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申请/专利权人：玛瑜科创服务(南京)有限公司

摘要：本发明涉及一种多芯弹性光网络中基于串扰感知的频谱可切片资源分配方法，属于光纤通信技术领域。本发明所述方法通过检查按需配置频谱切片机结构的光交换节点端口数据速率与光纤链路频谱碎片信息，设计链路代价函数，为业务选择链路代价最小的传输路径；在纤芯选择中，采用基于纤芯分组和频谱分区的纤芯选择策略；在频谱资源分配时，为业务选择串扰值最小的频谱资源；当频谱资源分配失败时，采用基于频谱切片的分配代价感知资源分配策略，对业务请求进行频谱切片，频谱切片后的子业务再执行上述的路由选择和纤芯与频谱分配过程，以增加业务成功传输概率。所提方法减少多芯弹性光网络频谱碎片化，改善串扰影响和降低业务带宽阻塞概率。

主权项：1.一种多芯弹性光网络中基于串扰感知频谱可切片资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：输入多芯弹性光网络拓扑结构GN,E,F,C，节点集合N，链路集合E，每链路包含频隙集合F，纤芯集合C；计算网络拓扑结构中节点度数的平均值，记为D，为网络拓扑结构中的每个按需节点架构配置数目为D的频谱切片机；S2：将输入的多芯光纤集合C中不相邻的纤芯分为一组，并将分组后的纤芯组分为高、中和低优先级的纤芯组；并对每个纤芯组的频谱资源进行频谱分区；其中，纤芯组分配给第i组业务的频谱分区大小的计算公式为： 在上式中，m和n分别为第i组业务的种类数和各种业务的种类总数，Rk和Rij分别是第k种业务和第j种类的第i组业务所需的FS数，m≤n，Pk和Pij分别是第k种业务和第j种第i组业务占总业务的比例，计算公式中的分式是用来计算区间业务请求占所有业务请求的比例，S为一根纤芯包含的频隙数目，Time表示一个正整数值，表示对x取极大整数；S3：根据业务请求的源节点和目的节点，在多芯弹性光网络中使用最短路径方法选择K条候选路由，存入集合P中，K的取值为网络拓扑的节点平均度数取极大整数值；S4：根据候选路径长度确定业务采用的调制格式，并根据调制格式计算业务所需频隙数并依次在候选路径集合P中找出满足业务频隙需求的空闲的连续可用频谱块，若候选路径集合P中存在满足业务所需频谱数的空闲连续频谱资源，转步骤S5，否则，转步骤S6；其中，业务所需频隙数的计算公式为： 上式中，b表示业务请求的带宽需求，bfs为每频隙带宽，在弹性光网络中，bfs＝12.5GHz，m为业务选择的调制格式的调制效率，FG为保护频隙数目；S5：执行基于候选资源窗口的串扰感知频谱资源分配策略，为业务选择芯间串扰最小的频谱窗；所述S5具体通过以下步骤实现：S501：根据图论的顶点着色原理，将不相邻的纤芯分为一组，将纤芯组分为高、中和低优先等级，业务依次从高、中和低优先级组中选择业务待分配的纤芯；S502：将候选路径集合P中的候选路径的空闲的连续可用频谱块，根据纤芯分组优先级，对候选路径的连续可用频谱块排序，保存在候选频谱窗的集合中；S503：依次计算集合中的各候选频谱窗的芯间串扰值，若找到芯间串扰值小于芯间串扰阈值的候选频谱窗，则将该频谱窗分配给业务，并记录该频谱窗所在的纤芯和路径信息；否则，业务的频谱资源分配失败，阻塞业务，算法结束；其中，各候选频谱窗的芯间串扰值的计算公式为： 在上式中，为纤芯ci和其相邻纤芯ci′间的串扰，其中L为光纤传输长度，h表示单位传输长度的串扰增量，其中，α、r、β、ωth分别表示光纤的耦合系数、弯曲半径、传播常数以及芯间距离；其中，不同调制格式下的芯间串扰阈值参考取值为： S6：根据按需节点架构的弹性光网络中配置的频谱切片模块资源，对业务从源节点到目的节点的候选路径的中转节点进行频谱切片，执行基于频谱切片的分配代价感知资源分配策略；所述S6中，基于频谱切片的分配代价感知资源分配策略的具体步骤如下：S601：依次统计集合P中的各候选路径的空闲的可用频谱块情况，并根据空闲频谱块包含的频隙数大小，从大到小依次排列各可用频谱块在集合{b1,b2,...,bj}中；S602：根据业务所需频隙数目，检查交换节点是否有剩余的频谱切片机，若有，根据频谱切片机终止条件，从可用频谱块集合{b1,b2,...,bj}中找到满足业务所需频隙数目的频谱块组合，存入频谱块集合ψ中，ψ＝{ψ1b1,b2,...,ψ2b1,b3,...,...,ψrb2,b3,...,bj,...}；其中，频谱切片终止条件为： 在上式中，T表示候选路径上表示业务r被切片为T个子切片部分的数目，对应频谱块组合ψr包含空闲频谱块数目，|bt|表示频谱块组合ψr第t个空闲频谱块所包含的频隙数目，频谱切片终止条件公式表明：当被切片的业务所需总频隙数目和切片后各自子切片之间的保护频隙总数之和小于等于该路径上总空闲频隙数目，则切片停止；S603：根据路径分配代价计算公式，计算业务请求切片后，各子切片从路径的候选频谱窗组合ψ中选择各频谱窗组合ψr的总分配代价值；其中，子切片在候选路径Pj的频谱窗组合ψr的总分配代价的计算公式为： 在上式中，表示子切片分配在路径Pj的链路a,b上频谱窗组合ψr中第t个频频隙块bt的代价值，其计算方法为： 在上式中，Sa,bi表示链路a,b的第i个频隙是否占用的状态，当Sa,bi＝0，表示第i频隙被占用，则该频隙不能分配给当前子切片请求，Sa,bi＝1表示示第i频隙空闲；计算方法分为3种情况：在当子切片请求分配在第t个频频隙块bt的频谱窗起始索引值为1时，其代价值由频谱块结束频隙的占用情况决定；当子切片请求分配在第t个频频隙块bt的频谱窗结束频隙在链路频隙的最右边时，代价值由右边相邻频隙的占用情况决定；在当子切片请求分配在第t个频频隙块bt的频谱窗起始和结束频隙的索引值处于链路频隙中间时，分配代价则由子切片拟占用频谱块的左边和右边的相邻频隙的占用情况决定；S604：根据业务切片的总分配代价值，对频谱窗组合升序排列；S605：依次计算将频谱窗组合分配给子切片后的芯间串扰值，若芯间串扰值小于串扰阈值，则将该频谱窗组合分配给各子切片业务，算法结束；若排序的所有频谱窗组合的芯间串扰值都不满足串扰阈值要求，则子切片的资源分配失败，阻塞业务，结束算法。

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