大的频谱窗，转至步骤S306；S306：根据时变业务变化前和变化后所需频隙数目f和fnew数值，计算为当前业务需要扩展增加的频隙数目ΔE＝fnew-f；S307：计算和S308：若则更新时变业务当前占用保护频谱块的起始频隙索引值为：否则，更新时变业务当前占用保护频谱块的末位频隙索引值为：S309：令ΔE＝ΔE-1，若ΔE≠0，转至步骤S308；否则，将带宽扩展后的时变业务所需频隙数目fnew分配在频隙索引值区间的频谱块上，转至步骤S301；S310：计算时变业务带宽压缩后的频隙压缩数目ΔC＝f-fnew；S311：计算时变业务占用频谱块的各频隙的共享度WindexrF，如果当前频隙的共享度转至步骤S312；否则，转至步骤S314；S312：根据时变业务当前占用频谱块的起始频隙索引值indexrF，更新indexrF为：indexrF＝indexrF+1，令ΔC＝ΔC-1；S313：如果ΔC为零，将带宽压缩后的时变业务所需频隙数目fnew分配在频隙索引值区间[indexrF,indexrE]的频谱块上，转至步骤S301；否则，转至步骤S311；S314：根据时变业务的当前频隙的共享度，判断时变业务占用频谱块的末位频隙共享度WindexrE是否为1，若是，转至步骤S315；否则，转至步骤S317；S315：更新时变业务占用频谱块的末位频隙索引值indexrE为：indexrE＝indexrE+1，令ΔC＝ΔC-1；S316：判断ΔC是否为零，如果ΔC为零，将带宽变化后时变业务所需频隙数目fnew分配在频隙索引值区间[indexrF,indexrE]，转至步骤S317；否则，计算下一频隙共享度，转至步骤S314；S317：根据时变业务带宽压缩后所需频隙数目fnew，创建滑动频谱窗SWi，SWi的大小为fnew；S318：依次计算频谱窗到的各频谱窗的共享度m∈[indexrF,indexrE-fnew+1]，选取值最大的频谱窗，若共享度最大的频谱窗只有一个，则将时变业务分配在频隙索引值区间[m,m+fnew-1]的频谱块上；否则，表示存在多个频谱块的频谱窗的共享度值相同，即：z,n∈m并且z≠n，转至步骤319；否则，转至步骤S301；S319：根据时变业务当前占用频谱块的起始频隙索引值indexrF和末位频隙索引值indexrE，计算其中z,n∈[indexrF,indexrE-fnew+1]，找出最小值对应的ε，并将带宽压缩后时变业务分配在频隙索引值区间[ε,ε+fnew-1]的频谱块上。

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