一種帶寬地圖更新的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種帶寬地圖更新的方法及裝置，該方法包括：主節點收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用；根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并按照其資源占用更新所述相應的資源狀態表；根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并更新所述相應的狀態表；通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。本發明可以在帶寬地圖計算和更新過程中消除資源沖突，在實現任意節點對間帶寬動態分配的同時，可降低丟包率，提高網絡業務承載能力。
【專利說明】一種帶寬地圖更新的方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及光網絡【技術領域】，更具體的說，涉及一種子波長全光交換網絡，即光突發傳送網(Optical Burst Transport Network,簡稱0ΒΤΝ)的波長時隙分配和帶寬地圖更新方法和系統。

【背景技術】
[0002]全球數據流量爆炸式增長，以視頻和流媒體業務為代表的新興業務快速發展，使動態、高帶寬和高質量要求的數據業務成為網絡流量主體，并驅動網絡向分組化演進。在傳送網方面，可以看到，從傳統的SDH (Synchronous Digital Hierarchy,同步數字體系)電路交換網絡，發展到具備多業務接入功能的MSTP (Mult1-Service Transfer Platform,基于SDH的多業務傳送平臺)，并逐步演進至今天的PTN(Packet Transport Network,分組傳送網)，正是網絡流量數據化發展的結果。究其根本，電路交換網絡僅能提供剛性的管道和粗粒度交換，無法有效滿足數據業務的動態性和突發性需求，而分組交換網絡的柔性管道和統計復用特性，是天然適應于數據業務的。然而，目前的分組交換基本上是基于電層處理的，成本高，能耗大，隨著流量的快速增長，其處理瓶頸日漸凸顯，難以適應未來網絡高速、靈活、低成本和低能耗的需要。光網絡具備低成本、低能耗和高速大容量的優勢，但傳統的光電路交換網絡(如 WDM (Wavelength Divis1n Multiplexing,波分復用)和 0ΤΝ (OpticalTransport Network,光傳送網)僅能提供大粒度的剛性管道,缺乏電分組交換的靈活性,不能有效的承載數據業務。
[0003]在接入網中，GP0N(Gigabit-Capable Passive Optical Network,吉比特無源光網絡)技術一定程度上結合了光層和電層的優勢。在下行方向，其米用光層廣播的方式，將0LT (Optical Line Terminal,光線路終端)發送的下行信號通過光分路器分發給各0NU(Optical Network Unit,光網絡單元)，同時，在下行巾貞頭中攜帶上行巾貞的帶寬地圖，以指示各0NU上行數據的發送時間和長度；在上行方向，各0NU按照帶寬地圖指示發送數據，經過光耦合器復用至一條波長通道并上傳至0LT。這樣，GP0N—方面具備光層高速大容量和低成本的特點，另一方面，在上行方向上實現了多路數據的光層統計復用，提高了靈活性和帶寬利用率。GP0N —般采用星形/樹形組網拓撲，其工作原理適合承載多點對單點的匯聚型流量(南北流量占主導地位)，因此在接入網中獲得成功應用和大規模部署。
[0004]然而，針對非匯聚型應用場景，如城域核心網和數據中心內部交換網絡，東西向流量占比很大，甚至居于主導地位，GP0N技術顯然是不適合的(東西向流量需要0LT電層轉發，且GP0N容量有限)。光突發傳送網(Optical Burst Transport Network,簡稱0ΒΤΝ)米用基于0B (Optical Burst,光突發)的全光交換技術,具備網絡任意節點對間光層帶寬按需提供和快速調度能力，可實現對各種流量(如南北向突發流量、東西向突發流量等)場景的動態適應和良好支持，能夠提升資源利用效率和網絡靈活性，同時保留光層高速大容量和低成本的優點，且適用于星形/樹形/環形各種網絡拓撲。圖1為4節點0ΒΤΝ單向環形網絡示意圖，每個節點配置一對快速可調諧突發發射機和快速可調諧突發接收機(可擴展為多個),整網有兩個波長作為數據通道，一個波長作為控制通道，節點八為主節點。08例技術特征簡述如下:
[0005](1)數據通道中最基本的傳輸單元為08。08間有保護時間作為間隔，若干08組成一個數據幀，不同波長通道的相應08幀和08時隙起始位置需要對齊。數據通道采用突發光接收機/發射機，突發數據在源宿節點對間是光層直傳，不需要中間節點作電層轉發。源端需要將客戶側數據包匯聚并封裝至08發送。
[0006](2)控制通道與數據通道相分離。08例采用獨立的波長通道承載控制信息，其中包括 0艦(0^)61-81:10118 ^(1111111181: 1011 811(1的 11。6，操作維護管理)信息、用于搜集各節點帶寬請求的帶寬報告和指示各節點發送/接收數據的帶寬地圖，且控制幀先于對應的數據幀發送。控制通道可以采用普通的光接收機/發射機作為收發設備，在每個節點都進行電域處理，以接收和更新相應控制信息。控制幀與數據幀的時序關系如圖2所示。
[0007](3)采用快速可調諧光器件實現基于08的全光交換。08例節點可以快速調節(118(納秒)級)發射機/接收機的發射/接收波長，以根據帶寬地圖選擇相應的波長和08時隙進行突發數據發送/接收，以實現基于08的全光交換。
[0008](4)流量感知的實時光層資源調度。08例采用集中式控制方式，各從節點通過控制幀周期性上報帶寬請求至主節點，主節點根據當前資源狀態和帶寬分配策略進行波長和08時隙分配，并將分配結果記入帶寬地圖，再由控制幀分發至各從節點，以根據流量需求實現光層資源快速調度。
[0009]然而，由于突發數據包在源宿節點對間光層直傳，而不進行電處理，因此受到波長一致性和時隙一致性的約束。如圖1，節點八發往節點0的一個突發數據包，在節點八由帶寬地圖指定在波長、1相應數據幀的第3個08時隙上路，由于光層直傳，且沒有波長變換器和光緩存(波長變換器成本高昂，對信號質量有嚴重影響；光緩存技術未突破),在經過節點8、節點至節點0下路時，此突發數據包必須也占用波長\ 1相應數據幀的第3個08時隙，而不能更改波長和時隙位置。更進一步，由于波長時隙分配受到上述多重約束，且帶寬資源有限，因此，如分配不當，會導致資源沖突，引起大量丟包，嚴重降低網絡性能。08例中資源沖突主要包括下列三種:
[0010](1)發射機資源沖突。一個源端發射機于任意時隙位置能且僅能在一個波長上發送突發數據。如圖，節點八在波長入1相應數據幀的第3個08時隙發送一個八一?0的突發數據包；此時，如果帶寬地圖中還有一個以八節點為源節點的業務在波長入2相應數據幀的第3個08時隙上，則產生發射機資源沖突。
[0011](2)接收機資源沖突。一個目的端接收機于任意時隙位置能且僅能在一個波長上接收突發數據。如圖，節點0在波長\ 1相應數據幀的第3個08時隙接收一個八一?0的突發數據包；此時，如果帶寬地圖中還有一個以0節點為目的節點的業務在波長入2相應數據幀的第3個08時隙上，則產生接收機資源沖突。
[0012](3)鏈路資源沖突。同一鏈路上任意波長相應數據幀的任意時隙能且僅能被分配一次。如圖，業務八一?0占用波長入1相應數據幀的第3個08時隙；此時，如果帶寬地圖中還有業務8—?八占用波長\ 1相應數據幀的第3個08時隙，則在鏈路8(:和鏈路⑶上將產生鏈路資源沖突。


【發明內容】

[0013]本發明要解決的技術問題是提供一種帶寬地圖更新的方法及裝置，以在帶寬地圖計算和更新過程中消除資源沖突。
[0014]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種帶寬地圖更新的方法，包括:
[0015]主節點收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用；
[0016]根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并按照其資源占用更新所述相應的資源狀態表；
[0017]根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入所述新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并更新所述相應的狀態表；
[0018]通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
[0019]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，包括:
[0020]遍歷待更新的帶寬地圖，將其中跨所述主節點傳送通道上路分配結構的波長和光突發時隙位置，配置為所述新建的帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和光突發時隙位置。
[0021]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述新建相應的資源狀態表包括:
[0022]新建當前的源/宿資源狀態表和當前的鏈路資源狀態表和下一分配周期的宿資源狀態表。
[0023]進一步地,上述方法還具有下面特點:
[0024]所述源/宿資源狀態表為三維矩陣表，表示節點η第i個發射機/接收機在第m個光突發時隙位置的可用狀態；
[0025]所述鏈路資源狀態表為三維矩陣表，表示鏈路1中波長w在第m個光突發時隙位置的可用狀態。
[0026]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述更新相應狀態表包括:
[0027]對于非跨主節點業務，更新所述當前的源/宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表；
[0028]對于跨主節點上路業務，更新所述當前的源資源狀態表、所述當前的鏈路資源狀態表和所述下一分配周期的宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
[0029]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，包括:
[0030]根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表，如所述源資源狀態表和所述宿資源狀態表有一致的光突發時隙可用，則根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識查詢路由表，如所述路由表中有未選擇的路由，則選取一路由，根據所選路由依波長次序查詢所述當前鏈路資源狀態表，如各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的光突發時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和光突發時隙位置進行分配。
[0031]進一步地，上述方法還具有下面特點:
[0032]所述新帶寬地圖攜帶每個突發傳送通道的波長和光突發時隙配置信息，所述新帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個光突發時隙分配字段。
[0033]進一步地，上述方法還具有下面特點:
[0034]所述波長字段由波長標識和光突發數量組成，所述光突發時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個光突發時隙位置。
[0035]進一步地，上述方法還具有下面特點:所述通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點，包括:
[0036]根據所述新帶寬地圖進行對象編碼，由控制幀攜帶編碼后的新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
[0037]為了解決上述問題，本發明還提供了一種帶寬地圖更新的裝置，其中，包括:
[0038]初始化模塊，用于收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用；
[0039]分配模塊，用于根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并觸發更新模塊；
[0040]生成模塊，用于根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入所述新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并觸發所述更新模塊；
[0041]分發模塊，用于通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點；
[0042]所述更新模塊，用于受觸發后更新所述相應的資源狀態表。
[0043]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0044]所述分配模塊，根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，包括:遍歷待更新的帶寬地圖，將其中跨所述主節點傳送通道上路分配結構的波長和光突發時隙位置，配置為所述新建的帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和光突發時隙位置。
[0045]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0046]所述初始化模塊，新建相應的資源狀態表包括:新建當前的源/宿資源狀態表和當前的鏈路資源狀態表和下一分配周期的宿資源狀態表，所述源/宿資源狀態表為三維矩陣表，表示節點II第1個發射機/接收機在第III個光突發時隙位置的可用狀態；所述鏈路資源狀態表為三維矩陣表，表示鏈路1中波長V在第III個光突發時隙位置的可用狀態。
[0047]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0048]所述更新模塊，受觸發后更新所述相應的資源狀態表，包括:對于非跨主節點業務，更新所述當前的源/宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表；對于跨主節點上路業務，更新所述當前的源資源狀態表、所述當前的鏈路資源狀態表和所述下一分配周期的宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
[0049]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0050]所述生成模塊，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，包括:根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表，如所述源資源狀態表和所述宿資源狀態表有一致的光突發時隙可用，則根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識查詢路由表，如所述路由表中有未選擇的路由，則選取一路由，根據所選路由依波長次序查詢所述當前鏈路資源狀態表，如各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的光突發時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和光突發時隙位置進行分配。
[0051]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0052]所述生成模塊，生成的新帶寬地圖攜帶每個突發傳送通道的波長和光突發時隙配置信息，所述新帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個光突發時隙分配字段，所述波長字段由波長標識和光突發數量組成，所述光突發時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個光突發時隙位置。
[0053]進一步地，上述裝置還具有下面特點:
[0054]所述分發模塊，具體用于根據所述新帶寬地圖進行對象編碼，由控制幀攜帶編碼后的新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
[0055]綜上，本發明提供一種帶寬地圖更新的方法及裝置，在0ΒΤΝ網絡中，在帶寬地圖計算和更新過程中消除資源沖突，在實現任意節點對間帶寬動態分配的同時，可以降低丟包率，提聞網絡業務承載能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1是0ΒΤΝ環網基本結構的示意圖；
[0057]圖2是0ΒΤΝ環網中控制幀與數據幀相對時序的示意圖；
[0058]圖3是本發明實施例的源/宿資源狀態表舉例的示意圖；
[0059]圖4是本發明實施例的鏈路資源狀態表舉例的示意圖；
[0060]圖5是本發明實施例的路由表舉例的示意圖；
[0061]圖6是本發明實施例的帶寬地圖更新方法的流程圖；
[0062]圖7是本發明實施例的波長和時隙分配方法流程圖；
[0063]圖8是本發明實施例的帶寬地圖對象編碼示意圖；
[0064]圖9a至圖9d是本發明實施例的帶寬地圖更新的示意圖；
[0065]圖10a為針對圖1網絡場景的A—>C的波長和0B時隙分配的示例圖；
[0066]圖10b為針對圖1網絡場景的C—>B的波長和0B時隙分配的示例圖；
[0067]圖11為本發明實施例的帶寬地圖更新的裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0068]0ΒΤΝ盡管具備全光子波長交換的優勢，但由于光緩存技術和波長變換技術的不成熟，使其無法借鑒使用傳統電層分組設備的“存儲-轉發”方式，使得資源沖突可能性極大增加，可能造成大量丟包。為此，有必要在帶寬地圖計算階段考慮資源沖突問題，通過合理的波長時隙資源分配，并結合相應的帶寬地圖更新方法，以避免資源沖突，提升0ΒΤΝ網絡效率；同時，由于0ΒΤΝ網絡需要實現快速資源調度，因此波長時隙分配算法復雜度必須合理，以滿足實時性需求。然而，當前0ΒΤΝ相關的文獻和專利中，都沒有考慮此問題。
[0069]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0070]本發明實施例對0ΒΤΝ組網場景的要求:支持環形拓撲組網，可以是單纖單向，也可以是雙纖雙向或者多纖雙向。
[0071]本發明實施例對0ΒΤΝ節點結構的要求:網絡中各節點根據流量需求，可配置一對或多對數據通道收發機，數據通道收發機可采用3種方式:a.快速可調諧突發發射機+突發接收機；b.普通發射機+快速可調諧突發接收機；c.快速可調諧突發發射機(FastTunable Burst Mode Transmitter,簡稱 FT_BMT)+快速可調諧突發接收機(Fast TunableBurst Mode Receiver,簡稱 FT-BMR)。
[0072]圖1為OBTN單向環網基本結構圖，其網絡場景如下:
[0073]1)網絡拓撲為4節點單向環網，節點A為主節點，其他節點為從節點；
[0074]2)各節點在數據通道配置一對快速可調諧突發發射機/接收機，在控制通道配置一對普通發射機/接收機；
[0075]3)環網數據通道配置2個波長，控制通道配置一個波長；
[0076]4)數據幀包含10個0B時隙，環網數據環長為數據幀長度的4倍；
[0077]5)控制巾貞由主節點產生，從節點更新，沿環傳送一周并于主節點終結；
[0078]6) DBA (動態帶寬分配)算法一個數據幀執行一次。
[0079]為了詳細說明本
【發明內容】
，主要針對圖1場景進行實施例描述，但除此場景外，本發明還適合任何單向/雙向0ΒΤΝ環網場景，而星形和樹形拓撲較為簡單，對發明實施例的內容進行簡化即可適用。
[0080]圖1中帶寬地圖更新主要分為以下四個階段:
[0081]1)帶寬請求上報:
[0082]由控制幀攜帶帶寬報告至主節點，主節點接收并將其量化為各節點對0B時隙請求；
[0083]2)帶寬地圖分配:
[0084]由主節點根據當前資源狀態和帶寬請求，執行DBA算法，進行波長和時隙分配，生成新帶寬地圖；
[0085]3)帶寬地圖分發:
[0086]由控制幀攜帶帶寬地圖，提前于相應數據幀逐跳發送至各從節點，從節點接收并生成本節點上路地圖和下路地圖，同時，控制幀在每個從節點搜集帶寬請求；
[0087]4)帶寬地圖更新與執行:
[0088]從節點收到控制幀后，按照控制幀和數據幀的相對延時，延后一段時間再令新帶寬地圖生效。
[0089]圖9a至圖9d為針對圖1網絡場景的帶寬地圖更新的實施例，詳細流程如下:
[0090]當主節點收到控制幀的帶寬報告，進入帶寬地圖計算過程時，首先執行帶寬地圖更新，如圖6所示，步驟如下:
[0091]步驟101:主節點收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用；
[0092]主節點新建一張未分配帶寬地圖，稱為新帶寬地圖。新建當前源/宿資源狀態表和鏈路資源狀態表；新建下一分配周期宿資源狀態表，簡稱下周期宿資源狀態表；所有資源狀態置為可用。
[0093]在主節點收到控制幀帶寬報告，進入帶寬地圖計算過程，第一步初始化情況下新建新帶寬地圖和上述三個表。
[0094]本實施例中，如圖如所示，根據網絡配置，包含2個波長和10個08時隙；初始化當前源/宿資源狀態表、下周期宿資源狀態表。本實施例中，下周期宿資源狀態表代表本帶寬地圖對應的當前數據幀之后第4個數據幀的宿資源狀態表(因為當前帶寬地圖中跨主節點上路業務分配的08時隙會穿通主節點，并被看作下周期帶寬地圖的跨主節點下路業務分配的08時隙，占用下周期數據幀對應的宿下路資源)和鏈路資源狀態表，并將其全部置1，表不資源未被占用。
[0095]步驟102:根據待更新帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并按照其資源占用，更新當前宿資源狀態表和鏈路資源狀態表；
[0096]主節點遍歷待更新帶寬地圖，即舊帶寬地圖，將其中跨主節點傳送通道上路分配結構的波長和08時隙位置，配置為新帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和時隙位置，同時更新當前宿資源狀態表和當前鏈路資源狀態表。
[0097]舊帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路業務所分配的08時隙，在穿通主節點后，會占用新帶寬地圖生效周期內的相應鏈路和宿下路資源，即被看作是新帶寬地圖的跨主節點傳送通道下路業務所分配的08時隙，所以，需要遍歷舊帶寬地圖，“將其中跨主節點傳送通道上路分配結構的波長和08時隙位置，配置為新帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和時隙位置”。
[0098]待更新帶寬地圖中，跨主節點傳送通道上路分配結構包括:波長1第5個08時隙的0—冗上路，波長2第2個08時隙的0—?8上路，第3個08時隙0—?8上路，第4個08時隙0—冗上路，第6個08時隙0—冗上路。
[0099]將其轉化為新帶寬地圖的跨主節點傳送通道下路分配結構，包括:波長1第5個08時隙的0—冗下路，波長2第2個08時隙的0—?8下路，第3個08時隙0—?8下路，第4個08時隙0—冗下路，第6個08時隙0—冗下路。
[0100]同時，按照跨主節點傳送通道下路分配結構的資源占用狀態，更新當前宿資源狀態表和鏈路資源狀態表。如波長1第5個08時隙的0—冗下路，需占用第5個08時隙的節點下路資源，及鏈路仙和8(:在波長1第5個08時隙的時隙資源，因此將其置0標識不可用，其后在波長和時隙分配過程中則不會選擇此資源。最終資源狀態表更新結果如圖％所示。
[0101]本實施例中，待更新帶寬地圖代表當前數據幀之前的第4個數據幀對應的帶寬地圖，因為待更新帶寬地圖的跨主節點上路業務分配的08時隙會穿通主節點，并被看作當前帶寬地圖的跨主節點下路業務分配的08時隙，占用本數據幀對應的宿下路資源。因為前后周期帶寬地圖間存在相互影響，因此，在本實施例中，主節點需要至少保存4個帶寬地圖。
[0102]步驟103:根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和08時隙，加入新帶覽地圖，并更新相應狀態表。
[0103]對于非跨主節點業務，需要更新當前源/宿資源狀態表和鏈路資源狀態表；對于跨主節點上路業務，需要更新當前源資源狀態表、鏈路資源狀態表和下周期宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
[0104]本實施例中，對帶寬請求進行量化及波長和08時隙分配，并更新相應資源狀態表。
[0105]如八一冗請求分配1個08時隙，經過狀態表查詢和波長時隙分配算法后，為其分配波長1的第2個08時隙，其資源占用如下:節點八第2個08時隙的上路資源，節點0第2個08時隙的下路資源，及鏈路仙和8(:在波長1第2個08時隙的時隙資源。在資源表中將相應位置置位0，以避免重復使用造成沖突。
[0106]又如，0—?8上路請求分配1個08時隙，經過狀態表查詢和波長時隙分配算法后，為其分配波長2的第3個08時隙，其資源占用如下:節點0第3個08時隙的上路資源，節點8第3個08時隙在下一周期的下路資源，及鏈路⑶和0八在波長2第3個08時隙的時隙資源。在資源表中將相應位置置位0。注意，0—?8的路由穿通主節點，因此只占用節點的當前上路資源和鏈路⑶和0八的時隙資源，而8節點下路資源和鏈路八8時隙資源的占用在下周期帶寬地圖中體現。最終帶寬地圖和資源狀態表，如圖％所示。
[0107]步驟104:主節點通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
[0108]完成新帶寬地圖構建，在主節點保存，并按照帶寬地圖編碼方式生成帶寬地圖對象，由控制幀攜帶逐跳分發至各從節點。
[0109]帶寬地圖需要攜帶在控制幀中傳遞至各從節點，以指導從節點在哪些波長和時隙上下路哪些業務。因此，帶寬地圖需要有一致且標準化的編碼方式，以方便主節點編碼，控制幀攜帶和各從節點識別。
[0110]本實施例中，對帶寬地圖對象進行編碼，并與控制幀中攜帶至各從節點，控制幀與數據幀時序如圖2所示；各從節點根據帶寬地圖生成發送波長時隙表和接收波長時隙表，如圖1所示，經過一定時延(各節點時延通過測量確定，并在控制幀中攜帶，其實現機制不在本專利討論范圍內)生效，以控制各節點的數據發送和接收。
[0111]如0—冗下路在本帶寬地圖共占用3個08時隙，分別是波長1的第5個時隙，在相應8扣(突發傳送通道)開銷的08時隙分配編碼中體現為0x0010 (第5個化〖置位),波長2的第4和第6個時隙，在08時隙分配編碼中體現為0x0028 (第4和第6個置位兄由于0--%下路在本帶寬地圖中屬于跨越主節點傳送通道下路分配結構，在本帶寬地圖生效范圍內僅接收，因此上路位置0，下路位置1 ；跨越主節點傳送通道下路分配結構不攜帶帶寬報告；此8X0的源節點在所屬813 (突發復用段)開銷中指明。
[0112]如八一冗在本帶寬地圖中屬于非跨主節點傳送通道，在本帶寬地圖生效范圍內發送和接收，因此上路位和下路位都置1 ；以主節點為源節點的8扣開銷中不需要攜帶帶寬報告，其可由本地讀取直接獲得。
[0113]又如0—?8上路在本帶寬地圖中屬于跨主節點傳送通道上路分配結構，在本帶寬地圖生效范圍內僅發送，因此僅上路位置1 ；其可能攜帶帶寬報告，但主節點生成的帶寬地圖不包括帶寬報告，而是由控制幀攜帶其到達各從節點時，從節點根據需求在控制幀相應的開銷中添加并上報，如圖9(1所示。
[0114]本發明實施例中的需要使用如下狀態表:源/宿資源狀態表、鏈路資源狀態表、路由表:
[0115]源丨宿資源狀態表為XX I XI三維矩陣，其中』表示08例環網節點數，I表示節點數據通道收發機數量，I表示一個數據幀的08時隙總數。其表示節點II第1個發射機/接收機在第III個08時隙位置的可用狀態，1為資源可用，0為資源占用。
[0116]鏈路資源狀態表為LXWXM三維矩陣，其中，L表示鏈路數，W表示數據通道波長數，Μ表示一個數據幀的0Β時隙總數。其表示鏈路1中波長w在第m個0Β時隙位置的可用狀態，1為資源可用，0為資源占用。
[0117]源/宿資源狀態表和鏈路資源狀態表可以采用比特映射的表示方式，以節省空間，并提聞運算效率。
[0118]路由表為NXNXPXL四維矩陣，其中，N表示0ΒΤΝ環網節點數，P表示節點對(s，d)的路由數，L表示鏈路數。對于單向環網，值為1 ;對于雙向環網，值為2。其表示節點s到節點d的第p條路由是否經過鏈路1，1為經過，反之為0。
[0119]圖3、4、5分別是本實施例針對圖1場景的源/宿資源狀態表、鏈路資源狀態表和路由表的示例。
[0120]本實施例中的帶寬地圖更新方法創新點和優勢總結如下:(1)通過資源狀態表，能夠有效標識跨主節點傳送通道在本帶寬地圖周期的資源占用及當前已分配傳送通道的資源占用，使得波長和時隙分配時不會產生資源沖突，因此生成的帶寬地圖也不會出現資源沖突；(2)本帶寬地圖更新方法在波長和時隙分配過程中考慮資源沖突問題，能夠有效提升網絡承載能力，資源利用率高；而現有帶寬地圖更新方法，采取帶寬地圖生成后檢測沖突，并撤銷帶寬地圖中沖突資源相關的已分配傳送通道來避免沖突，導致帶寬分配不穩定，資源利用率低，網絡性能難以保證。
[0121]本實施例中基于狀態表的波長和0B時隙分配方法，如圖7所示，步驟如下:
[0122]步驟201:從帶寬請求集合中選取一條帶寬請求；
[0123]具體選取算法和公平性保證機制不在本發明討論范圍內。
[0124]步驟202:根據所選取請求的源宿節點ID，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表;
[0125]對于非跨主節點業務，查詢當前源宿資源狀態表，對于跨主節點業務，查詢當前源資源狀態表和下周期宿資源狀態表。如果源資源狀態表和宿資源狀態表有一致的0B時隙可用，轉至步驟203 ;如果遍歷狀態表后，源宿資源狀態表無一致時隙可用，則分配失敗，轉至步驟205。
[0126]步驟203:根據所選取請求的源宿節點ID查詢路由表，如果有未選擇路由，選取此路由，將其標記為已選擇，轉至步驟204 ;如果已遍歷所有路由，而未完成分配，則轉至步驟205。
[0127]步驟204:根據路由依波長次序查詢鏈路資源狀態表，如果各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的0B時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和0B時隙位置進行分配，將其添加至帶寬地圖，分配完成；如果遍歷各波長都沒有一致的0B時隙位置，則轉至步驟203。
[0128]步驟205:從帶寬請求集合去除此請求，波長和0B時隙分配失敗。
[0129]圖10a為針對圖1網絡場景的A—>C的波長和0B時隙分配的示例圖，圖10b為針對圖1網絡場景的C->B的波長和0B時隙分配的示例圖。這里假設在圖9c的帶寬地圖更新執行完后還有A->C和C->B上路各請求1個0B時隙，下面通過具體過程說明波長和時隙分配方法:
[0130]對于非跨主節點業務A—>C，如圖10a所示，分配步驟如下:
[0131](1)查找前A節點當前源資源狀態表和C節點當宿資源狀態表，獲取一致可用時隙集合:時隙7?10(如采用bit映射方式，可以簡單的采用與操作獲得結果，效率很高，能夠保證實時性)；
[0132](2)查詢路由表，獲取A—>C的唯一路由(單向環網)穿通鏈路AB和BC ；
[0133](3 )查找鏈路AB和鏈路BC的資源狀態表，獲取源宿和鏈路各波長一致可用時隙集合:波長1的7?10時隙和波長2的7?10時隙；
[0134](4)根據算法策略，從可用集合中選擇一個波長和0B時隙進行分配:在本實施例中，分配波長1的第7個0B時隙。同時，將其添加到帶寬地圖，并更新A節點當前源資源狀態表、C節點當前宿資源狀態表及鏈路AB和BC在波長1的資源狀態表。
[0135]對于跨主節點上路業務C—>B，如圖10b所示，分配步驟如下:
[0136](1)查找C節點當前源資源狀態表和B節點下周期宿資源狀態表，獲取一致可用時隙集合:時隙4、時隙6?10;
[0137](2)查詢路由表，獲取C—>B的唯一路由(單向環網)穿通鏈路⑶、DA和AB ；
[0138](3)查找鏈路⑶和鏈路DA的資源狀態表(在本帶寬地圖的生效范圍內只占用⑶和DA的鏈路資源，穿通主節點后AB鏈路的資源占用體現在下一周期)，獲取源宿和鏈路各波長一致可用時隙集合:波長1的7?10時隙和波長2的4、6?10時隙；
[0139](4)根據算法策略，從可用集合中選擇一個波長和0B時隙進行分配:在本實施例中，分配波長2的第4個0B時隙。同時，將其添加到帶寬地圖，并更新C節點當前源資源狀態表、B節點下周期宿資源狀態表及鏈路CD和DA在波長2的資源狀態表。
[0140]本實施例中的波長和時隙分配方法的創新點和優勢如下:(1)資源狀態表可以采取比特映射方式，能夠有效減少存儲空間需求；(2)基于狀態表的波長和時隙分配方法只需要簡單的查表和與或操作，復雜度低，符合實時計算和快速資源調度的需求，且適于硬件實現；(3)本實施例中波長和時隙分配方法適合全部三種0ΒΤΝ節點結構；(4)目前未有解決此問題的相關專利和文獻。
[0141]本實施例中的控制幀帶寬地圖對象編碼結構，如圖8所示。本申請僅關注帶寬地圖相關的編碼結構，對于控制幀其他對象結構不詳細展開。
[0142]突發復用段(BMS)開銷用于指定一個節點(源節點)，并攜帶與此節點相關的0ΑΜ開銷。BMS開銷主要包括源節點ID、節點0ΑΜ開銷和長度指示三部分，其中長度指示由帶寬地圖有無標識、突發傳送通道(BTC)數量和CRC校驗三部分組成。BTC數量表示以BMS中節點ID為源節點的BTC總數，而帶寬地圖標識指明這些BTC是否攜帶帶寬地圖。對于一個η節點的光突發環網，控制幀中包括η個突發復用段(BMS)開銷。
[0143]突發傳送通道(BTC)開銷用于攜帶一個BTC的0ΑΜ開銷、帶寬地圖配置信息和帶寬報告信息。突發傳送通道(BTC)開銷包括長度字段、宿節點ID、上/下路標識、帶寬地圖、帶寬報告和其他突發傳送通道相關開銷。長度字段由0B數量、波長數量、帶寬報告數量和CRC校驗組成；其中0B數量和波長數量分別表示帶寬地圖中為此BTC分配的0B時隙總數和波長數，以此可以確定帶寬地圖長度；帶寬報告數量表示此BTC攜帶的帶寬報告總數，以此可以確定帶寬報告長度。宿節點ID用以指明此BTC的宿節點。上路標識和下路標識分別表示此BTC是否在此控制幀周期上路和下路。BTC中的宿節點ID、上路標識和下路標識與BMS中的源節點ID組合可以唯一標識一個BTC。
[0144]帶寬地圖用以攜帶每個8扣的波長和08時隙配置信息。一個帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個08時隙分配字段。波長字段由波長10和08數量組成，其中波長10唯一標識所分配的波長編號，08數量表示在此波長上所分配的08數量。08時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個08時隙位置，如相應08時隙分配給此8扣則置1，否則置0。
[0145]本實施例中控制幀帶寬地圖對象編碼結構的創新點和優勢如下:(1)控制幀采用突發傳送復用段+突發傳送通道兩層的組織方式，能夠適用于全部三種08例節點結構；
(2)帶寬地圖中的波長和時隙配置信息采用比特映射方式，能夠有效減少控制幀長度，降低控制幀開銷。
[0146]圖11為本發明實施例的帶寬地圖更新的裝置的示意圖，如圖11所示，本實施例的裝置包含:
[0147]初始化模塊，用于收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用；
[0148]分配模塊，用于根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并觸發更新模塊；
[0149]生成模塊，用于根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入所述新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并觸發所述更新模塊；
[0150]分發模塊，用于通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點；
[0151]所述更新模塊，用于受觸發后更新所述相應的資源狀態表。
[0152]其中，所述分配模塊，根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，包括:遍歷待更新的帶寬地圖，將其中跨所述主節點傳送通道上路分配結構的波長和光突發時隙位置，配置為所述新建的帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和光突發時隙位置。
[0153]其中，所述初始化模塊，新建相應的資源狀態表包括:新建當前的源/宿資源狀態表和當前的鏈路資源狀態表和下一分配周期的宿資源狀態表，所述源/宿資源狀態表為三維矩陣表，表示節點II第1個發射機/接收機在第III個光突發時隙位置的可用狀態；所述鏈路資源狀態表為三維矩陣表，表示鏈路1中波長V在第砠個光突發時隙位置的可用狀態。
[0154]其中，所述更新模塊，受觸發后更新所述相應的資源狀態表，包括:對于非跨主節點業務，更新所述當前的源/宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表；對于跨主節點上路業務，更新所述當前的源資源狀態表、所述當前的鏈路資源狀態表和所述下一分配周期的宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
[0155]其中，所述生成模塊，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，包括:根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表，如所述源資源狀態表和所述宿資源狀態表有一致的光突發時隙可用，則根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識查詢路由表，如所述路由表中有未選擇的路由，則選取一路由，根據所選路由依波長次序查詢所述當前鏈路資源狀態表，如各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的光突發時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和光突發時隙位置進行分配。
[0156]其中，所述生成模塊，生成的新帶寬地圖攜帶每個突發傳送通道的波長和光突發時隙配置信息，所述新帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個光突發時隙分配字段，所述波長字段由波長標識和光突發數量組成，所述光突發時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個光突發時隙位置。
[0157]其中，所述分發模塊，具體用于根據所述新帶寬地圖進行對象編碼，由控制幀攜帶編碼后的新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
[0158]生成模塊根據波長和時隙分配結果，及初始化的新帶寬地圖，生成完整的新帶寬地圖。由于在波長和0B時隙分配過程中，狀態表已經體現了跨主節點資源占用情況，因此新帶寬地圖不存在資源沖突。
[0159]本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬件完成，所述程序可以存儲于計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁盤或光盤等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路(用FPGA或ASIC芯片)來實現。相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。本發明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結合。
[0160]以上僅為本發明的優選實施例，當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種帶寬地圖更新的方法，包括: 主節點收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用； 根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并按照其資源占用更新所述相應的資源狀態表； 根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入所述新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并更新所述相應的狀態表； 通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于:所述根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，包括: 遍歷待更新的帶寬地圖，將其中跨所述主節點傳送通道上路分配結構的波長和光突發時隙位置，配置為所述新建的帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和光突發時隙位置。
3.如權利要求1所述方法，其特征在于:所述新建相應的資源狀態表包括: 新建當前的源/宿資源狀態表和當前的鏈路資源狀態表和下一分配周期的宿資源狀態表。
4.如權利要求3所述方法，其特征在于: 所述源/宿資源狀態表為三維矩陣表，表示節點η第i個發射機/接收機在第m個光突發時隙位置的可用狀態； 所述鏈路資源狀態表為三維矩陣表，表示鏈路I中波長w在第m個光突發時隙位置的可用狀態。
5.如權利要求3所述方法，其特征在于:所述更新相應狀態表包括: 對于非跨主節點業務，更新所述當前的源/宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表; 對于跨主節點上路業務，更新所述當前的源資源狀態表、所述當前的鏈路資源狀態表和所述下一分配周期的宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
6.如權利要求1所述方法，其特征在于:所述為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，包括: 根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表，如所述源資源狀態表和所述宿資源狀態表有一致的光突發時隙可用，則根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識查詢路由表，如所述路由表中有未選擇的路由，則選取一路由，根據所選路由依波長次序查詢所述當前鏈路資源狀態表，如各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的光突發時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和光突發時隙位置進行分配。
7.如權利要求1-6任一項所述方法,其特征在于: 所述新帶寬地圖攜帶每個突發傳送通道的波長和光突發時隙配置信息，所述新帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個光突發時隙分配字段。
8.如權利要求7所述方法，其特征在于: 所述波長字段由波長標識和光突發數量組成，所述光突發時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個光突發時隙位置。
9.如權利要求1所述方法，其特征在于:所述通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點，包括: 根據所述新帶寬地圖進行對象編碼，由控制幀攜帶編碼后的新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
10.一種帶寬地圖更新的裝置，其特征在于，包括: 初始化模塊，用于收到控制幀上報的帶寬報告后，新建帶寬地圖，新建相應的資源狀態表，將新建的表中所有資源狀態置為可用； 分配模塊，用于根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，并觸發更新模塊； 生成模塊，用于根據控制幀上報的帶寬報告，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，加入所述新建的帶寬地圖，生成新帶寬地圖，并觸發所述更新模塊； 分發模塊，用于通過控制幀攜帶所述新帶寬地圖逐跳分發至各從節點； 所述更新模塊，用于受觸發后更新所述相應的資源狀態表。
11.如權利要求10所述裝置，其特征在于: 所述分配模塊，根據待更新的帶寬地圖的跨主節點傳送通道上路分配結構，添加新建的帶寬地圖跨主節點傳送通道下路分配結構，包括:遍歷待更新的帶寬地圖，將其中跨所述主節點傳送通道上路分配結構的波長和光突發時隙位置，配置為所述新建的帶寬地圖中同一傳送通道下路分配結構的波長和光突發時隙位置。
12.如權利要求10所述裝置，其特征在于: 所述初始化模塊，新建相應的資源狀態表包括:新建當前的源/宿資源狀態表和當前的鏈路資源狀態表和下一分配周期的宿資源狀態表，所述源/宿資源狀態表為三維矩陣表，表示節點η第i個發射機/接收機在第m個光突發時隙位置的可用狀態；所述鏈路資源狀態表為三維矩陣表，表示鏈路I中波長w在第m個光突發時隙位置的可用狀態。
13.如權利要求12所述裝置，其特征在于: 所述更新模塊，受觸發后更新所述相應的資源狀態表，包括:對于非跨主節點業務，更新所述當前的源/宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表；對于跨主節點上路業務，更新所述當前的源資源狀態表、所述當前的鏈路資源狀態表和所述下一分配周期的宿資源狀態表；對于跨主節點下路業務，更新所述當前的宿資源狀態表和所述當前的鏈路資源狀態表。
14.如權利要求10所述裝置，其特征在于: 所述生成模塊，為當前帶寬請求逐一分配波長和光突發時隙，包括:根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識，依次查詢源資源狀態表和宿資源狀態表，如所述源資源狀態表和所述宿資源狀態表有一致的光突發時隙可用，則根據所述當前帶寬請求的源節點標識和宿節點標識查詢路由表，如所述路由表中有未選擇的路由，則選取一路由，根據所選路由依波長次序查詢所述當前鏈路資源狀態表，如各鏈路在同一波長和源端宿端有一致的光突發時隙資源可用，則選取一個滿足要求的波長和光突發時隙位置進行分配。
15.如權利要求10-14任一項所述裝置，其特征在于: 所述生成模塊，生成的新帶寬地圖攜帶每個突發傳送通道的波長和光突發時隙配置信息，所述新帶寬地圖由若干子地圖組成，每個子地圖包含一個波長字段和一個光突發時隙分配字段，所述波長字段由波長標識和光突發數量組成，所述光突發時隙分配字段采用比特映射方式，每個比特對應數據幀中的一個光突發時隙位置。
16.如權利要求10所述裝置，其特征在于: 所述分發模塊，具體用于根據所述新帶寬地圖進行對象編碼，由控制幀攜帶編碼后的新帶寬地圖逐跳分發至各從節點。
【文檔編號】H04Q11/00GK104427412SQ201310365467
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】王磊, 嚴芬, 施社平, 任之良 申請人:中興通訊股份有限公司