本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了更好地滿足業(yè)務(wù)請求的帶寬資源，傳統(tǒng)波分復(fù)用(wdm)光網(wǎng)絡(luò)并沒有根據(jù)業(yè)務(wù)請求的帶寬屬性分配網(wǎng)絡(luò)資源，極容易造成光網(wǎng)絡(luò)的資源浪費。通過引入頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)，有利于業(yè)務(wù)請求分配網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源，提高頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的資源效率。然而，對于高等級的業(yè)務(wù)請求，需要提供高可靠的傳輸路徑?？梢?，在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中，為了保證業(yè)務(wù)請求的服務(wù)質(zhì)量，光網(wǎng)絡(luò)生存性將成為一個關(guān)鍵問題，而采用專用保護是解決這一問題的有效手段。

為了成功建立業(yè)務(wù)請求，需要在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)上建立工作路徑和鏈路不相交的專用保護路徑，并在所選擇的工作路徑和專用保護路徑上查找頻譜資源，滿足頻譜連續(xù)性與頻譜一致性約束條件，然后分配頻譜資源。一方面，業(yè)務(wù)請求通常采用最短路徑算法(dijkstraalgorithm)計算工作路徑，并在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中刪除工作路徑上的所有鏈路，然后計算一條鏈路不相交的專用保護路徑；另一方面，在所選擇的工作路徑和鏈路不相交的專用保護路徑上，查找業(yè)務(wù)請求的頻譜資源，若找到滿足業(yè)務(wù)請求的帶寬需求大小，然后在所選擇的工作路徑和專用保護路徑上分配相應(yīng)的頻譜資源。目前，在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中，考慮業(yè)務(wù)請求的生存性，主要采用以下兩種方法進行路由與頻譜資源分配。

1)采用傳統(tǒng)專用保護方法。對于每一個業(yè)務(wù)請求，通常采用最短路徑算法計算一條工作路徑，然后在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中刪除工作路徑上所有光纖鏈路，再次采用最短路徑算法計算一條專用保護路徑。如果工作路徑和專用保護路徑都建立成功，在這兩條路徑上，根據(jù)業(yè)務(wù)請求的帶寬需求大小進行頻譜資源查找，如果找到可用的頻譜資源，則為業(yè)務(wù)請求預(yù)留頻譜資源。在頻譜資源查找過程中，頻譜資源必須滿足頻譜連續(xù)性和頻譜一致性的約束條件，以保證業(yè)務(wù)請求在所選擇的工作路徑和專用保護路徑上傳輸。這種方法相對比較簡單，但是并沒有對業(yè)務(wù)請求進行頻譜資源優(yōu)化，無法有效提高頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的資源效率。

2)采用帶寬壓縮保護方法。在路由計算過程中，這種方法與采用傳統(tǒng)專用保護方法一樣，首先建立工作路徑，然后建立鏈路不相交的專用保護路徑。如果工作路徑與專用保護路徑都建立成功，需要在工作路徑和專用保護路徑上查找并預(yù)留滿足業(yè)務(wù)請求的帶寬需求的頻譜資源。特別地，在工作路徑上，根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬需求的大小進行頻譜資源查找，同時滿足頻譜連續(xù)性和頻譜一致性約束條件，所分配的頻譜資源與業(yè)務(wù)請求的帶寬需求大小相等；然而，在專用保護路徑上，如果沒有足夠的頻譜資源為業(yè)務(wù)請求預(yù)留網(wǎng)絡(luò)資源，可以通過利用不同的線速率和調(diào)制格式的方式來承載業(yè)務(wù)請求的帶寬需求。在這種情況下，盡最大可能地調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)請求傳輸?shù)木€速率和調(diào)制格式，通過壓縮帶寬資源的方式查找滿足業(yè)務(wù)請求的頻譜資源，然后在專用保護路徑上預(yù)留相應(yīng)的頻譜資源。這種方法的缺點在于在專用保護路徑上采用最大可能地建立工作路徑和分配相應(yīng)的頻譜資源，但是在專用保護路徑上傳輸質(zhì)量和資源效率難以達到優(yōu)化。

可見，雖然上述兩種方面解決了業(yè)務(wù)請求的路由與頻譜分配問題，但并沒有對業(yè)務(wù)請求所建立的傳輸?shù)墓ぷ髀窂胶蛯Ｓ帽Ｗo路徑進行故障概率的評估，也沒有使業(yè)務(wù)請求在路由與頻譜資源分配過程中使頻譜資源達到最優(yōu)化的。

鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)，降低了故障發(fā)生的概率，提高了系統(tǒng)的安全性，使業(yè)務(wù)請求達到頻譜資源與聯(lián)合故障概率最優(yōu)化，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種采用專用保護的方式建立連接請求，并且工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率必須滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值要求，在保證頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)生存性、頻譜資源占用最少、聯(lián)合故障概率最低的前提下，使全網(wǎng)路由與頻譜分配達到最優(yōu)化，實現(xiàn)基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法，包括：在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中，產(chǎn)生一組業(yè)務(wù)請求；

建立業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑，所述的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率必須小于或等于業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率，其中，工作路徑的故障事件和專用保護路徑的故障事件分別是獨立的事件，工作路徑的故障概率和專用保護路徑的故障概率相乘即為所述的聯(lián)合故障概率；

設(shè)置兩個優(yōu)化目標，并通過調(diào)節(jié)兩個優(yōu)化目標的權(quán)重分出主要優(yōu)化目標和次要優(yōu)化目標，兩個優(yōu)化目標分別為在工作路徑和專用保護路徑上的頻譜占用數(shù)目最小化、在工作路徑和專用保護路徑上的聯(lián)合故障概率最小化，根據(jù)設(shè)定的優(yōu)化目標，確定多目標聯(lián)合優(yōu)化目標函數(shù)，基于多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)需要滿足的約束條件，獲得頻譜資源占用與聯(lián)合故障概率最優(yōu)化解，完成基于故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配，使網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化與聯(lián)合故障概率達到均衡；

其中，所述多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)需要滿足的約束條件包括：流量守恒約束條件、頻譜隙唯一占用條件、頻譜連續(xù)性約束條件、工作路徑與專用保護鏈路不相交約束條件、工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束條件、工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率滿足最大可容忍故障概率閾值的約束條件。

進一步地，在產(chǎn)生業(yè)務(wù)請求前還包括對頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)進行初始化，具體包括：設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

進一步地，業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的建立具體包括：

工作路徑w和專用保護路徑b的故障事件是獨立的事件，工作路徑和專用保護路徑發(fā)生的故障概率稱為專用保護的聯(lián)合故障概率，它們的故障概率是相乘的形式，工作路徑w和專用保護路徑b的聯(lián)合故障概率表示為：

f(w,b)＝f(w)×f(b)，(1)

其中，f(w)、f(b)、f(w,b)分別表示工作路徑w的故障概率、專用保護路徑b的故障概率、工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率；工作路徑的故障概率用公式(2)表示：

f(w)＝1-∏(k，l)∈w(1-pk，l)，(2)

其中，節(jié)點對(k,l)∈w，k≠l，表示在工作路徑w的光纖鏈路(k,l)，pk，l表示光纖鏈路(k,l)的故障概率；同樣，專用保護路徑上的故障概率用公式(3)表示：

f(b)＝1-π(m，n)∈b(1-pm，n)，(3)

其中，節(jié)點對(m,n)∈b，m≠n表示在專用保護路徑b的光纖鏈路(m,n)，pm，n表示光纖鏈路(m,n)的故障概率；把公式(2)和(3)代入公式(1)中，得到工作路徑與專用保護路徑的，用公式(4)表示：

f(w，b)＝[1-π(k，l)∈w(1-pk，l)]×[1-π(m，n)∈b(1-pm，n)]，(4)

進一步對公式(4)展開，得到公式(5)：

f(w，b)＝σ(k，l)∈wσ(m，n)∈bpk，l×pm，n+o(h)，(5)

其中，o(h)表示高次項，它包括3階項和3階以上的高階項的故障概率；若考慮鏈路故障概率在(0，10^-3)的范圍內(nèi)，這里3階項的聯(lián)合故障概率大約等于10^-9；對于工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率，忽略3次項以上的故障概率，即忽略高階項o(h)；因此，在低鏈路故障概率下，采用近似方法，得到工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率，它用公式(6)表示：

f(w，b)＝∑(k，l)∈w∑(m，n)∈bpk，l×pm，n；(6)

對于每一個業(yè)務(wù)請求，如果這個業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率都小于或等于它的最大可容忍故障概率閾值mp，那么這兩條路徑能夠建立成功，否則建立失敗；所以一個業(yè)務(wù)請求的故障概率約束條件用公式(7)表示：

f(w，b)≤mp，(7)

把公式(6)代入公式(7)，得到一個業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率約束條件，即必須滿足業(yè)務(wù)的最大可容忍故障概率閾值，這個約束條件用公式(8)表示：

∑(k，l)∈wσ(m，n)∈bpk，l×pm，n≤mp；(8)

進一步地，所述的多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)具體為：用以下式子(9)表示：

其中，td表示一組業(yè)務(wù)請求；每一個業(yè)務(wù)請求用td(s,d,fss,d,mps,d)表示，這里s和d分別表示業(yè)務(wù)請求的源節(jié)點和目的節(jié)點，fss,d代表業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，mps,d表示業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值；在這個優(yōu)化函數(shù)中，用(s,d)表示業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)；e表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有光纖鏈路；f表示每一條光纖鏈路的所有頻譜隙；

參數(shù)α∈(0，1)表示調(diào)節(jié)主要優(yōu)化目標和次要優(yōu)化目標的權(quán)重；

和表示二進制變量，minimize表示最小化頻譜隙占用和最小化工作路徑和保護路徑的聯(lián)合故障概率的操作；

一方面，在工作路徑上，當從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求在光纖鏈路(k,l)上占用編號為f的頻譜隙時，否則另一方面，在專用保護路徑上，當從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求在光纖鏈路(k,l)上占用編號為f的頻譜隙時，否則

pk，l表示在工作路徑上光纖鏈路(k,l)的故障概率；pm，n表示在專用保護路徑上光纖鏈路(m,n)的故障概率；表示二進制變量，當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則

所述目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)需要滿足的約束條件具體包括：

1)業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒約束條件：在工作路徑和專用保護路徑上，對于每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，源節(jié)點流出的流量等于業(yè)務(wù)請求的帶寬需求fss,d，用式子(10)表示；由于業(yè)務(wù)請求在路徑中間節(jié)點的帶寬流量具備流入與流出屬性，并且流入的流量等于流出的流量，用式子(11)表示；在目的節(jié)點中，由于業(yè)務(wù)請求只有帶寬流量流入，所以目的節(jié)點的流量等于業(yè)務(wù)請求的帶寬需求fss,d，用式子(12)表示；在工作路徑上的流量守恒約束條件分別用式子(10)到(12)表示：

其中，zl＝v，它表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有的交換節(jié)點，并且滿足zl≠s和zl≠d，它表示業(yè)務(wù)請求的帶寬流量流過某條路徑的中間節(jié)點；同樣，在專用保護路徑上，每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)的帶寬流量守恒約束條件可以用式子(13)到(15)表示：

2)頻譜連續(xù)性約束條件：在工作路徑和專用保護路徑上，每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)選擇的頻譜隙必須滿足頻譜連續(xù)性約束條件；

在工作路徑上，當和時，編號大于或等于f+2的頻譜隙沒有被任何其它業(yè)務(wù)請求占用，即用(16)式表示；當編號小于f的頻譜隙已被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)占用，用(17)式表示；同樣，在專用保護路徑上，二進制變量與工作路徑的二進制變量特點一樣；當和時，編號大于或等于f+2的頻譜隙沒有被任何業(yè)務(wù)請求占用，即用(18)式表示；當編號小于f的頻譜隙已經(jīng)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)占用，用(19)式表示；

其中，θ表示一個大于|f|×(|v|-1)的整數(shù)值，其中|v|-1表示在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點對之間路徑的最大跳數(shù)；

3)頻譜隙唯一占用約束條件：一個頻譜隙只能被一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)在工作路徑或是專用保護路徑上占用，不能被兩個或兩個以上的業(yè)務(wù)請求同時占用，它的描述如下：

4)工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交約束條件：對于每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，一條鏈路只能被工作路徑或?qū)Ｓ帽Ｗo路徑使用，這個約束條件用公式(21)描述：

5)工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束條件：對于每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，建立工作路徑占用的頻譜資源必須小于或等專用保護路徑上占用的頻譜資源，它用以下式子表示：

6)專用保護的聯(lián)合故障概率滿足最大可容忍故障概率閾值的約束條件：對于從每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，所選擇的專用保護的聯(lián)合故障概率必須滿足最大可容忍故障概率閾值，它用公式(23)到(30)表示。

其中，mps，d表示從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)的最大可容忍故障概率閾值；表示二進制變量，當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則表示二進制變量，當專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則，

公式(23)表示當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)同時使用時，計算專用保護的聯(lián)合故障概率；若光纖鏈路沒有被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，無需計算光纖鏈路的故障概率；

公式(24)到(26)保證了工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)同時被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，即和或者光纖鏈路(k,l)和(m,n)沒有被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，即和

公式(27)和(28)判斷在工作路徑上的光纖鏈路(k,l)是否被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，若被使用，則否則，

公式(29)和(30)判斷在專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)是否被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，若被使用，則否則，

進一步地，還包括對頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化、業(yè)務(wù)請求產(chǎn)生、工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率計算、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)的約束條件進行實時有效監(jiān)控，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)請求在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)化的路由與頻譜資源分配的目標。

進一步地，還包括根據(jù)多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對所得結(jié)果進行評估分析，確保給定已知一組業(yè)務(wù)請求的頻譜資源占用和聯(lián)合故障概率達到最小化。

本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配系統(tǒng)，包括：業(yè)務(wù)請求產(chǎn)生模塊，用于在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)中，產(chǎn)生一組業(yè)務(wù)請求集合td，所述業(yè)務(wù)請求包括源節(jié)點、目的節(jié)點、帶寬需求、設(shè)置業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值；其中，每一個業(yè)務(wù)請求用td(s,d,fss,d,mps,d)∈td表示，并且s≠d；對于頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)，v、e、f分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的所有光交換節(jié)點、所有光纖鏈路、每條光纖鏈路的所有頻譜隙，即f＝{f1,f2,f3,…,f|f|}；|v|、|e|、|f|分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光交換節(jié)點數(shù)目、光纖鏈路數(shù)目、頻譜隙數(shù)目；對于每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，s和d分別表示業(yè)務(wù)請求的源節(jié)點和目的節(jié)點，fss,d代表業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，mps,d表示業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值。

聯(lián)合故障概率計算模塊，用于計算聯(lián)合聯(lián)合故障概率以及根據(jù)聯(lián)合故障概率小于或等于業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值的原則計算工作路徑w和專用保護路徑b，其中，工作路徑w和專用保護路徑b的故障事件是獨立的事件，工作路徑w和專用保護路徑b的聯(lián)合故障概率表示為：f(w,b)＝f(w)×f(b)；一個業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率約束條件，即必須滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值，這個約束條件可用公式工作路徑w和專用保護路徑b的聯(lián)合故障概率，公式表示為f(w，b)≤mp；

多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)模塊，用于已知一組業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)和頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的配置信息，設(shè)置以頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最小化占用以及業(yè)務(wù)請求所選擇的工作路徑以及專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化為聯(lián)合目標的多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)，其中頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最小化占用和業(yè)務(wù)請求所選擇的工作路徑以及專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化兩個目標的主、次通過優(yōu)化權(quán)重設(shè)定；

多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)約束條件管理模塊，包括了6個不同的子模塊：

(1)業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒約束子模塊，用于業(yè)務(wù)請求從源節(jié)點到目的節(jié)點的帶寬流量相等原則，即源節(jié)點流出流量與目的節(jié)點流入流量的絕對值大小相等，由于流量經(jīng)過中間節(jié)點存在流入與流出大小一樣，所以中間節(jié)點流量之差為0；

(2)頻譜連續(xù)性約束子模塊，這是頻譜資源分配過程中最基本的約束條件，即頻譜隙選擇必須滿足連續(xù)的編號要求；

(3)頻譜隙唯一占用約束子模塊，在每一條光纖鏈路中，每一個頻譜隙只能夠被一個業(yè)務(wù)請求所占用，其它業(yè)務(wù)請求不能占用；

(4)工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交約束子模塊，為了提高業(yè)務(wù)請求的服務(wù)質(zhì)量，防止因為頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生鏈路故障，采用工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交的方式建立路由，以滿足業(yè)務(wù)請求的生存性要求；

(5)工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束子模塊，它表示在兩條所選擇的兩條路徑中，頻譜資源占用較少的路徑優(yōu)先作為工作路徑，另一條占用較多頻譜資源的路徑作為專用保護路徑；

(6)業(yè)務(wù)最大可容忍故障概率閾值約束子模塊，主要用于在專用保護的路由計算過程中，工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率必須滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值要求，即業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率都小于或等于它的最大可容忍故障概率。

進一步地，還包括網(wǎng)絡(luò)初始為模塊，用于設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

進一步地，還包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊，用于對頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化、業(yè)務(wù)請求產(chǎn)生、工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率計算、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)的約束條件進行實時有效監(jiān)控。

進一步地，最優(yōu)化目標評估模塊，用于根據(jù)多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對所得結(jié)果進行評估分析，確保給定已知一組業(yè)務(wù)請求的頻譜資源占用和聯(lián)合故障概率達到最小化。

借由上述方案，本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點：

對業(yè)務(wù)請求建立了工作路徑與鏈路不相交的專用保護路徑，并對它們的聯(lián)合故障概率進行評估，滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值，以減少業(yè)務(wù)請求在傳輸過程中存在的風(fēng)險，保證業(yè)務(wù)請求在傳輸過程的服務(wù)質(zhì)量。在所選擇的工作路徑和鏈路不相交的專用保護路徑上，基于業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，分配業(yè)務(wù)請求的頻譜資源，解決業(yè)務(wù)請求的路由與頻譜分配問題。以頻譜資源占用和聯(lián)合故障概率是小化為多目標優(yōu)化函數(shù)，滿足業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒、頻譜連續(xù)性、頻譜隙唯一占用、工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交、工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑、工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合聯(lián)合故障概率小于或等于最大可容忍故障概率閾值的約束條件，以獲得一組已知業(yè)務(wù)請求的頻譜資源占用和聯(lián)合故障概率最優(yōu)化解，解決基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配問題，從而提高了頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的資源效率，減少業(yè)務(wù)請求傳輸?shù)墓收细怕省?/p>

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配系統(tǒng)的框圖；

圖3是本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法，具體實例中頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光纖鏈路的故障概率數(shù)值大??；

圖4是本發(fā)明基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法，具體實例中兩個業(yè)務(wù)請求td1(0,3,2,7×e-6)和td2(4,1,2,5×e-6)的路由與頻譜分配方法的最優(yōu)解。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明結(jié)合業(yè)務(wù)請求在計算傳輸路徑時，對所選擇的工作路徑和專用保護路徑進行故障概率的全面評估，然后選擇滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值的工作路徑和專用保護路徑。同時，本發(fā)明通過設(shè)置可變參數(shù)的大小進行主要目標和次要目標的全局優(yōu)化，使全網(wǎng)的業(yè)務(wù)請求的路由與頻譜資源達到最優(yōu)化。

實施例1

如圖1所示，本實施例基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法，包括：

對頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)進行初始化，具體包括：設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中g(shù)(v,e,f)，產(chǎn)生一組業(yè)務(wù)請求集合td，其中，每一個業(yè)務(wù)請求用td(s,d,fss,d,mps,d)∈td表示，并且s≠d。對于頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)，v、e、f分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的所有光交換節(jié)點、所有光纖鏈路、每條光纖鏈路的所有頻譜隙，即f＝{f1,f2,f3,…,f|f|}；|v|、|e|、|f|分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光交換節(jié)點數(shù)目、光纖鏈路數(shù)目、頻譜隙數(shù)目；對于每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，s和d分別表示業(yè)務(wù)請求的源節(jié)點和目的節(jié)點，fss,d代表業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，可以用需求多少個頻譜隙表示，mps,d表示業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值。

在專用保護的路由計算過程中，業(yè)務(wù)請求必須滿足其最大可容忍故障概率閾值，即業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率都小于或等于它的最大可容忍故障概率。每一個業(yè)務(wù)請求需要建立兩條鏈路不相交的路徑，即工作路徑w和專用保護路徑b，這兩條路徑的故障概率必須滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值；否則，這兩條路徑建立失敗。假設(shè)工作路徑w和專用保護路徑b的故障事件是獨立的事件，工作路徑和專用保護路徑發(fā)生的故障概率稱為專用保護的聯(lián)合故障概率，它們的故障概率是相乘的形式。因此，工作路徑w和專用保護路徑b的聯(lián)合故障概率可以表示為：

f(w,b)＝f(w)×f(b)，(1)

其中，f(w)、f(b)、f(w,b)分別表示工作路徑w的故障概率、專用保護路徑b的故障概率、工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率。因為工作路徑的故障概率可以公式(2)表示：

f(w)＝1-∏(k，l)∈w(1-pk，l)，(2)

其中，節(jié)點對(k,l)∈w，k≠l，表示在工作路徑w的光纖鏈路(k,l)，pk，l表示光纖鏈路(k,l)的故障概率。同樣，專用保護路徑上的故障概率可以用公式(3)表示：

f(b)＝1-∏(m，n)∈b(1-pm，n)，(3)

其中，節(jié)點對(m,n)∈b，m≠n表示在專用保護路徑b的光纖鏈路(m,n)，pm，n表示光纖鏈路(m,n)的故障概率。把公式(2)和(3)代入公式(1)中，可以得到工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率，它可以用公式(4)表示：

f(w，b)＝[1-п(k，l)∈w(1-pk，l)]×[1-п(m，n)∈b(1-pm，n)]；(4)

進一步對公式(4)展開，可以得到公式(5)：

f(w，b)＝∑(k，l)∈w∑(m，n)∈bpk，l×pm，n+o(h)，(5)

其中，o(h)表示高次項，它包括3階項和3階以上的高階項的故障概率。若考慮鏈路故障概率在(0，10^-3)的范圍內(nèi)，這里3階項的聯(lián)合故障概率大約等于10^-9?？梢?，對于工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率，可以忽略3次項以上的故障概率，即忽略高階項o(h)。因此，在低鏈路故障概率下，采用近似方法，可以得到工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率，它可以用公式(6)表示：

f(w，b)＝∑(k，l)∈w∑(m，n)∈bpk，l×pm，n，(6)

對于每一個業(yè)務(wù)請求td，如果這個業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率都小于或等于它的最大可容忍故障概率閾值mp，那么這兩條路徑能夠建立成功，否則建立失敗。所以一個業(yè)務(wù)請求的故障概率約束條件用公式(7)表示：

f(w，b)≤mp，(7)

這里可以把公式(6)代入公式(7)，可以得到一個業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率約束條件，即必須滿足業(yè)務(wù)的最大可容忍故障概率閾值，這個約束條件可用公式(8)表示：

∑(k，l)∈w∑(m，n)∈bpk，l×pm，n≤mp；(8)

設(shè)置多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)頻譜資源占用數(shù)目與聯(lián)合故障概率最小化，它由主要優(yōu)化目標和次要優(yōu)化目標組成，并且可通過調(diào)節(jié)參數(shù)α的大小實現(xiàn)不同的優(yōu)化目標權(quán)重。多目標聯(lián)合聯(lián)合最優(yōu)化目標函數(shù)可以描述為：給定一組業(yè)務(wù)請求td，使其在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)的所有光纖鏈路e中占用頻譜隙f的數(shù)目和選擇工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化，它可以用以下式子(9)表示：

這里，主要優(yōu)化目標是使在工作路徑和專用保護路徑上的頻譜隙占用數(shù)目最小化，即式(9)第一部分；次要優(yōu)化目標是使在工作路徑和專用保護路徑上的聯(lián)合故障概率最小化，即式(9)第二部分。其中，參數(shù)α∈(0，1)表示調(diào)節(jié)主要優(yōu)化目標和次要優(yōu)化目標的權(quán)重，和表示二進制變量，minimize表示最小化的頻譜隙占用操作。一方面，在工作路徑上，當從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求在光纖鏈路(k,l)上占用編號為f的頻譜隙時，否則另一方面，在專用保護路徑上，當從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求在光纖鏈路(k,l)上占用編號為f的頻譜隙時，否則pk，l表示在工作路徑上光纖鏈路(k,l)的故障概率；pm，n表示在專用保護路徑上光纖鏈路(m,n)的故障概率；表示二進制變量，當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則

多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)必須滿足以下約束條件，具體包括：

1)業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒約束條件。在工作路徑和專用保護路徑上，對于每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d之間的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，源節(jié)點流出的流量等于業(yè)務(wù)請求的帶寬需求fss,d，用式子(10)表示；由于業(yè)務(wù)請求在路徑中間節(jié)點的帶寬流量具備流入與流出屬性，并且流入的流量等于流出的流量，用式子(11)表示；在目的節(jié)點中，由于業(yè)務(wù)請求只有帶寬流量流入，所以目的節(jié)點的流量等于業(yè)務(wù)請求的帶寬需求fss,d，用式子(12)表示?？梢?，在工作路徑上的流量守恒約束條件分別用式子(10)到(12)表示：

其中，zl＝v，它表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有的交換節(jié)點，并且滿足zl≠s和zl≠d，它表示業(yè)務(wù)請求的帶寬流量流過某條路徑的中間節(jié)點。同樣，在專用保護路徑上，可以得到每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)的帶寬流量守恒約束條件，它用式子(13)到(15)表示：

2)頻譜連續(xù)性約束條件。在工作路徑和專用保護路徑上，每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)選擇的頻譜隙必須滿足頻譜連續(xù)性約束條件。在工作路徑上，當和時，編號大于或等于f+2的頻譜隙沒有被任何其它業(yè)務(wù)請求占用，即用(16)式表示。當編號小于f的頻譜隙已被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)占用，用(17)式表示。同樣，在專用保護路徑上，二進制變量與工作路徑的二進制變量特點一樣。當和時，編號大于或等于f+2的頻譜隙沒有被任何業(yè)務(wù)請求占用，即用(18)式表示。當編號小于f的頻譜隙已經(jīng)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)占用，用(19)式表示。

其中，θ表示一個大于|f|×(|v|-1)的整數(shù)值，其中|v|-1表示在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點對之間路徑的最大跳數(shù)。

3)頻譜隙唯一占用約束條件。一個頻譜隙只能被一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)在工作路徑或是專用保護路徑上占用，不能被兩個或兩個以上的業(yè)務(wù)請求同時占用，它的描述如下：

4)工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交約束條件：對于每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，一條鏈路只能被工作路徑或?qū)Ｓ帽Ｗo路徑使用，這個約束條件可以用公式(21)描述：

5)工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束條件：對于每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，建立工作路徑占用的頻譜資源必須小于或等專用保護路徑上占用的頻譜資源，它可以用以下式子表示：

6)專用保護的聯(lián)合故障概率滿足最大可容忍故障概率閾值的約束條件：對于從每一個從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，所選擇的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率必須滿足最大可容忍故障概率閾值，它可以用公式(23)到(30)表示。

其中，mps，d表示從源節(jié)點s到目的節(jié)點d的業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)的最大可容忍故障概率閾值；表示二進制變量，當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則表示二進制變量，當專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，否則，

這里，公式(23)表示當工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)同時使用時，計算專用保護的聯(lián)合故障概率；若光纖鏈路沒有被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用時，無需計算光纖鏈路的故障概率。公式(24)到(26)保證了工作路徑上的光纖鏈路(k,l)和專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)同時被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，即和或者光纖鏈路(k,l)和(m,n)沒有被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，即和公式(27)和(28)判斷在工作路徑上的光纖鏈路(k,l)是否被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，若被使用，則否則，公式(29)和(30)判斷在專用保護路徑上的光纖鏈路(m,n)是否被業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)使用，若被使用，則否則，

實施例2

如圖2所示，本實施例基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配系統(tǒng)，包括：

網(wǎng)絡(luò)初始為模塊，設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

業(yè)務(wù)請求產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生一組業(yè)務(wù)請求，包括源節(jié)點、目的節(jié)點、帶寬需求、設(shè)置業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值。其中，每一個業(yè)務(wù)請求用td(s,d,fss,d,mps,d)∈td表示，并且s≠d；對于頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)，v、e、f分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的所有光交換節(jié)點、所有光纖鏈路、每條光纖鏈路的所有頻譜隙，即f＝{f1,f2,f3,…,f|f|}；|v|、|e|、|f|分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光交換節(jié)點數(shù)目、光纖鏈路數(shù)目、頻譜隙數(shù)目；對于每一個業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)，s和d分別表示業(yè)務(wù)請求的源節(jié)點和目的節(jié)點，fss,d代表業(yè)務(wù)請求的帶寬需求，mps,d表示業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值。

聯(lián)合故障概率計算模塊，主要給出專用保護的聯(lián)合故障概率的計算公式和計算過程，以及建立專用保護的聯(lián)合故障概率與業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值之間的約束關(guān)系。也即用于已知一組業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)和頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)的配置信息，設(shè)置以頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最小化占用以及業(yè)務(wù)請求所選擇的工作路徑以及專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化為聯(lián)合目標的多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)，其中頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最小化占用和業(yè)務(wù)請求所選擇的工作路徑以及專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化兩個目標的主、次通過優(yōu)化權(quán)重設(shè)定；

多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)模塊，根據(jù)解決問題需要，已知一組業(yè)務(wù)請求td(s,d,fss,d,mps,d)和頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)的配置信息，設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最小化占用為主要優(yōu)化目標，同時保證業(yè)務(wù)請求所選擇的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率最小化。

目標函數(shù)約束條件管理模塊，這個模塊包括了6個不同的子模塊：

(1)業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒約束子模塊，主要用于業(yè)務(wù)請求從源節(jié)點到目的節(jié)點的帶寬流量相等原則，即源節(jié)點流出流量與目的節(jié)點流入流量的絕對值大小相等，由于流量經(jīng)過中間節(jié)點存在流入與流出大小一樣，所以中間節(jié)點流量之差為0；

(2)頻譜連續(xù)性約束子模塊，這是頻譜資源分配過程中最基本的約束條件，即頻譜隙選擇必須滿足連續(xù)的編號要求，不能夠出現(xiàn)間隔的情況；

(3)頻譜隙唯一占用約束子模塊，在每一條光纖鏈路中，每一個頻譜隙只能夠被一個業(yè)務(wù)請求所占用，其它業(yè)務(wù)請求不能占用；

(4)工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交約束子模塊，為了提高業(yè)務(wù)請求的服務(wù)質(zhì)量，防止因為頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生鏈路故障，采用工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交的方式建立路由，以滿足業(yè)務(wù)請求的生存性要求；

(5)工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束子模塊，它表示在兩條所選擇的兩條路徑中，頻譜資源占用較少的路徑優(yōu)先作為工作路徑，另一條占用較多頻譜資源的路徑作為專用保護路徑；

(6)業(yè)務(wù)最大可容忍故障概率閾值約束子模塊，主要用于在專用保護的路由計算過程中，工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率必須滿足業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值要求，即業(yè)務(wù)請求的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率都小于或等于它的最大可容忍故障概率。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊，主要完成對頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化、業(yè)務(wù)請求產(chǎn)生、工作路徑與專用保護路徑的聯(lián)合故障概率計算、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)、多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)的約束條件進行實時有效監(jiān)控，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)請求在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)化的路由與頻譜資源分配的目標。

目標函數(shù)優(yōu)化解存儲模塊，根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)化目標函數(shù)，已知不同業(yè)務(wù)請求數(shù)目，運行頻譜資源最優(yōu)化目標函數(shù)，滿足目標函數(shù)包含的約束條件，獲得目標函數(shù)的優(yōu)化解，并存儲記錄優(yōu)化解。

最優(yōu)化目標評估模塊，根據(jù)目標函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對所得結(jié)果進行評估分析，確保給定已知一組業(yè)務(wù)請求的頻譜資源占用達到最小化，完成基于聯(lián)合故障概率約束的專用保護路由與頻譜分配。

在上述系統(tǒng)描述中，通過不同模塊之間的相互協(xié)作，完成基于聯(lián)合故障概率約束的專用保護最優(yōu)化路由與頻譜分配的目標，除了上述模塊，本發(fā)明裝置還需要包括不同模塊之間的判決和預(yù)警模塊，執(zhí)行各個模塊之間的協(xié)調(diào)功能，以保證頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)初始化、業(yè)務(wù)請求生產(chǎn)、聯(lián)合故障概率計算、目標函數(shù)優(yōu)化、約束條件管理、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控、目標函數(shù)優(yōu)化解存儲模塊、最優(yōu)化目標評估等模塊的執(zhí)行。

本發(fā)明具體實例如下：

第一，圖3表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)，每條光纖鏈路是雙向，光纖鏈路上的數(shù)值表示故障概率，設(shè)置每條光纖鏈路的頻譜帶寬為125ghz，若每個頻譜隙為12.5ghz，光纖鏈路共有10個頻譜隙，可調(diào)節(jié)參數(shù)α＝0.5。

第二，生成一組業(yè)務(wù)請求td1(0,3,2,7×e-6)和td2(4,1,2,5×e-6)。

第三，執(zhí)行基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法的多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)(式(9))，滿足業(yè)務(wù)請求的帶寬流量守恒約束條件(式(10)至(15))、頻譜連續(xù)性約束條件(式(16)至(19))、頻譜隙唯一占用約束條件(式(20))、工作路徑與專用保護路徑鏈路不相交約束條件(式(21))、工作路徑占用頻譜資源不大于專用保護路徑約束條件(式(22))、工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率滿足最大可容忍故障概率閾值的約束條件(式(23)至(30))。

最后，獲得基于專用保護聯(lián)合故障概率約束的最優(yōu)化路由與頻譜分配方法的多目標聯(lián)合優(yōu)化函數(shù)解：10.000005265，即如圖4所示，業(yè)務(wù)請求td1(0,3,2,7×e-6)和td2(4,1,2,5×e-6)所選擇的工作路徑為：0-1-2-3和4-5-1，對應(yīng)分的配頻譜隙編號為0和1；以及所選擇的專用保護路徑為：0-5-4-3和4-2-1，對應(yīng)分配的頻譜為0和1。利用公式(6)，業(yè)務(wù)請求td1(0,3,2,7×e-6)所選擇的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率為6.75×e-6，它小于這個業(yè)務(wù)請求的最大可容忍故障概率閾值7×e-6，則這個業(yè)務(wù)請求所建立的工作路徑(0-1-2-3)和專用保護路徑(0-5-4-3)滿足最大可容忍故障概率閾值的約束條件。同樣，利用公式(6)，業(yè)務(wù)請求td2(4,1,2,5×e-6)所選擇的工作路徑和專用保護路徑的聯(lián)合故障概率為3.78×e-6，也滿足這個業(yè)務(wù)請求所建立的工作路徑(4-5-1)和專用保護路徑(4-2-1)滿足最大可容忍故障概率閾值(5×e-6)的約束條件。

上述方法的實施例可以通過上述系統(tǒng)的實施例實現(xiàn)，上述系統(tǒng)的實施例可以采用上述方法的實時運行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。