冲突感知路由频谱分配

在灵活带宽光网络下冲突感知的路由频谱分配摘要一一为了提高频谱资源利用率，灵活带宽光网络能够对于一个端到端网络分配适当的带宽。在这篇文章中，一个新的冲突感知频谱分配方案，我们称为CWF被提出用于灵活带宽光网络。基于权重为基础的想法，我们考虑两种方案，分别是冲突感知不等权重适应和冲突感知等权重适应。前者分配一个不同权重给每个链路的频谱切片，这权重表示一致的预约可能性。后者采用等重方案。目的节点根据权重采用更少冲突可能的频谱切片。仿真旨在比较传统方案的CWF。数值结果显示CWF在阻塞率方面表现的更好，并且有着相同的利用率。介绍从WDM的发展开始，引入更大系统容量的压力推动更高的每条信道容量。引入OFDM方案或更高的调制方式会增加频谱效率，然而需增加接收机灵敏度。频谱效率的长远改进要求突破性的创新。然而，各种固定栅格适应未来超过100Gb/s的超高容量业务信号。因此，灵活带宽的分配也许是一个可行的，不会过时的解决方案。灵活带宽光网络的目的是提供频谱效率和100Gb/s业务可扩展平台及其以后通过在光频域内引入灵活粒度疏导。在灵活带宽光网络中，必要的频谱资源被从可用的资源中被切片分配到端到端光路。不像传统的固定栅格光路，灵活带宽光网络中的光路扩大和缩小都根据流量大小和用户需求。弹性光路根据他伸缩的能力。在WDM网络中一种主要的管理和控制方案是在波长连续性的限制下计算最优光路，称为路由和波长分配方案。灵活带宽光网络有更加严格的限制，关于频谱和带宽分配和连续桐庐计算。我们称其为路由和频谱分配。引入弹性路由要求一个新的有效的频谱分配方案应对不平均且多样的频谱宽度。在这篇文章中，我们仅集中于分析使用DIR方案的频谱分配问题。存在的频谱分配方案，如FF和RF，在WDM网络中表现出色。但是并发连接要求的资源冲突在FF中增加，不连续的频谱碎片会在RF中增加。在这篇文章中，新奇的冲突感知权重适应方案被提出了，使得在低资源利用率下实现低BP和减少不连续频谱碎片。在SectionII中，我们分析在DIR中使用FF和RF引起BP的原因，并且陈述CWF的细节。在SectionIII中，仿真比较两种CWF方案。SectionIV得出结论。分析不同的频谱分配方案FirstFitScheme(FF)在FF中，信号搜索无保留的切片并在每条链路中重置可用切片当传递已建路由时。AS在最近的链路中是最后AS链路的子集。再生过程必须满足波长连续性约束和频谱连续性约束。当信号到达节点，AS是在每条链路中无限制的切片。与此同时，决定的节点根据切片的数量选择第一节连续的切片。在用于业务的切片被选择后，信号回到源节点在每条链路中储存选择的切片。有两种基本的结构对于连接阻塞。1)由于切片不足产生的阻塞，可以用前向阻塞率反映。2)由于过时的信息产生的阻塞，用后置阻塞率表示。这个方案的主要优势是有FBP，因为不连续的频谱碎片减少了，由于分配集中于更低的切片。然而，一致连接要求的资源冲突将在FF中增加，尤其当流量负载很轻的时候。FF表现的不令人满意因为高BBP，这是主要影响总阻塞的原因。一个频谱冲突各方案的比较在图1中显示，“勾”表示切片可用，“叉”表示切片被预定或占用。在这个第一适应的例子中，读者可以忽略“权重”。首先，一个从d0到d3的连接请求到达d0并开始传送。然后信号延路由传送并且更新AS。如图1所示，更新的AS是｛0,1,4,5,6｝，｛0,1,4,5｝，｛0,1｝当信号分别到达d1，d2,d3。节点d3选择切片0和1作为这次请求的切片。在储存消息到达d1并且在链路中储存切片0和1之前，另一个连接2从dl到d2开始建立并且根据FF方案储存切片0和1,这与连接1冲突。随机匹配方案(RF)在RF中，路径和存储过程和FF是一致的。唯一的不同在于RF在AS随机选择切片。主要的优势在于这种方案使得每段切片有相同被选择的概率，这使得后置预定的BP得以减少。然而，RF增加了不连续的频谱碎片，这使得后置阻塞被加重，尤其当流量负载很重的时候。此外，当频谱不连续问题在切片中极其重要，RF表现的还是不令人满意。在图1中，RF方案被估计是在A部分中相同的方案。当请求2到达目的节点d2，段(0,1)，(1,2)，(2,3)，(3,4)，(4,5)，有着相同的被选择概率。因此冲突概率被降低到20%。然而，频谱不连续碎片将要增加是显而易见的。一个基于适应方案的冲突感知在CWF中，我们为链路(i，j)的切片k分配一个权重Wkij，这会存储在节点i的资源表中。对于每个Wkij，我们在所有请求活动前建立初始值0。当切片为一个请求被保留或占用，权重被置为“无穷”。每个权重会根据我们的方案改变。信号扩大调制每个切片的最大权重，Mwk表示Wkij的最大值。Wkij表示链路(i，j)中k的并发预留概率，Mwk表示整个路由中k的并发预留概率。一旦一个前向信号从i到达］，目标节点j在链路(i，j)中搜寻每个切片并且更新AS，然后估计每个在AW中的Mwk。对于每个k属于AW，我们比较权重Wkij和Mwk。如果Mwk<Wkij，Mwk升级为Wkij。否则，Mwk保持不变。式(1)与此同时，我们在信号中记录J，这与每条链路都不同。当信号到达目的节点，信号在AS中搜寻每个切片，并选择一段连续的切片在最少的Mwk请求下，因为Mwk越少，一致的预留概率越少。在那之后，信号回到源节点，在期间信号保留在每条链路中被选择的段并且通过。减少Wkij，即是恢复被信号改变的切片的权重。CWF的流程图如图2。在下面的部分，我们仍旧使用CWF来表示冲突感知不同权重的适应并称冲突感知相同权重的适应方案为CEWF。举例来说，如果采用的CEWF在图1中，请求1通过。增加Wkij根据这个方案，如图在部分“请求1改变权重”显示。当连接请求2到达d2,信号估计每个连续切片段的Mwk，其号码是请求要求的。对于请求2,估计的结果为SUM(0,1)=1/2，SUM(1,2)=1/4,SUM(2,3)=0，SUM(3,4)=1/4,SUM(4,5)=1/2.因此信号选择切片(2,3)作为服务的切片因为它有最小的Mwk。请求2避免了与请求1的冲突。下面，我们来解释CWF与CEWF的不同，这主要反映。的不同。在这个方案中，我们简化。为1/Nij，Nij表示AS中总的可用切片，1/Nij表示每个切片的预留冲突概率。我们使用1/Nij的原因在于方便计算和简化信号。在图4中，我们可以发现这个方案使得BP的减少变得显而易见了。在这个方案中，我们假设在AS中的每个切片有同样的概率被选择，也就是请求在连续切片中有等概率的分配。因此每个切片的保留冲突概率根据位置变得不同。“#i”表示切片的指标。Mi表示可能的时间，切片可能被利用。图2(a)说明了2个切片的请求的现状，图2(b)说明了3个切片请求的现状。然后每个mi可以是标准化的。Zi是mi标准化后的值。在图2(c)中，我们分析了N个切片的连续段和K个切片的请求。在这个情形下下一个公式基于式(2)(3)在图4中，我们可以发现这个方案使得BP的减少更加显而易见了。仿真在这个部分，四种频谱分配方案通过在OMNet++上的数值仿真进行评估。我们学习仿真，使用14节点的NSF网络。在网络中，节点被一系列的双向链路相连，每个链路包含100个频谱切片。每个节点对都是固定路由。在每个节点对中单向连接请求是均匀分布的，其随时间指数分布和均匀分布，请求切片号从1到5。事件的数量为10000。图4(a)显示每个方案流量变化的总概率。当流量负载非常低时，RF表现最好因为可用资源足够因此其被预留和被占用是平衡的。一致的预