本發(fā)明屬于光通信
技術領域：
，特別涉及一種基于業(yè)務持續(xù)時間的光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法和裝置。
背景技術：
：隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務逐年發(fā)展，業(yè)務的突發(fā)性與不對稱性越來越明顯，這對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡提出了巨大的挑戰(zhàn)。不對稱性，即業(yè)務的帶寬需求在正向(從源節(jié)點到目的節(jié)點的方向)和反向(從目的節(jié)點到源節(jié)點的方向)路徑上不同。另一方面，可調(diào)諧光器件的引入進一步增加了光網(wǎng)絡的靈活性，同時sdon(軟件定義光網(wǎng)絡)的發(fā)展使得光網(wǎng)絡在控制層面更加高效，可以利用新的可調(diào)諧光器件對光網(wǎng)絡的頻譜資源進行更靈活、精準的分配，用以適合不同需求的業(yè)務?，F(xiàn)有光網(wǎng)絡的rsa(路由與頻譜分配)忽略了業(yè)務的正向帶寬與反向帶寬需求的差異性，在雙向分配同樣的頻譜資源。這一方面是由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡業(yè)務帶寬需求不對稱性不明顯，另一方面是由于不對稱分配會帶來一些控制復雜度的提高。但是隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的推廣，特別是不對稱視頻業(yè)務在網(wǎng)絡業(yè)務中的比例逐年提高，這種對稱分配方式在如今的業(yè)務模型下會造成頻譜資源的浪費，需要設計新型的光網(wǎng)絡資源分配機制，適應不對稱頻譜分配的需求，提高網(wǎng)絡資源利用率。另一方面，von(虛擬光網(wǎng)絡)技術的發(fā)展使得光網(wǎng)絡的虛擬化從網(wǎng)絡級別向設備級別邁進，通過對可調(diào)諧的光器件的虛擬化，v-bvt(虛擬帶寬可變發(fā)射機)可以實現(xiàn)不同von的帶寬需求，在發(fā)送端和接收端亦可以采用不同的調(diào)制格式與頻譜分配，大大提高網(wǎng)絡資源動態(tài)適配能力，提高光網(wǎng)絡中頻譜資源的利用率。此外，類似微信等ott業(yè)務的發(fā)展，業(yè)務的突發(fā)性與瞬時性越來越明顯，不對稱性不僅體現(xiàn)在業(yè)務兩個傳輸方向的平均流量上，時間上的流量瞬時波動也給網(wǎng)絡帶來沖擊。而業(yè)務動態(tài)到達離去會帶來大量的頻譜碎片，惡化頻譜利用率。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法及裝置。該方法及裝置主要針對網(wǎng)絡核心交換節(jié)點的頻譜資源分配控制，路由選擇上保持雙向業(yè)務路徑同路，同時忽略發(fā)送端和接收端設備的控制方法。本發(fā)明可以在當前已有的總頻譜資源保持不變的前提下，根據(jù)新業(yè)務的業(yè)務持續(xù)時間，并利用業(yè)務正、反向的帶寬需求差異，實現(xiàn)對光網(wǎng)絡頻譜資源的高效利用，降低業(yè)務的阻塞率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法包括以下步驟：步驟101、根據(jù)新業(yè)務的源節(jié)點和目的節(jié)點，對新業(yè)務進行路由計算，得出相應的路由；步驟102、對新業(yè)務的業(yè)務持續(xù)時間進行分析，并對業(yè)務進行劃分，分為l、p、s三種類型；步驟103、使用空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫，正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫和反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫記錄頻譜分配情況，針對不同類型的業(yè)務，采用不同的頻譜資源分配策略，設業(yè)務正向帶寬需求表述為bf、反向帶寬需求表述為br，所分配頻譜資源的正向頻譜隙起始號和終止號分別記為fl和fu，反向頻譜隙起始號和終止號分別記為rl和ru；針對p類業(yè)務，根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配帶寬b＝max{bf，br}，不考慮正反向帶寬需求差，即分配的正向頻譜隙和反向頻譜隙一致，fl＝rl，fu＝ru；針對l類業(yè)務，根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配帶寬b＝max{bf，br}，但需根據(jù)實際的正反向帶寬需求情況記錄fl、fu、rl、ru，并將實際未占用的單方向頻譜資源信息更新到相應的共享資源數(shù)據(jù)庫中；針對s類業(yè)務，根據(jù)正向及反向共享資源數(shù)據(jù)庫分別進行頻譜資源分配，若沒有滿足需求的頻譜資源，則根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配方法同p類業(yè)務；步驟104、根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的業(yè)務路徑信息和分別占用的頻譜信息，對空閑頻譜信息數(shù)據(jù)庫以及相應的共享頻譜信息數(shù)據(jù)庫進行更新。步驟105、根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的業(yè)務路徑信息和分別占用的頻譜信息，建立相應的光路，在業(yè)務傳輸完成后釋放分配的頻譜隙。作為優(yōu)選，步驟101中，在計算得到路由后，將其應用到正反兩個方向上，即正向和反向兩條業(yè)務路徑同路。作為優(yōu)選，步驟102中，將業(yè)務持續(xù)時間表述成n·δt，其中δt為固定時間間隔，n為正整數(shù)。給定兩個預設的持續(xù)時間邊界值m·δt和n·δt，其中，n為大于2的正整數(shù)，m為正整數(shù)，且n大于m)，對業(yè)務進行如下劃分：一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配裝置包括：業(yè)務時間劃分模塊，用于將光網(wǎng)絡中業(yè)務持續(xù)時間小于預設邊界值m·δt的業(yè)務作為s類業(yè)務，將業(yè)務持續(xù)時間大于預設邊界值n·δt的業(yè)務作為l類業(yè)務，將上述s類、l類業(yè)務之外的其他業(yè)務作為p類業(yè)務，其中，n為大于2的正整數(shù)，m為正整數(shù)，且n大于m；業(yè)務帶寬劃分模塊，用于區(qū)分新業(yè)務的正向和反向的帶寬需求，并將正向或者反向可共享頻譜資源更新至相應的共享頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊；路由計算模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的源節(jié)點和目的節(jié)點，進行路由計算；空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲光網(wǎng)絡鏈路中未被分配的頻譜資源信息?？臻e頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊不區(qū)分正向和反向，即分配的頻譜隙位置和頻譜隙數(shù)量在正向鏈路和反向鏈路保持相同；正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲正向光網(wǎng)絡鏈路中可以被s類業(yè)務占用的頻譜資源信息；反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲反向光網(wǎng)絡鏈路中可以被s類業(yè)務占用的頻譜資源信息；頻譜資源分配模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的帶寬需求，以及業(yè)務時間劃分模塊，在正向和反向鏈路中分別分配頻譜資源；業(yè)務管理模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的正向和反向業(yè)務路徑信息和分別所占的頻譜資源信息，在源節(jié)點和目的節(jié)點之間進行建立光路，在業(yè)務傳輸完成后拆除光路并釋放頻譜資源，并將相應的頻譜使用情況更新至空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫以及相應的共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊。作為優(yōu)選，正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊的工作過程如下：設頻譜資源描述為qf{fu+1，ru，m，oc}，并滿足fu＜ru，所述fu、ru為某個l類業(yè)務占用的正向、反向頻譜資源的終止頻譜隙號，fu+1和ru則分別為該正向共享頻譜資源的起始和終止頻譜隙號；所述m為該持續(xù)時間為nl·δt的l類業(yè)務持續(xù)時間同預設邊界值m·δt的差值，即m＝(nl-m)·δt，上述oc表示該頻譜隙資源被某持續(xù)時間為ns·δt的s類業(yè)務的占用情況，oc＝ns·δt；隨著時間的推移，每隔δt的時間，m和oc均會減少δt，直至減為0。若oc≠0，則表示該資源暫時被占用，若oc＝0，則表示該資源當前未被占用，可以被用來分配；當m＝0時，則將該頻譜資源信息從正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中刪除。作為優(yōu)選，反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊的工作過程如下：設頻譜資源描述為qr{ru+1，fu，m，oc}，并滿足ru＜fu。所述ru、fu為某個l類業(yè)務占用的反向、正向頻譜資源的終止頻譜隙號，ru+1和fu則分別為該反向共享頻譜資源的起始和終止頻譜隙號；所述m為該持續(xù)時間為nl·δt的l類業(yè)務持續(xù)時間同預設邊界值m·δt的差值，即m＝(nl-m)·δt，上述oc表示該頻譜隙資源被某持續(xù)時間為ns·δt的s類業(yè)務的占用情況，oc＝ns·δt；隨著時間的推移，每隔δt的時間，m和oc均會減少δt，直至減為0。若oc≠0，則表示該資源暫時被占用，若oc＝0，則表示該資源當前未被占用，可以被用來分配；當m＝0時，則將該頻譜資源信息從反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中刪除。作為優(yōu)選，頻譜資源分配模塊的工作過程如下：若為p類業(yè)務，若在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中有滿足需求的資源，則分配成功；若為l類業(yè)務，若在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中有滿足需求的資源，則分配成功，同時根據(jù)帶寬劃分模塊，將可共享頻譜資源信息更新至相應的共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊中；若為s類業(yè)務，則首先查詢正向及反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，若在正向及反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊中均有滿足相應方向的頻譜資源，則分配成功，若無滿足的頻譜資源，則在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中進行頻譜分配。有益效果：本發(fā)明通過對光網(wǎng)絡中業(yè)務時間進行劃分，并利用業(yè)務正向和反向帶寬需求的不對稱性，進行路由及頻譜分配時，針對不同的業(yè)務類型，采用不同的頻譜分配策略。當持續(xù)時間較長的業(yè)務正向及反向帶寬需求不同時，就可以將非對稱部分的頻譜資源用于其它短時業(yè)務。該分配策略使得網(wǎng)絡中容納更多的短時業(yè)務，可以降低網(wǎng)絡中的業(yè)務阻塞率，并降低頻譜碎片率。附圖說明圖1為本發(fā)明實施方式中所述的一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法的流程圖；圖2為本發(fā)明用于實現(xiàn)所述的一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法的裝置圖。具體實施方式以下為本發(fā)明的光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法和裝置具體實施中的公式符號含義對應表。符號含義n·δt業(yè)務持續(xù)時間m·δt用于劃分持續(xù)時間較短業(yè)務的閾值n·δt用于劃分持續(xù)時間較長業(yè)務的閾值bf業(yè)務正向帶寬需求br業(yè)務反向帶寬需求fl所分配頻譜資源的正向頻譜隙起始號fu所分配頻譜資源的正向頻譜隙終止號rl所分配頻譜資源的反向頻譜隙起始號ru所分配頻譜資源的反向頻譜隙終止號qf描述可用于共享的正向或反向頻譜資源m頻譜資源qf的生存時間oc頻譜資源qf被某s類業(yè)務占用的情況如圖1所示，本發(fā)明提供一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法，包括以下步驟：步驟101、根據(jù)新業(yè)務的源節(jié)點和目的節(jié)點，對新業(yè)務進行路由計算，得出相應的路由。在計算得到路由后，將其應用到正反兩個方向上，即正向和反向兩條業(yè)務路徑同路。步驟102、對新業(yè)務的業(yè)務持續(xù)時間進行分析，并對業(yè)務進行劃分。將業(yè)務持續(xù)時間表述成n·δt，其中，δt為固定時間間隔，n為正整數(shù)。給定兩個預設的持續(xù)時間邊界值m·δt和n·δt，其中，n為大于2的正整數(shù)，m為正整數(shù)，且n大于m)，對業(yè)務進行如下劃分：步驟103、使用空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫，正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫和反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫記錄頻譜分配情況，空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫用于存儲鏈路中頻譜分配情況，不考慮正反向問題。針對不同類型的業(yè)務，采用不同的頻譜資源分配策略。業(yè)務正向帶寬需求表述為bf、反向帶寬需求表述為br，所分配頻譜資源的正向頻譜隙起始號和終止號分別記為fl和fu，反向頻譜隙起始號和終止號分別記為rl和ru。針對p類業(yè)務，根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配帶寬b＝max{bf，br}，不考慮正反向帶寬需求差，即分配的正向頻譜隙和反向頻譜隙一致，fl＝rl，fu＝ru；針對l類業(yè)務，根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配帶寬b＝max{bf，br}，但需根據(jù)實際的正反向帶寬需求情況記錄fl、fu、rl、ru，并將實際未占用的單方向頻譜資源信息更新到相應的共享資源數(shù)據(jù)庫中；針對s類業(yè)務，根據(jù)正向及反向共享資源數(shù)據(jù)庫分別進行頻譜資源分配，若沒有滿足需求的頻譜資源，則根據(jù)空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫進行分配，分配方法同p類業(yè)務。步驟104、根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的業(yè)務路徑信息和分別占用的頻譜信息，對空閑頻譜信息數(shù)據(jù)庫以及相應的共享頻譜信息數(shù)據(jù)庫進行更新。步驟105、根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的業(yè)務路徑信息和分別占用的頻譜信息，建立相應的光路，在業(yè)務傳輸完成后釋放分配的頻譜隙。如圖2所示，本發(fā)明提供一種光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配裝置包括：業(yè)務時間劃分模塊，用于將光網(wǎng)絡中業(yè)務持續(xù)時間小于預設邊界值m·δt的業(yè)務作為s類業(yè)務，將業(yè)務持續(xù)時間大于預設邊界值n·δt的業(yè)務作為l類業(yè)務，將上述s類、l類業(yè)務之外的其他業(yè)務作為p類業(yè)務，其中n為大于2的正整數(shù)，m為正整數(shù)，且n大于m。業(yè)務帶寬劃分模塊，用于區(qū)分新業(yè)務的正向和反向的帶寬需求，并將正向或者反向可共享頻譜資源更新至相應的共享頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊。路由計算模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的源節(jié)點和目的節(jié)點，進行路由計算空閑頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲光網(wǎng)絡鏈路中未被分配的頻譜資源信息?？臻e頻譜資源信息數(shù)據(jù)庫模塊不區(qū)分正向和反向，即分配的頻譜隙位置和頻譜隙數(shù)量在正向鏈路和反向鏈路保持相同。正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲正向光網(wǎng)絡鏈路中可以被s類業(yè)務占用的頻譜資源信息。頻譜資源描述為qf{fu+1，ru，m，oc}，并滿足fu＜ru。上述fu、ru為某個l類業(yè)務占用的正向、反向頻譜資源的終止頻譜隙號，fu+1和ru則分別為該正向共享頻譜資源的起始和終止頻譜隙號。上述m為該持續(xù)時間為nl·δt的l類業(yè)務持續(xù)時間同預設邊界值m·δt的差值，即m＝(nl-m)·δt，上述oc表示該頻譜隙資源被某持續(xù)時間為ns·δt的s類業(yè)務的占用情況，oc＝ns·δt。隨著時間的推移，每隔δt的時間，m和oc均會減少δt，直至減為0。若oc≠0，則表示該資源暫時被占用，若oc＝0，則表示該資源當前未被占用，可以被用來分配。當m＝0時，則將該頻譜資源信息從正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中刪除。反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲反向光網(wǎng)絡鏈路中可以被s類業(yè)務占用的頻譜資源信息。頻譜資源描述為qr{ru+1，fu，m，oc}，并滿足ru＜fu。上述ru、fu為某個l類業(yè)務占用的反向、正向頻譜資源的終止頻譜隙號，ru+1和fu則分別為該反向共享頻譜資源的起始和終止頻譜隙號。上述m為該持續(xù)時間為nl·δt的l類業(yè)務持續(xù)時間同預設邊界值m·δt的差值，即m＝(nl-m)·δt，上述oc表示該頻譜隙資源被某持續(xù)時間為ns·δt的s類業(yè)務的占用情況，oc＝ns·δt。隨著時間的推移，每隔δt的時間，m和oc均會減少δt，直至減為0。若oc≠0，則表示該資源暫時被占用，若oc＝0，則表示該資源當前未被占用，可以被用來分配。當m＝0時，則將該頻譜資源信息從反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中刪除。頻譜資源分配模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的正向和反向的帶寬需求，以及業(yè)務時間劃分模塊，在正向和反向鏈路中分別分配頻譜資源。若為p類業(yè)務，若在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中有滿足需求的資源，則分配成功。若為l類業(yè)務，若在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中有滿足需求的資源，則分配成功，同時根據(jù)帶寬劃分模塊，將可共享頻譜資源信息更新至相應的共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊中。若為s類業(yè)務，則首先查詢正向及反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊，若在正向及反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊中均有滿足相應方向的頻譜資源，則分配成功，若無滿足的頻譜資源，則在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中進行頻譜分配。業(yè)務管理模塊，用于根據(jù)新業(yè)務的正向和反向業(yè)務路徑信息和分別所占的頻譜資源信息，在源節(jié)點和目的節(jié)點之間進行建立光路，在業(yè)務傳輸完成后拆除光路并釋放頻譜資源，并將相應的頻譜使用情況更新至空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫以及相應的共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫模塊。舉例說明基于業(yè)務時間的光網(wǎng)絡頻譜資源不對稱分配方法，考慮理想的情況，忽略每個業(yè)務間的保護帶寬。1.假設某個新業(yè)務a為l類業(yè)務，需要正向3個和反向8個子載波才能完成業(yè)務傳送。假設某個新業(yè)務b為s類業(yè)務，需要正向4個和反向2個子載波才能完成業(yè)務傳送。假設某個新業(yè)務c為p類業(yè)務，需要正向5個和反向6個子載波才能完成業(yè)務傳送。業(yè)務a，b，c依次到達。網(wǎng)絡中每條鏈路的頻譜子載波數(shù)為30個。2.表1是空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫記錄的整體頻譜資源占用情況?？瞻撞糠直硎举Y源空閑，陰影部分表示資源占用。3.表2是正向頻譜資源數(shù)據(jù)庫記錄的正向頻譜資源可用情況?？瞻撞糠直硎举Y源可用于分配，陰影部分表示資源不可分配。4.表3是反向頻譜資源數(shù)據(jù)庫記錄的反向頻譜資源可用情況?？瞻撞糠直硎举Y源可用于分配，陰影部分表示資源不可分配。5.表16.表27.表38.對新業(yè)務a,根據(jù)頻譜一致性和頻譜連續(xù)性約束，在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中分配標號4到11的頻譜資源，如表4所示。業(yè)務帶寬劃分模塊將相應的資源更新至正向共享頻譜數(shù)據(jù)庫，如表5所示。9.表410.表511.對新業(yè)務b，將首先根據(jù)頻譜一致性和頻譜連續(xù)性約束在正向及反向頻譜資源數(shù)據(jù)庫中進行資源分配，則正向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中標號為7到11的頻譜資源及反向共享頻譜資源數(shù)據(jù)庫中標號27到30的頻譜資源將被占用，如表6、表7所示。12.表613.表714.對新業(yè)務c,根據(jù)頻譜一致性和頻譜連續(xù)性約束，在空閑頻譜資源數(shù)據(jù)庫中分配標號12到17的頻譜資源，如表8所示15.表816.根據(jù)新業(yè)務的正向和反向業(yè)務路徑信息和分別所占的頻譜資源信息，在源節(jié)點和目的節(jié)點之間進行建立光路，在業(yè)務傳輸完成后拆除光路并釋放頻譜資源。當前第1頁12