本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中，為了保證網(wǎng)絡(luò)生存性，通常采用專(zhuān)用保護(hù)方法或共享保護(hù)方法對(duì)連接請(qǐng)求進(jìn)行保護(hù)。

(1)對(duì)于專(zhuān)用保護(hù)方法，它通過(guò)建立一條工作路徑和一條鏈路不相交的保護(hù)路徑，并在所選擇的工作路徑和保護(hù)路徑上分配頻譜資源。特別地，在保護(hù)路徑上每一個(gè)頻譜隙只能被一個(gè)連接請(qǐng)求占用，不能同時(shí)被多個(gè)連接請(qǐng)求占用。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)連接請(qǐng)求的工作路徑發(fā)生故障時(shí)，連接請(qǐng)求能夠快速倒換到保護(hù)路徑上，有效減少了因工作路徑發(fā)生故障引起連接請(qǐng)求中斷數(shù)據(jù)傳輸；然而，這種方法由于在保護(hù)路徑上進(jìn)行頻譜資源的專(zhuān)用于某個(gè)連接請(qǐng)求，所以保護(hù)路徑上的頻譜資源冗余比較大。

(2)對(duì)于共享保護(hù)方法，連接請(qǐng)求需要建立工作路徑和保護(hù)路徑，但在保護(hù)路徑上分配頻譜資源時(shí)，頻譜隙可以被多個(gè)不同的連接請(qǐng)求占用。當(dāng)某個(gè)連接請(qǐng)求的工作路徑發(fā)生故障時(shí)，首先需要在共享的頻譜資源釋放其它沒(méi)有故障的連接請(qǐng)求，然后把故障的連接請(qǐng)求倒換到保護(hù)路徑上，以恢復(fù)故障連接請(qǐng)求。這種方法由于需要釋放其它業(yè)務(wù)占用相同的頻譜資源，然后才把工作路徑上的故障連接請(qǐng)求倒換到共享保護(hù)路徑上，與專(zhuān)用保護(hù)方法相比，共享保護(hù)方法的倒換過(guò)程需要更多時(shí)間，可能導(dǎo)致連接請(qǐng)求傳輸數(shù)據(jù)損失。然而，由于在共享保護(hù)路徑上的頻譜資源能夠被多個(gè)連接請(qǐng)求共享，所以這種保護(hù)方法能夠有效提升頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源效率。

可見(jiàn)，如何保證連接請(qǐng)求在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中的生存性和減少連接請(qǐng)求因故障而造成的損失將成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，如何設(shè)計(jì)有效的保護(hù)方法，優(yōu)化頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的資源，減少保護(hù)路徑上的頻譜資源冗余，提高頻譜資源效率，實(shí)現(xiàn)頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源最優(yōu)化分配。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種采用共享保護(hù)的方式建立連接請(qǐng)求，在保證頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)生存性和頻譜資源效率前提下，使全網(wǎng)路由與頻譜資源達(dá)到最優(yōu)化的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法，包括：

頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化；

產(chǎn)生一組連接請(qǐng)求cr，每一個(gè)連接請(qǐng)求用cr(s,d,fss,d)∈cr表示，并且s≠d；其中，s和d分別表示連接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，fss,d代表連接請(qǐng)求的帶寬需求；

以保證連接請(qǐng)求所選擇的工作路徑和共享保護(hù)路徑的頻譜資源占用最小為目標(biāo)，設(shè)定連接請(qǐng)求的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

運(yùn)行所述的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)滿(mǎn)足所述的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)設(shè)定的約束條件，獲得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，存儲(chǔ)并記錄獲得的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，其中所述的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括：帶寬流量守恒約束條件、共享頻譜資源約束條件、頻譜連續(xù)性約束條件、頻譜隙唯一占用條件、工作路徑與鏈路不相交的共享保護(hù)約束條件。

進(jìn)一步地，還包括根據(jù)獲得的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，確保給定一組已知連接請(qǐng)求的頻譜資源占用達(dá)到最小化。

進(jìn)一步地，所述的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化具體包括：設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目；其中，在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)中，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(diǎn)、所有光纖鏈路、每條光纖鏈路的所有頻譜隙；|v|、|e|、|f|分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光交換節(jié)點(diǎn)數(shù)目、光纖鏈路數(shù)目、頻譜隙數(shù)目。

進(jìn)一步地，所述連接請(qǐng)求的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)具體為：給定一組連接請(qǐng)求cr，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)目最小化；最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)用以下式子(1)表示：

這里，最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是使在工作路徑和共享保護(hù)路徑上的頻譜隙占用數(shù)目最小化；

其中，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)用(s,d)表示，e表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有光纖鏈路，且每一條光纖鏈路(k,l)∈e；f表示每一條光纖鏈路的所有頻譜隙,且每一個(gè)頻譜隙f∈f；

和表示二進(jìn)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(dāng)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求在光纖鏈路(k,l)上占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，否則

另一方面，在共享保護(hù)路徑的光纖鏈路(k,l)上，若一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，否則

其中，最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)必須滿(mǎn)足以下約束條件，具體包括：

1)連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒約束條件：在工作路徑上，對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，源節(jié)點(diǎn)流出的流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求fss,d，用式子(2)表示；由于連接請(qǐng)求在工作路徑中間節(jié)點(diǎn)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(3)表示；在目的節(jié)點(diǎn)中，由于連接請(qǐng)求只有帶寬流量流入，所以目的節(jié)點(diǎn)的流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求fss,d，用式子(4)表示；可見(jiàn)，在工作路徑上的流量守恒約束條件分別用式子(2)至(4)表示：

其中，v′表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有的交換節(jié)點(diǎn)，并且滿(mǎn)足v′≠s和v′≠d，它表示連接請(qǐng)求的帶寬流量流過(guò)某條路徑的中間節(jié)點(diǎn)；

同樣，在共享保護(hù)路徑上，對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，源節(jié)點(diǎn)流出的流量、中間節(jié)點(diǎn)流入與流出的流量、目的節(jié)點(diǎn)流入的流量與工作路徑上的流量特點(diǎn)一樣；所以，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)的帶寬流量守恒約束條件用式子(5)到(7)表示：

其中，表示二進(jìn)制變量；在共享保護(hù)路徑上，當(dāng)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)在光纖鏈路(k,l)上占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，若光纖鏈路上編號(hào)為f的頻譜隙沒(méi)有被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用時(shí)，

2)共享頻譜資源約束條件：在共享保護(hù)路徑的光纖鏈路(k,l)上，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)連接請(qǐng)求共同占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，即二進(jìn)制變量如果在光纖鏈路(k,l)上沒(méi)有連接請(qǐng)求占用編號(hào)為f頻譜隙時(shí)，即因此，這個(gè)約束條件用式子(8)和(9)表示：

其中，n表示大于一組最大連接請(qǐng)求數(shù)目；

3)頻譜連續(xù)性約束條件：在工作路徑和共享保護(hù)路徑上，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)選擇的頻譜隙必須滿(mǎn)足頻譜連續(xù)性約束條件；在工作路徑上，當(dāng)和時(shí)，編號(hào)大于或等于f+2的頻譜隙沒(méi)有被任何連接請(qǐng)求占用，即用(10)式表示；當(dāng)編號(hào)小于f的頻譜隙已被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用，用(11)式表示；同樣，在共享保護(hù)路徑上，二進(jìn)制變量與工作路徑的二進(jìn)制變量特點(diǎn)一樣；當(dāng)和時(shí)，編號(hào)大于或等于f+2的頻譜隙沒(méi)有被任何連接請(qǐng)求占用，即用(12)式表示；當(dāng)編號(hào)小于f的頻譜隙已經(jīng)被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用，用(13)式表示；

其中，θ表示一個(gè)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(diǎn)對(duì)之間路徑的最大跳數(shù)，|f|表示每條光纖鏈路的頻譜隙總數(shù)；

4)頻譜隙唯一占用約束條件：在光纖鏈路(k，l)上，編號(hào)為f的頻譜隙只能被業(yè)務(wù)請(qǐng)求用在工作路徑或共享保護(hù)路徑上占用，它的描述如下：

5)工作路徑與保護(hù)路徑的鏈路不相交約束條件：對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，一條光纖鏈路只能被工作路徑或共享保護(hù)路徑使用，這個(gè)約束條件可以用公式(15)描述：

本發(fā)明基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配系統(tǒng)，包括：

網(wǎng)絡(luò)初始化模塊，用于設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

連接請(qǐng)求產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)不同的需求，產(chǎn)生連接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、帶寬需求，并獲得不同連接請(qǐng)求數(shù)目；

最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模塊，根據(jù)一組已知連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)和頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)的配置信息，設(shè)置保證連接請(qǐng)求所選擇的工作路徑和共享保護(hù)路徑的頻譜資源占用最小為目標(biāo)，設(shè)定連接請(qǐng)求的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)約束條件管理模塊，這個(gè)模塊包括了5個(gè)不同的子模塊：

1)連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒約束子模塊，在工作路徑和共享保護(hù)路徑上，連接請(qǐng)求從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的帶寬流量相等原則，即源節(jié)點(diǎn)流出流量與目的節(jié)點(diǎn)流入流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求，由于中間節(jié)點(diǎn)具備帶寬流量的流入與流出屬性，并且流入的流量等流出的流量；

2)共享頻譜資源約束子模塊，在共享保護(hù)路徑上允許頻譜資源能夠被多個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求共同占用，使頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率能夠有效提升；

3)頻譜連續(xù)性約束子模塊，這是頻譜資源分配過(guò)程中最基本的約束條件，即頻譜隙分配必須滿(mǎn)足連續(xù)的編號(hào)要求，不能夠出現(xiàn)頻譜隙的編號(hào)間隔情況；

4)頻譜隙唯一占用約束子模塊，每一個(gè)頻譜隙只能被業(yè)務(wù)請(qǐng)求用在工作路徑或保護(hù)路徑上占用；

5)工作路徑與鏈路不相交的共享保護(hù)路徑約束子模塊，這個(gè)子模塊的目的是保證連接請(qǐng)求的生存性，當(dāng)工作路徑發(fā)生故障時(shí)，連接請(qǐng)求倒換到共享保護(hù)路徑上，防止因?yàn)轭l譜靈活光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生鏈路故障面連接請(qǐng)求的業(yè)務(wù)傳輸中斷。

目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化解存儲(chǔ)模塊，用于根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，已知不同連接請(qǐng)求數(shù)目，運(yùn)行頻譜資源最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以及滿(mǎn)足其約束條件，獲得目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化解，并存儲(chǔ)并記錄優(yōu)化解。

進(jìn)一步地，還包括最優(yōu)化目標(biāo)評(píng)估模塊，用于根據(jù)目標(biāo)函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，確保給定一組已知連接請(qǐng)求的頻譜資源占用達(dá)到最小化，完成基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配。

進(jìn)一步地，還包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊，用于對(duì)頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化、連接請(qǐng)求產(chǎn)生、最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及其約束條件進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)控；不同模塊之間的判決和預(yù)警模塊，執(zhí)行各個(gè)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、連接請(qǐng)求生產(chǎn)、最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的約束條件管理、目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化解存儲(chǔ)、最優(yōu)化解的評(píng)估等模塊的執(zhí)行。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明將從頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的生存性和網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源效率兩方面出發(fā)，通過(guò)采用共享保護(hù)的方式建立連接請(qǐng)求，以保證頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)生存性和頻譜資源效率，使全網(wǎng)路由與頻譜資源達(dá)到最優(yōu)化。

本發(fā)明對(duì)連接請(qǐng)求建立了工作路徑與鏈路不相交的共享保護(hù)路徑，并在所選擇的工作路徑和保護(hù)路徑上查找并分配頻譜資源。以頻譜資源占用最小化為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，滿(mǎn)足帶寬流量守恒約束條件、共享頻譜資源約束條件、頻譜連續(xù)性約束條件、頻譜隙唯一占用條件、工作路徑與鏈路不相交的共享保護(hù)約束條件，以獲得一組已知連接請(qǐng)求的頻譜資源分配最優(yōu)解，解決頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)路由與頻譜分配問(wèn)題，提高頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源效率，保證連接請(qǐng)求的生存性。

上述說(shuō)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(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配系統(tǒng)的框圖；

圖3是本發(fā)明基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法一具體實(shí)例中在三個(gè)連接請(qǐng)求cr1(0,3,2)、cr2(1,3,2)、cr3(4,1,2)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法的最優(yōu)解。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法，包括：

頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化；即設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目；其中，在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)中，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(diǎn)、所有光纖鏈路、每條光纖鏈路的所有頻譜隙；|v|、|e|、|f|分別表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的光交換節(jié)點(diǎn)數(shù)目、光纖鏈路數(shù)目、頻譜隙數(shù)目。

產(chǎn)生一組連接請(qǐng)求，每一個(gè)連接請(qǐng)求用cr(s,d,fss,d)∈cr表示，并且s≠d；其中，s和d分別表示連接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，fss,d代表連接請(qǐng)求的帶寬需求；

以保證連接請(qǐng)求所選擇的工作路徑和共享保護(hù)路徑的頻譜資源占用最小為目標(biāo)，設(shè)定連接請(qǐng)求的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；可以描述為：給定一組連接請(qǐng)求cr，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)目最小化。最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)可以用以下式子(1)表示：

這里，最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是使在工作路徑和共享保護(hù)路徑上的頻譜隙占用數(shù)目最小化。其中，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)用(s,d)表示，e表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有光纖鏈路，且每一條光纖鏈路(k,l)∈e；f表示每一條光纖鏈路的所有頻譜隙,且每一個(gè)頻譜隙f∈f；和表示二進(jìn)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(dāng)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求在光纖鏈路(k,l)上占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，否則另一方面，在共享保護(hù)路徑的光纖鏈路(k,l)上，若一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，否則

最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)必須滿(mǎn)足以下約束條件，具體包括：

1)連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒約束條件。在工作路徑上，對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，源節(jié)點(diǎn)流出的流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求fss,d，用式子(2)表示；由于連接請(qǐng)求在工作路徑中間節(jié)點(diǎn)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(3)表示；在目的節(jié)點(diǎn)中，由于連接請(qǐng)求只有帶寬流量流入，所以目的節(jié)點(diǎn)的流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求fss,d，用式子(4)表示。可見(jiàn)，在工作路徑上的流量守恒約束條件分別用式子(2)至(4)表示：

其中，v′表示頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)所有的交換節(jié)點(diǎn)，并且滿(mǎn)足v′≠s和v′≠d，它表示連接請(qǐng)求的帶寬流量流過(guò)某條路徑的中間節(jié)點(diǎn)。

同樣，在共享保護(hù)路徑上，對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，源節(jié)點(diǎn)流出的流量、中間節(jié)點(diǎn)流入與流出的流量、目的節(jié)點(diǎn)流入的流量與工作路徑上的流量特點(diǎn)一樣。所以，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)的帶寬流量守恒約束條件用式子(5)到(7)表示：

其中，表示二進(jìn)制變量。在共享保護(hù)路徑上，當(dāng)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d之間的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)在光纖鏈路(k,l)上占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，若光纖鏈路上編號(hào)為f的頻譜隙沒(méi)有被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用時(shí)，

2)共享頻譜資源約束條件：在共享保護(hù)路徑的光纖鏈路(k,l)上，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)連接請(qǐng)求共同占用編號(hào)為f的頻譜隙時(shí)，即二進(jìn)制變量如果在光纖鏈路(k,l)上沒(méi)有連接請(qǐng)求占用編號(hào)為f頻譜隙時(shí)，即因此，這個(gè)約束條件用式子(8)和(9)表示：

其中，n表示大于一組最大連接請(qǐng)求數(shù)目。

3)頻譜連續(xù)性約束條件。在工作路徑和共享保護(hù)路徑上，每一個(gè)連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)選擇的頻譜隙必須滿(mǎn)足頻譜連續(xù)性約束條件。在工作路徑上，當(dāng)和時(shí)，編號(hào)大于或等于f+2的頻譜隙沒(méi)有被任何連接請(qǐng)求占用，即用(10)式表示。當(dāng)編號(hào)小于f的頻譜隙已被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用，用(11)式表示。同樣，在共享保護(hù)路徑上，二進(jìn)制變量與工作路徑的二進(jìn)制變量特點(diǎn)一樣。當(dāng)和時(shí)，編號(hào)大于或等于f+2的頻譜隙沒(méi)有被任何連接請(qǐng)求占用，即用(12)式表示。當(dāng)編號(hào)小于f的頻譜隙已經(jīng)被連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)占用，用(13)式表示。

其中，θ表示一個(gè)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(diǎn)對(duì)之間路徑的最大跳數(shù)，|f|表示每條光纖鏈路的頻譜隙總數(shù)。

4)頻譜隙唯一占用約束條件。在光纖鏈路(k，l)上，編號(hào)為f的頻譜隙只能被業(yè)務(wù)請(qǐng)求用在工作路徑或共享保護(hù)路徑上占用，它的描述如下：

5)工作路徑與保護(hù)路徑的鏈路不相交約束條件：對(duì)于每一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)s到目的節(jié)點(diǎn)d的連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,d)，一條鏈路只能被工作路徑或共享保護(hù)路徑使用，這個(gè)約束條件可以用公式(15)描述：

運(yùn)行所述的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)滿(mǎn)足所述的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)設(shè)定的約束條件，獲得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，存儲(chǔ)并記錄獲得的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配系統(tǒng)，包括：

(1)第一劃分模塊網(wǎng)絡(luò)與連接請(qǐng)求模塊。

網(wǎng)絡(luò)初始化模塊，設(shè)置頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?、光網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)數(shù)、光纖鏈路數(shù)、每條光纖鏈路的頻譜隙數(shù)目。

連接請(qǐng)求產(chǎn)生模塊，根據(jù)不同的需求，產(chǎn)生連接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、帶寬需求，并獲得不同連接請(qǐng)求數(shù)目。

(2)第二劃分模塊最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模塊。

最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模塊，根據(jù)一組已知連接請(qǐng)求cr(s,d,fss,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最優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)保證連接請(qǐng)求所選擇的工作路徑和共享保護(hù)路徑的頻譜資源占用最小。

最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)約束條件管理模塊，這個(gè)模塊包括了5個(gè)不同的子模塊：1)連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒約束子模塊，在工作路徑和共享保護(hù)路徑上，連接請(qǐng)求從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的帶寬流量相等原則，即源節(jié)點(diǎn)流出流量與目的節(jié)點(diǎn)流入流量等于連接請(qǐng)求的帶寬需求，由于中間節(jié)點(diǎn)具備帶寬流量的流入與流出屬性，并且流入的流量等流出的流量；2)共享頻譜資源約束子模塊，在共享保護(hù)路徑上允許頻譜資源能夠被多個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求共同占用，使頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率能夠有效提升；3)頻譜連續(xù)性約束子模塊，這是頻譜資源分配過(guò)程中最基本的約束條件，即頻譜隙分配必須滿(mǎn)足連續(xù)的編號(hào)要求，不能夠出現(xiàn)頻譜隙的編號(hào)間隔情況；4)頻譜隙唯一占用約束子模塊，每一個(gè)頻譜隙只能被業(yè)務(wù)請(qǐng)求用在工作路徑或保護(hù)路徑上占用；5)工作與鏈路不相交的共享保護(hù)路徑約束子模塊，這個(gè)子模塊的目的是保證連接請(qǐng)求的生存性，當(dāng)工作路徑發(fā)生故障時(shí)，連接請(qǐng)求倒換到共享保護(hù)路徑上，防止因?yàn)轭l譜靈活光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生鏈路故障面連接請(qǐng)求的業(yè)務(wù)傳輸中斷。

(3)第三劃分模塊網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估模塊。

目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化解存儲(chǔ)模塊，根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，已知不同連接請(qǐng)求數(shù)目，運(yùn)行頻譜資源最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以及滿(mǎn)足其約束條件，獲得目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化解，并存儲(chǔ)并記錄優(yōu)化解。

最優(yōu)化目標(biāo)評(píng)估模塊，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，確保給定一組已知連接請(qǐng)求的頻譜資源占用達(dá)到最小化，完成基于聯(lián)合故障概率約束的共享保護(hù)路由與頻譜分配。

頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法一具體實(shí)例：

根據(jù)目標(biāo)函數(shù)獲得的最優(yōu)解，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，確保給定一組已知連接請(qǐng)求的頻譜資源占用達(dá)到最小化，完成基于聯(lián)合故障概率約束的共享保護(hù)路由與頻譜分配。

為了實(shí)現(xiàn)一組連接請(qǐng)求占用頻譜資源最小化的目標(biāo)，首先對(duì)頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)g(v,e,f)進(jìn)行初始化，包括網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?、網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)、光纖鏈路的頻譜資源；其次，產(chǎn)生一組連接請(qǐng)求，包括連接請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、帶寬需求；最后，基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，滿(mǎn)足最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒、共享頻譜資源、頻譜連續(xù)性、頻譜隙唯一占用、工作路徑與保護(hù)路徑鏈路不相交的約束條件，獲得頻譜資源占用優(yōu)化解。具體實(shí)施例如下：

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(gè)頻譜隙為12.5ghz，光纖鏈路共有10個(gè)頻譜隙。

第二，生成一組連接請(qǐng)求cr1(0,3,2)、cr2(1,3,2)、cr3(4,1,2)。

第三，執(zhí)行頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)(式(1))，滿(mǎn)足連接請(qǐng)求的帶寬流量守恒約束條件(式(2)至(7))、共享頻譜資源約束條件(式(8)和(9))、頻譜連續(xù)性約束條件(式(10)至(13))、頻譜隙唯一占用約束條件(式(14))、作路徑與保護(hù)路徑鏈路不相交約束條件(式(15))。

第四，獲得頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于共享保護(hù)的路由與頻譜分配方法的最優(yōu)化函數(shù)解：26。首先，連接請(qǐng)求cr1(0,3,2)建立的工作路徑和保護(hù)路徑分別為：0-1-2-3和0-5-4-3，在所選擇的路徑上分配頻譜隙編號(hào)為：0和1。其次，連接請(qǐng)求cr2(1,3,2)建立的工作路徑和保護(hù)路徑分別為：1-2-3和1-5-4-3，在所選擇的路徑上分配頻譜隙編號(hào)為：2、3(工作路徑)和0、1(共享保護(hù)路徑)。可見(jiàn)，在光纖鏈路(5，4)和(4，3)上，編號(hào)為0和1的頻譜隙被連接請(qǐng)求cr1(0,3,2)和cr2(1,3,2)共享。最后，連接請(qǐng)求cr3(4,1,2)建立的工作路徑和保護(hù)路徑分別為：4-2-1和4-5-1，分配的頻譜隙編號(hào)為：0和1。因此，這3個(gè)連接請(qǐng)求占用的頻譜隙的數(shù)目為26。

上述方法的實(shí)施例可以通過(guò)上述系統(tǒng)的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，上述系統(tǒng)的實(shí)施例可以采用上述方法的實(shí)時(shí)運(yùn)行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。