一種頻譜重構的確定方法及系統的製作方法

2023-12-03 12:20:16

專利名稱：一種頻譜重構的確定方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及光網絡領域，尤其涉及一種頻譜重構的確定方法及系統。
背景技術：
隨著現代電信、計算機和網際網路技術的飛速發展，數據、語音、視頻等業務傳輸都在不斷增長，並呈現出融合趨勢，為滿足快速增長的業務需求，要求充分利用有限的網絡資源。傳統的波分復用網絡採用在每個波長上分配大小固定的頻率，即以波長為粒度進行傳輸，波長與波長之間由保護帶寬分隔，以確保接收時信號的質量。但由於固定大小的頻率分配，會產生粒度變粗和靈活性降低的負面影響。當傳輸需求小於一段波長的容量時，仍會通過分配全部波長來滿足該需求，從而造成頻譜資源的浪費。因此，傳統波分復用網絡雖然採用流量疏導策略來提高網絡資源利用率，但是提高的程度有限。而頻譜靈活光網絡採用光正交頻分復用技術，可以很好地提高網絡資源利用率， 頻譜靈活光網絡將數據分布到若干子載波上進行傳輸。頻譜靈活光網絡給業務分配連續子載波，此處子載波相對於傳統波分復用網絡的波長粒度更小，能更好匹配大小不同的業務傳輸，提高頻譜利用率，降低阻塞率。業務到來時，我們要為其分配頻譜；業務結束後，我們要將其佔有的頻譜資源進行釋放。與波分復用網絡的波長分配過程只需滿足波長一致性約束不同的是，頻譜靈活光網絡的頻譜分配過程必須滿足二個約束波長一致性約束、頻譜連續性約束。由於業務的到來和業務的持續時間具有很大的隨機性，一段時間後，整個網絡的頻譜狀態將變得雜亂無章，會出現很多頻譜碎片。這些頻譜碎片因為其不連續而不能分配給新的業務，一旦數量過多就會造成很大的頻譜資源浪費。當網絡業務量較大的時候，會引起較高的阻塞率。如果我們通過一定的手段將其整合成連續的頻譜，則可以分配給新業務使用，從而提高頻譜資源的利用率，減小業務的阻塞率。這個整合過程被定義為頻譜重構。 現有頻譜重構方法主要有兩種，一種為改變業務傳輸路徑，達到頻譜利用率的提高；另一種為將業務在原路徑上直接搬移。下面在一個網絡模型中介紹這兩種頻譜重構方法。上述網絡模型的網絡拓撲結構如圖I所示，所述網絡模型中承載業務的頻譜分布如圖2所示，圖3為採用上述第一種方法進行頻譜重構後得到的業務頻譜分布狀態，由圖2 和圖3的比較可得，這種頻譜重構方法將業務F的路徑由A-B變為A-C-B，將業務F變換到頻譜較低處進行傳輸；圖4為採用上述第二種方法進行頻譜重構後得到的業務頻譜分布狀態，這種方法直接將業務D業務F業務E往前搬移，已達到提高頻譜利用率的目的。由此可知，頻譜重構最基本的目標就是將業務已經使用的頻譜資源集中化，將未使用的頻譜資源連續化，本質上就是對光路徑上的某些業務進行頻譜重分配。由於頻譜重構優勢明顯，當前研究中，出現很多頻譜重構的方案。對於一個網絡來說，可供選擇的頻譜重構方法有很多。針對同一個網絡，採用不同的頻譜重構方法，得到的效果是不同的。如何篩選出適合該網絡的頻譜重構方法是當前面臨的一個關鍵問題。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種頻譜重構的確定方法及系統，能夠篩選出網絡最優的頻譜重構方法。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種頻譜重構的確定方法，所述方法包括統計網絡當前的頻譜使用狀態；在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新不同頻譜重構方法頻譜重構後的網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效 .、/■
M ;通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。其中，所述統計網絡當前的頻譜使用狀態為統計網絡當前的最大頻譜。其中，所述分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息為分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的最大頻譜及業務中斷數、業務時延。其中，根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益為根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息，計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失得到頻譜重構效益。其中，所述通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法為比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。其中，所述得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益為利用β = Σ (afU X Cf +AEn X Cii) +1AD,. X Cd -1 (7； X Cr + € X Cp)計算頻
n=l/=1/=1
譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；其中,N表示所述網絡中鏈路總數，AFn表示第η條鏈路上頻譜重構前最大頻譜與頻譜重構後最大頻譜的差值，Cf表示單位頻譜的成本；Λ En為第η條鏈路頻譜重構前後連續佔用的頻譜個數的差值，Ce代表每個連續頻譜的成本；Μ代表網絡業務總數，i表示第i個業務，ADi為業務原來路徑與新分配路徑跳數的差值，Cd為每一跳的成本Ji表示業務i的時延，C1^表示單位時延所帶來的損失；Pi代表業務i的優先級，Cp代表不同優先級業務中斷帶來的單位損失。一種頻譜重構的確定系統，所述系統包括統計單元和評估單元；其中，所述統計單元，用於統計網絡當前的頻譜使用狀態，在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；所述評估單元，用於根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。其中，所述統計單元，具體用於統計網絡當前的最大頻譜。其中，所述統計單元，具體用於分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的最大頻譜及業務中斷數、業務時延。其中，所述評估單元，具體用於根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息，計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失得到頻譜重構效益。其中，所述評估單元，具體用於比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。其中，所述評估單元，具體用於利用
ρ = Z (AFil X Cf +八氏 X Cii) + [ ΔΖ),. X Cd - [ (7； X Cr + ^ X Cp)計算頻譜重構方法各
n=l/=1/=1
種對應的頻譜重構效益；其中，N表示所述網絡中鏈路總數，Λ Fn表示第η條鏈路上頻譜重構前最大頻譜與頻譜重構後最大頻譜的差值，Cf表示單位頻譜的成本；Λ En為第η條鏈路頻譜重構前後連續佔用的頻譜個數的差值，Ce代表每個連續頻譜的成本；Μ代表網絡業務總數，i表示第i個業務，ADi為業務原來路徑與新分配路徑跳數的差值，Cd為每一跳的成本Ji表示業務i的時延，Ct表示單位時延所帶來的損失；Pi代表業務i的優先級，Cp代表不同優先級業務中斷帶來的單位損失。本發明通過針對不同頻譜重構方法引起的利弊影響，提出了一種確定方法，得到不同頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，依據該頻譜重構效益對頻譜重構方法進行評估， 能夠篩選出最適合網絡的頻譜重構方法，更好地提高頻譜資源的利用率。


圖I為網絡模型的拓撲結構；圖2為圖I所示的網絡模型頻譜重構前業務頻譜分布示意圖；圖3為圖I所示的網絡模型利用一種頻譜重構方法進行頻譜重構後業務頻譜分布示意圖；圖4為圖I所示的網絡模型利用另一種頻譜重構方法進行頻譜重構後業務頻譜分布示意6
圖5為本發明頻譜重構的確定方法的實現流程示意圖；圖6為本發明頻譜重構的確定系統的結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供的頻譜重構的確定方法是針對現有的不同的頻譜重構方法，從重構方法的共性出發，綜合考慮頻譜重構的影響因素，衡量各種重構方法的利弊得到的。具體為， 基於頻譜重構給網絡帶來的利弊，為各種重構方法提供一種確定方法。其中，『利』包括頻譜重構給網絡帶來的頻譜利用率的提高，即頻譜重構後網絡空隙集中化，不僅實現節能，也可以用於承載更多的業務；『弊』包括頻譜重構導致的業務中斷，其中不同業務的中斷其損失也是不同的，業務中斷損失是有多種因素決定的，包括業務優先級，業務時延等。頻譜重構方法的確定方法應當儘可能全面地包含頻譜重構對網絡帶來的各種影響因素，將它們綜合為一個指標，以定性判斷不同重構方法對網絡的帶來的不同影響。本發明給出的確定方法是以獲取的效益為評判準則，選擇出的最佳頻譜重構方法必然是給運營商帶來效益最大的一種頻譜重構方法。本發明的基本思想為統計網絡當前的頻譜使用狀態；在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新不同頻譜重構方法頻譜重構後的網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下舉實施例並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。圖5示出了本發明頻譜重構的確定方法的實現流程示意，如圖5所示，所述方法包括下述步驟步驟501，統計網絡當前的頻譜使用狀態；具體地，本步驟中統計網絡當前的最大頻譜，以便於與頻譜重構後網絡各鏈路的最大頻譜這可以通過統計鏈路佔用情況得到，比如某一鏈路包括10個時隙，業務佔用了 3、 4、5時隙，這時最大頻譜為5。步驟502，在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新不同頻譜重構方法頻譜重構後的網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；其中，在每次利用一種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，都要記錄並更新網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；這裡，所述頻譜使用狀態為網絡的最大頻譜，業務相關信息包括業務中斷數、業務時延等信息。步驟503，根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；具體地，本步驟中，對每種頻譜重構方法都要計算自身對應的頻譜重構效益；這裡，得到頻譜重構效益具體為根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息， 計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與生頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷產的效益損失得到頻譜重構效益。其中，可以利用如下公式進行頻譜重構效益的計算Q = Y{^CF+^CE) + f^^CD-f^{T^CT + P^CP)
n=l/=1/=1
N上述公式可以分為三部分，第一部分為代表頻譜重構後
n=l,
M
頻譜利用率提高帶來的效益；第二部分為ΣΔΖ),·Ψ ο代表頻譜重構前後傳輸時延改變帶
'.=1 ,
來的效益改變；第三部分為I；O.乃*Cp)表示頻譜重構的效益損失。如此，Q值代表
/=1
的就是頻譜重構效益和效益損失的差值，如果Q值大於O則頻譜重構後可增加效益，Q小於 O則頻譜重構後帶來了損失。下面對公式的三個部分進行詳細介紹。第一部分代表頻譜重構後頻譜利用率提高所帶來的效
η=1
益，即新增承載業務所帶來的價值。其中N表示網絡中鏈路總數，AFn表示第η條鏈路上頻譜重構前最大頻譜與頻譜重構後最大頻譜的差值，這個差值代表重構後可用於新業務傳輸的頻譜個數；CF表示單位頻譜的成本，其參考值為網絡承載新業務所帶來的經濟效益的均值。Λ En為每個鏈路頻譜重構前後連續佔用的頻譜個數的差值，CeR表每個連續頻譜的成本，其取值參考發射機埠數目及成本等。
M第二部分Σ代表頻譜重構前後網絡中由於業務路徑改變帶來的效益改
/=1
變，即業務傳輸時延，此項只有在頻譜重構方法改變業務路徑的情況下才存在，否則此項為 O。M代表網絡業務總數，i表示其中第i個業務，ADi為業務原來路徑與新分配路徑跳數的差值，如果為正數，則重構後的業務路徑優於原有路徑，所需的路由器和傳輸設備少，即為頻譜重構帶來的效益，如果為負數，則是頻譜重構帶來了損失，Cd為每一跳的成本，其取值參考路由器及設備埠、造價等。第三部分;(TICr代表頻譜重構帶來的業務中斷和/或時延的影響， i=l
即由於頻譜重構導致網絡某些業務中斷，使得運營商流失部分客戶的效益損失。1\*(^是業務時延的代價，應當理解，此處業務時延不包括傳輸時延，Pi*cp是所有不同等級業務受損時，運營商受到的損失；其中Ti表示業務i的時延，Ct表示單位業務時延所帶來的損失；Pi 代表業務優先級，Cp代表不同優先級業務中斷帶來的單位損失。其中，上述Q值與網絡頻譜及網絡業務有關，所以不同的網絡Q值是不同的。一般來講，業務矩陣小，拓撲簡單的網絡，Q值較小；業務矩陣大，拓撲複雜的網絡，Q值較大。針對不同重構方法，其中Q值的各個影響因子的取值是不同的，得到的Q值大小也不同。步驟504，通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法；具體地，通過比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。在後續所述網絡需要頻譜重構時，採用所確定的最優頻譜重構方法進行頻譜重構。頻譜重構效益Q值代表了頻譜重構給運營商帶來的經濟效益。在一定網絡環境下，採用某個頻譜重構方法，如果Q值小於0，則不應進行頻譜重構；如果Q值大於O可適當考慮採用該方法進行頻譜重構。不同的網絡，其網絡拓撲，業務矩陣各不相同，所取的最佳頻譜重構方法也不盡相同。對於頻譜重構方法的選擇要具體網絡具體分析，根據網絡實際情況選擇最適合的頻譜重構方法。圖6示出了本發明頻譜重構的確定系統的結構示意，如圖6所示，所述系統包括: 統計單元61和評估單元62 ;其中，所述統計單元61，用於統計網絡當前的頻譜使用狀態，在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；所述評估單元62，用於根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。其中，所述統計單元61，具體用於統計網絡當前的最大頻譜。其中，所述統計單元61，具體用於分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的最大頻譜及業務中斷數、業務時延。其中，所述評估單元62，具體用於根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息， 計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失得到頻譜重構效益。其中，所述評估單元62，具體用於比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。進一步地，所述評估單元62，具體用於可以利用如下公式
權利要求
1.一種頻譜重構的確定方法，其特徵在於，所述方法包括統計網絡當前的頻譜使用狀態；在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新不同頻譜重構方法頻譜重構後的網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益； 通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述統計網絡當前的頻譜使用狀態為 統計網絡當前的最大頻譜。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息為分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的最大頻譜及業務中斷數、業務時延。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益為根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息，計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失得到頻譜重構效益。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法為比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。
6.根據權利要求I至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益為利用 2 = [(^\(^+八￡^(^) + [乂^(^-[(7^(^+/^(^)計算頻譜重n=l/=1/=1構方法各自對應的頻譜重構效益；其中，N表示所述網絡中鏈路總數，AFn表示第η條鏈路上頻譜重構前最大頻譜與頻譜重構後最大頻譜的差值，Cf表示單位頻譜的成本；AEn為第η條鏈路頻譜重構前後連續佔用的頻譜個數的差值，Ce代表每個連續頻譜的成本;Μ代表網絡業務總數，i表示第i個業務，ADi為業務原來路徑與新分配路徑跳數的差值，Cd為每一跳的成本Ji表示業務i的時延，Ct表示單位時延所帶來的損失；Pi代表業務i的優先級，Cp代表不同優先級業務中斷帶來的單位損失。
7.一種頻譜重構的確定系統，其特徵在於，所述系統包括統計單元和評估單元；其中，所述統計單元，用於統計網絡當前的頻譜使用狀態，在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；所述評估單元，用於根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述統計單元，具體用於統計網絡當前的最大頻譜。
9.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述統計單元，具體用於分別記錄並更新利用不同頻譜重構方法進行頻譜重構後網絡的最大頻譜及業務中斷數、業務時延。
10.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述評估單元，具體用於根據網絡重構前後的最大頻譜及業務相關信息，計算頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益、頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益以及頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失；將頻譜重構後頻譜利用率提高產生的效益與頻譜重構後傳輸時延改變產生的效益求和後，減去頻譜重構造成的業務中斷和/或時延產生的效益損失得到頻譜重構效益。
11.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述評估單元，具體用於比較多個頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，將最大頻譜重構效益對應的頻譜重構方法確定為所述網絡的最優頻譜重構方法。
12.根據權利要求7至11任一項所述的系統，其特徵在於，所述評估單元，具體用於利用 δ=Σ x G+Δ￡1" X G)+Σ ΔΖ)'. X co - Σ ([ X cr+乃 X c/>)計算頻譜重構方法 各種對應的頻譜重構效益；其中，N表示所述網絡中鏈路總數，AFn表示第η條鏈路上頻譜重構前最大頻譜與頻譜重構後最大頻譜的差值，Cf表示單位頻譜的成本；AEn為第η條鏈路頻譜重構前後連續佔用的頻譜個數的差值，Ce代表每個連續頻譜的成本;Μ代表網絡業務總數，i表示第i個業務，ADi為業務原來路徑與新分配路徑跳數的差值，Cd為每一跳的成本Ji表示業務i的時延，Ct表示單位時延所帶來的損失；Pi代表業務i的優先級，Cp代表不同優先級業務中斷帶來的單位損失。
全文摘要
本發明提供了一種頻譜重構的確定方法及系統，所述方法包括統計網絡當前的頻譜使用狀態；在利用多種頻譜重構方法對所述網絡進行頻譜重構後，分別記錄並更新不同頻譜重構方法頻譜重構後的網絡的頻譜使用狀態及業務相關信息；根據頻譜使用狀態及業務相關信息，得到頻譜重構方法各自對應的頻譜重構效益；通過頻譜重構效益對多種頻譜重構方法進行評估，確定所述網絡的最優頻譜重構方法。本發明通過針對不同頻譜重構方法引起的利弊影響，提出了一種確定方法，計算不同頻譜重構方法對應的頻譜重構效益，依據該頻譜重構效益對頻譜重構方法進行評估，能夠篩選出最適合網絡的頻譜重構方法，更好地提高頻譜資源的利用率。
文檔編號H04Q11/00GK102594701SQ20121006719
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者張 傑, 林雪峰, 趙永利, 馬愛國 申請人:中興通訊股份有限公司