CN111866623A - 一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，属于光通信技术领域。本发明所述的方法在虚拟节点映射时，设计综合考虑物理节点属性的物理节点权重评估准则，依次将权重值大的虚拟节点映射到权重值大的物理节点上；在虚拟链路映射时，设计考虑空闲频谱资源和光路可靠性的工作光路选择策略，并设计提高保护光路可靠性和保护带宽共享度的保护光路选择策略；同时，引入频谱分区方法，设计基于频谱整合因子感知的工作光路频谱分配方法，在为工作光路分配频谱块时，选择使物理光路以及邻接链路的频谱资源更加整合的频谱块。本发明所述方法能有效提高虚拟光网络请求接受率，降低带宽阻塞率。

Description

一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法。

背景技术

随着各种各样高带宽、低时延的新兴业务如视频直播、远程医疗、智慧城市等的不断涌现，使得网络业务量急速增长，人们对网络服务的需求也更加趋向多样化，而传统的波分复用网络由于受到物理因素的限制，难以满足未来传输网络的发展要求。相较于波分复用网络，弹性光网络(Elastic Optical Networks,EONs)可将光频谱分割成更细粒度的频隙，能够根据业务差异化的需求灵活的分配频谱资源，被公认为是未来极具发展潜力的智能光网络。

然而，基于单模单芯光纤的EONs的可达容量很快在频域上接近物理极限，迫切需要一种新型的光纤结构来解决单模单芯光纤所存在的网络容量问题。空分复用弹性光网络(Spatial Division Multiplexing Elastic Optical Networks,SDM-EONs)能够从空间维度上扩展网络的传输容量，比基于单模单芯光纤的EONs提供更加灵活的频谱分配方式，并且实验结果证明，多芯光纤是一种能够有效实现空分复用的传输介质之一。与此同时，网络虚拟化技术也日趋成熟，能够抽象化物理网络资源，使多个虚拟网络可以充分共享网络资源，有效提高网络的可扩展性。因此，将网络虚拟化技术引入到SDM-EONs中可以进一步提升网络传输容量和频谱利用率，但SDM-EONs与该技术的结合也会产生一些难题，最突出的难题是虚拟光网络映射。此外，光纤链路出现多链路故障的概率在逐年增加，给运营商和用户带来巨大的经济损失。因此，针对SDM-EONs中多链路故障，研究可靠的虚拟光网络映射问题具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，在虚拟节点映射时，该方法设计了综合考虑物理节点间距离、相邻链路上可用频谱块的物理节点权重评估准则。在虚拟链路映射时，该方法设计了考虑频谱资源和可靠性的工作光路选择策略，实现联合优化频谱利用率与可靠性的目的，并设计了提高保护光路可靠性和保护带宽共享度的保护光路选择策略。同时，为了进一步提高保护带宽共享的概率，引入频谱分区方法，设计基于频谱整合因子感知的工作光路频谱分配策略，使网络频谱资源更加整合。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，该方法包括以下步骤：

S1：对空分复用弹性光网络中物理节点的计算资源、物理链路可靠性以及链路上频谱资源初始化，并输入虚拟网络请求的虚拟节点计算资源需求、虚拟链路带宽需求、虚拟链路可靠性需求，将频谱等分成两个区域，低频段为工作区，高频段为共享保护区；

S2：根据虚拟节点权重公式计算虚拟节点的权重，并依据计算结果降序排列所有虚拟节点，根据物理节点权重公式计算物理节点的权重，并依据计算结果降序排列所有物理节点，依次将权重值大的虚拟节点映射到权重值大的物理节点上；

S3：为每条未映射虚拟链路计算K条候选光路，并计算候选光路的路径权重，优先选择权重值大的候选光路作为该虚拟链路所映射的工作光路，执行工作光路的纤芯频谱分配方法，若虚拟网络的所有虚拟链路映射的工作光路的可靠性都满足对应的虚拟链路的可靠性需求，则输出虚拟链路所映射的工作光路路由纤芯频谱分配方案，否则，转S4；

S4：根据保护光路选择策略为工作光路不满足虚拟链路可靠性需求的虚拟链路映射一条保护光路，联合可靠性和最小空闲频隙消耗方法给保护光路分配频谱资源。如果工作光路联合保护光路的可靠性满足虚拟链路可靠性需求，则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则，阻塞该虚拟网络。

进一步，所述S2具体方法为：

S201：在对虚拟节点的权重进行评估时，主要考虑虚拟节点的计算资源需求、相邻链路的带宽资源需求；

S202：在对物理节点的权重进行评估时，首先计算候选物理节点的精确匹配度，然后再计算候选物理节点的权重，候选物理节点权重不仅考虑候选物理节点的相邻链路上频谱资源的精确匹配度，还考虑候选物理节点的可用计算资源及候选物理节点到已被映射物理节点的距离；

精确匹配度计算公式：

其中，

表示每条虚拟链路的带宽需求，

为待映射虚拟节点n^v邻接的所有虚拟链路所需求的总的频谱资源，

为候选物理节点n^s相邻链路l^s上所有满足虚拟链路l^v所需带宽的空闲频谱块的总频隙数，ad(n^v)和ad(n^s)分别为虚拟节点和物理节点的相邻链路集合。

进一步，所述S3具体方法为：

S301：在映射虚拟链路时，为每条未映射虚拟链路计算K条候选光路，根据工作光路权重公式对所有候选光路降序排序并保存在集合W＝{W₁,W₂,...,W_i...W_K}，优先选择i＝1的W_i光路为虚拟链路的预映射光路，若W_i的纤芯频谱分配失败，依次遍历W集合中的所有光路；

工作光路权重公式：

该式中，

为物理链路l的可靠性，W表示虚拟链路映射的工作光路集合，

为链路l的纤芯c上所有空闲频谱块的总频隙数，N_c和F分别为物理链路的纤芯数、每根纤芯的总频隙数，N_l为候选光路的总链路数，α为调节因子，其值为1。

S302：在确定虚拟链路映射的工作光路后，根据以下公式判断虚拟链路映射的工作光路的可靠性是否满足对应的虚拟链路的可靠性需求，若满足则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则为工作光路不满足虚拟链路可靠性需求的虚拟链路映射一条保护光路；

工作光路可靠性公式：

可靠性判决公式：

其中，R_p表示光路的可靠性，

表示虚拟链路的可靠性需求；

S303：在W_i光路上分配纤芯与频谱时，根据纤芯选择算法确定W_i上的纤芯c，并在其工作区上搜寻满足虚拟链路带宽需求的可用频谱块，加入到集合B，若B为空，再搜寻纤芯c的共享保护区，若B仍为空，再遍历其他纤芯，判断B是否为空，若是依次遍历其他工作光路，一旦B不为空立即停止搜寻，并计算B中的每个频谱块被虚拟链路预占用后纤芯c的频谱整合因子，选择频谱整合因子大的频谱块分配给虚拟链路所映射的工作光路；

频谱整合因子公式：

其中，

为物理光路p上纤芯c的频谱连贯度，

表示纤芯c上与预分配频隙有相同频隙号且被占用的频隙数总和，Nu表示候选光路的邻接链路总数。

进一步，所述S4具体方法为：

S401：根据保护光路权重公式对所有候选保护光路降序排序并保存在集合P＝{P₁,P₂,...,P_j...P_K}中，优先选择j＝1的P_j光路为虚拟链路的预映射光路，若P_j的纤芯频谱分配失败，依次遍历P集合中所有光路；

保护光路权重公式：

其中，N_c、N_l和F代表的含义均与工作光路权重公式，

表示链路l上纤芯c的权重，β为调节因子，其值为1；

S402：在P_j光路上分配纤芯与频谱时，先后在纤芯c的共享保护区、纤芯c的工作区、其他纤芯以及其他保护光路上搜寻可用频谱块，一旦找到立即停止搜寻，若存在满足虚拟链路带宽需求的可用频谱块，按消耗空闲频隙数从小到大排序，轮询每个可用频谱块，计算当前频谱块被预占用后虚拟链路以及所有共享该频谱块的虚拟链路所映射保护光路的可靠性，当所有保护光路满足其对应虚拟链路的可靠性要求，则在当前频谱块上进行保护带宽分配。

S403：在分配保护带宽时，根据以下公式判断工作光路与保护光路的联合光路可靠性是否满足虚拟链路可靠性需求，若是，则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则，阻塞该虚拟网络；

联合光路可靠性公式：

其中，P表示虚拟链路映射的保护光路集合，N为与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路数，若没有与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路，N为1。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，在节点映射时，设计了有效的物理节点权重评估准则，将虚拟节点映射到距离其他已被映射物理节点较近且邻接链路频谱资源充足的物理节点上；在链路映射时，设计了联合考虑频谱资源和可靠性的工作光路选择策略，优先选择可用频谱资源多的工作光路以均衡网络负载，并设计了提高保护带宽共享度的保护光路选择策略；同时，为了进一步提高保护带宽共享的概率，采用频谱分区方法，设计基于频谱整合因子感知的工作光路频谱分配方法，优先选择虚拟链路预映射后频谱整合因子值大的频谱块分配给虚拟链路，从而明显提高了虚拟光网络请求接受率，降低了带宽阻塞率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法总流程图；

图2工作光路和保护光路选择策略示意图；

图3频谱分区示意图；

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面将结合附图1，对本发明的实施方式进行详细的描述，具体流程可分为以下几个步骤：

输入：空分复用弹性光网络和虚拟光网络请求；

输出：虚拟光网络请求的路由频谱纤芯分配方案；

步骤1：记录虚拟光网络请求的节点数N和链路数LV，且相应的初始值n和lv均设置为1。根据公式(1)和(2)分别评估虚拟和物理节点的权重，并根据评估结果对虚拟和物理节点按非升序排序，结果分别为V＝{vn₁,vn₂,...,vn_n...vn_N}和S＝{sn₁,sn₂,...,sn_m...sn_M}；

步骤2：判断vn_n的计算资源是否不大于sn_m的计算资源，若是则将节点vn_n映射到节点sn_m上，转至步骤3；否则，m＝m+1，重复该步骤，若m＞M，阻塞虚拟光网络请求；

步骤3：更新n为n+1,判断n是否大于N，若是则转到步骤4；否则，根据公式(2)对物理节点非升序排序，执行步骤2；

步骤4：使用Dijkstra算法为虚拟链路lv计算K条最少跳光路，根据公式(4)对所有候选光路降序排序并保存到集合W＝{W₁,W₂,...,W_i...W_K}中，令W_i光路为lv的预映射光路并计算其可靠性，W_i光路中的i初始值为1，若W_i光路的实际可靠性≥虚拟链路的可靠性需求，则转到步骤7；否则，选W_i为lv的工作光路，启动工作光路的纤芯频谱分配方法，然后转到步骤8；

步骤5：若i＞K，则阻塞虚拟光网络请求；否则转步骤6；

步骤6：若W_i光路的实际可靠性≥虚拟链路的可靠性需求，则转步骤7；否则选W_i为lv的工作光路，启动工作光路的纤芯频谱分配方法，然后转到步骤9；

步骤7：根据纤芯选择算法确定W_i上的纤芯c，并在其工作区上搜寻满足lv带宽需求的可用频谱块，加入到集合B，若B为空，再搜寻纤芯c的共享保护区，若B仍为空，再遍历其他纤芯，判断B是否为空，若是i＝i+1，转步骤5；否则，转步骤8；

步骤8：调用公式(13)计算B中的每个频谱块被lv预占用后纤芯c的频谱整合因子，选择频谱整合因子大的频谱块分配给lv映射的工作光路，转步骤12；

步骤9：为lv计算K条与其工作光路不相交的保护光路，根据公式(8)对保护光路降序排序并保存到集合P＝{P₁,P₂,...,P_j...P_K}中，选择P_j作为lv预映射保护光路，P_j光路中的j初始值为1，转步骤10；

步骤10：检查P_j上的频谱使用情况，首先在纤芯的共享保护区上搜寻满足lv带宽需求的可用频谱块，若未找到则在工作区上搜寻，若存在满足lv带宽需求的可用频谱块，按消耗空闲频隙数从小到大排序，转步骤11；否则，j＝j+1，转步骤12；

步骤11：轮询每个可用频谱块，计算当前频谱块被预占用后lv以及所有共享该频谱块的虚拟链路所映射保护光路的可靠性，若所有保护光路满足其对应虚拟链路的可靠性要求，则在当前频谱块上进行保护带宽分配；否则，j＝j+1，转步骤12；

步骤12：若j＞K，则阻塞虚拟光网络请求；否则转步骤10；

步骤13：若lv＞LV，算法结束；否则，lv＝lv+1，转步骤4。

本发明提供的一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，在虚拟节点映射时，本发明对虚拟节点的权重进行综合评估，优先映射虚拟节点权重评估值大的虚拟节点。虚拟节点的评估准则定义如下：

公式(1)中，c^v表示每个虚拟节点n^v的计算资源需求，

表示每条虚拟链路的带宽需求，ad(n^v)为n^v的相邻链路集合。由该式可知，资源需求大的虚拟节点的NW(n^v)值越大，越被优先映射，从而使节点映射和后续的链路映射更容易成功。

接下来，本发明需要对物理节点的资源进行评估。为了实现对物理节点的精确评估，设计出物理节点权重n^s的评估准则NW(n^s)如下：

公式(2)中，c^s表示每个物理节点n^s的可用计算资源，AMR_s表示候选物理节点的相邻链路上频谱资源的精确匹配度，其值由公式(3)计算出，其值越大表明候选物理节点n^s相邻链路上满足预映射虚拟节点邻接虚拟链路所需带宽的空闲频谱块越多，候选物理节点n^s越应该被优先选择；hop(n^s,n′)表示n^s到n′最少跳光路的跳数，其值越小表示候选物理节点到已被映射物理节点的距离越近；Ne(n^v)为n^v的邻接节点所映射的物理节点集，

为待映射虚拟节点邻接的所有虚拟链路所需求的总的频谱资源，

为候选物理节点相邻链路l^s上所有满足虚拟链路l^v所需带宽的空闲频谱块的总频隙数，ad(n^s)为物理节点的相邻链路集合。

由式(2)和式(3)中可以得出，具有较小的

值和较大的AMR_s、c^s值的候选物理节点不仅拥有更丰富的资源，而且到其他已被映射物理节点的距离越近，越有优先权被虚拟节点选择。因此，本发明依次将NW(n^v)值大的虚拟节点映射到NW(n^s)值大的物理节点上，可以大大提高节点和链路映射的成功率。

在所有虚拟节点全部映射成功后，紧接着进行链路映射。在对候选的物理光路进行评估时，综合考虑物理光路的频谱资源和可靠性，定义工作光路的路径权重公式如下：

式(4)中，

为链路l的纤芯c上所有空闲频谱块的总频隙数，

为物理链路的可靠性，N_c和F分别为物理链路的纤芯数、每根纤芯的总频隙数，N_l为候选光路的总链路数，α为调节因子，其值为1。

在为虚拟链路分配工作光路时，总是优先将虚拟链路映射到W_p值最高的光路上，以至于提高虚拟链路映射成功率同时获得光路的高可靠性。在概率保护策略中，大多数情况不需要配置保护光路，候选工作光路的可靠性通过公式(5)计算，当工作光路不满足虚拟链路的可靠性需求时，则需要配置一条保护光路，并且保护光路采用共享路径保护策略，所以配置保护光路后总的光路可靠性为公式(6)所示，最后通过公式(7)评估光路的可靠性是否满足虚拟链路的可靠性需求。

式(5)-(7)中，R_p表示光路的可靠性，

表示虚拟链路的可靠性需求，W和P分别表示虚拟链路映射的工作光路集合和保护光路集合，N为与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路数，若没有与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路，N为1。

以附图2为例说明虚拟链路映射时工作和保护光路的选择，假设虚拟链路2-3的候选光路为B-C和B-G-C，根据公式(4)评估所有光路的W_p值，为了简化过程，这里假设候选光路的W_p值分别为0.8、0.6，则优先选择B-C，通过式(5)计算其可靠性为0.9965，满足虚拟链路的可靠性需求，则不需要为虚拟链路2-3配置保护光路，然后启动工作光路纤芯频谱分配方法，在光路B-C上为虚拟链路分配纤芯与频谱；虚拟链路1-2的候选光路分别为B-A-E和B-G-E，类似的，假设其W_p值分别为0.9、0.7，则优先选择光路B-A-E，可靠性依次为0.991、0.99，均不满足虚拟链路的可靠性需求，需要为虚拟链路1-2配置保护光路，因此，虚拟链路1-2选择B-A-E作为其工作光路，B-G-E作为其保护光路，假设与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路数为3，通过公式(6)计算虚拟链路1-2的工作和保护光路的联合可靠性为0.994，满足虚拟链路1-2的可靠性需求，最终确定虚拟链路1-2的工作光路和保护光路分别为B-A-E和B-G-E。

为了节省保护资源，本发明采用共享路径保护方法为虚拟链路提供保护，设计了区分保护光路上共享频谱块大小的保护光路的路径权重公式，其定义如式(8)所示，通过该权重公式对候选保护光路进行排序，优先将虚拟链路映射到权重值较高的保护光路上。

在式(8)-(10)中，N_c、N_l和F代表的含义均与式(4)相同；f为网络中所有虚拟光网络请求的最小带宽需求，size_m为第m个可共享频谱块的大小，b_m表示第m个可共享频谱块的权重值，M表示纤芯c上的总的可共享频谱块数，

表示链路l上纤芯c的权重，β为调节因子，其值为1。

当确定虚拟链路预映射的候选光路后，采用纤芯优先级排序算法选择相应的纤芯。为了使保护资源分布更加集中，可以有更大概率被更多的虚拟光网络请求共享，引入频谱分区思想，如附图3所示，将整个频谱区域划分成工作区和共享保护区。附图3(a)为传统的未采用频谱分区的频谱分配结果，附图3(b)为本发明所提出的采用频谱分区的频谱分配结果，可以看出使用频谱分区后，共享保护带宽更加集中，增加了保护带宽被共享的机会。本发明在为工作光路分配频谱时优先使用工作区的频谱资源，相应地，优先使用共享保护区的频谱资源为保护光路分配频谱。值得注意的是，当工作区或共享保护区的频谱资源不足时，可以占用共享保护区或工作区的频谱资源。

本发明在频谱分区的基础上，提出一种基于频谱整合因子的工作光路频谱分配方法，在为工作光路分配频谱块时，不仅考虑虚拟链路预映射后候选光路的频谱碎片，而且考虑与候选光路的所有邻接链路的频谱使用情况，优先选择使物理光路以及邻接链路的频谱资源更加整合的频谱块。保护光路的频谱分配采用基于最小空闲频隙消耗的共享路径保护方法。定义纤芯c的频谱整合因子MF_c如下：

式(11)-(13)中，|B|为物理链路l纤芯c上的可用频谱块数；λ_j是布尔变量，若纤芯c上第j个频隙是空闲的，其值为1，否则为0；

和

分别为物理链路l和物理光路p上纤芯c的频谱连贯度，它们的值越大表明纤芯c上的频谱资源越连贯。

表示纤芯c上与预分配频隙有相同频隙号且被占用的频隙数总和，Nu表示候选光路的邻接链路总数。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：对空分复用弹性光网络中物理节点的计算资源、物理链路可靠性以及链路上频谱资源初始化，并输入虚拟网络请求的虚拟节点计算资源需求、虚拟链路带宽需求、虚拟链路可靠性需求，将频谱等分成两个区域，低频段为工作区，高频段为共享保护区；

S2：根据虚拟节点权重公式计算虚拟节点的权重，并依据计算结果降序排列所有虚拟节点，根据物理节点权重公式计算物理节点的权重，并依据计算结果降序排列所有物理节点，依次将权重值大的虚拟节点映射到权重值大的物理节点上；

S3：为每条未映射虚拟链路计算K条候选光路，并计算候选光路的路径权重，优先选择权重值大的候选光路作为该虚拟链路所映射的工作光路，执行工作光路的纤芯频谱分配方法。若虚拟网络的所有虚拟链路映射的工作光路的可靠性都满足对应的虚拟链路的可靠性需求，则输出虚拟链路所映射的工作光路路由纤芯频谱分配方案，否则，转S4；

S4：根据保护光路选择策略为工作光路不满足虚拟链路可靠性需求的虚拟链路映射一条保护光路，联合可靠性和最小空闲频隙消耗方法给保护光路分配频谱资源。如果工作光路联合保护光路的可靠性满足虚拟链路可靠性需求，则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则，阻塞该虚拟网络。

2.如权利要求1所述的一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，其特征在于：所述S2具体方法为：

S201：在对虚拟节点的权重进行评估时，主要考虑虚拟节点的计算资源需求、相邻链路的带宽资源需求；

S202：在对物理节点的权重进行评估时，首先计算候选物理节点的精确匹配度，然后再计算候选物理节点的权重，候选物理节点权重不仅考虑候选物理节点的相邻链路上频谱资源的精确匹配度，还考虑候选物理节点的可用计算资源及候选物理节点到已被映射物理节点的距离；

精确匹配度计算公式：

其中，B_l ^v表示每条虚拟链路的带宽需求，

为待映射虚拟节点n^v邻接的所有虚拟链路所需求的总的频谱资源，

为候选物理节点n^s相邻链路l^s上所有满足虚拟链路l^v所需带宽的空闲频谱块的总频隙数，ad(n^v)和ad(n^s)分别为虚拟节点和物理节点的相邻链路集合。

3.如权利要求1所述的一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，其特征在于：所述S3具体方法为：

S301：在映射虚拟链路时，为每条未映射虚拟链路计算K条候选光路，根据工作光路权重公式对所有候选光路降序排序并保存在集合W＝{W₁,W₂,...,W_i...W_K}，优先选择i＝1的W_i光路为虚拟链路的预映射光路，若W_i的纤芯频谱分配失败，依次遍历W集合中的所有光路；

工作光路权重公式：

该式中，

为物理链路l的可靠性，W表示虚拟链路映射的工作光路集合，

为链路l的纤芯c上所有空闲频谱块的总频隙数，N_c和F分别为物理链路的纤芯数、每根纤芯的总频隙数，N_l为候选光路的总链路数，α为调节因子，其值为1。

S302：在确定虚拟链路映射的工作光路后，根据以下公式判断虚拟链路映射的工作光路的可靠性是否满足对应的虚拟链路的可靠性需求，若满足则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则为工作光路不满足虚拟链路可靠性需求的虚拟链路映射一条保护光路；

工作光路可靠性公式：

可靠性判决公式：

其中，R_p表示光路的可靠性，

表示虚拟链路的可靠性需求；

S303：在W_i光路上分配纤芯与频谱时，根据纤芯选择算法确定W_i上的纤芯c，并在其工作区上搜寻满足虚拟链路带宽需求的可用频谱块，加入到集合B，若B为空，再搜寻纤芯c的共享保护区，若B仍为空，再遍历其他纤芯，判断B是否为空，若是依次遍历其他工作光路，一旦B不为空立即停止搜寻，并计算B中的每个频谱块被虚拟链路预占用后纤芯c的频谱整合因子，选择频谱整合因子大的频谱块分配给虚拟链路所映射的工作光路；

频谱整合因子公式：

其中，

为物理光路p上纤芯c的频谱连贯度，

表示纤芯c上与预分配频隙有相同频隙号且被占用的频隙数总和，Nu表示候选光路的邻接链路总数。

4.如权利要求1所述的一种面向业务可靠性的高效虚拟光网络生存性映射方法，其特征在于：所述S4具体方法为：

S401：根据保护光路权重公式对所有候选保护光路降序排序并保存在集合P＝{P₁,P₂,...,P_j...P_K}中，优先选择j＝1的P_j光路为虚拟链路的预映射光路，若P_j的纤芯频谱分配失败，依次遍历P集合中所有光路；

保护光路权重公式：

其中，N_c、N_l和F代表的含义均与工作光路权重公式，

表示链路l上纤芯c的权重，β为调节因子，其值为1；

S402：在P_j光路上分配纤芯与频谱时，先后在纤芯c的共享保护区、纤芯c的工作区、其他纤芯以及其他保护光路上搜寻可用频谱块，一旦找到立即停止搜寻，若存在满足虚拟链路带宽需求的可用频谱块，按消耗空闲频隙数从小到大排序，轮询每个可用频谱块，计算当前频谱块被预占用后虚拟链路以及所有共享该频谱块的虚拟链路所映射保护光路的可靠性，当所有保护光路满足其对应虚拟链路的可靠性要求，则在当前频谱块上进行保护带宽分配。

S403：在分配保护带宽时，根据以下公式判断工作光路与保护光路的联合光路可靠性是否满足虚拟链路可靠性需求，若是，则输出虚拟链路的保护光路路由纤芯频谱分配方案，否则，阻塞该虚拟网络；

联合光路可靠性公式：

其中，P表示虚拟链路映射的保护光路集合，N为与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路数，若没有与当前虚拟链路竞争保护资源的虚拟链路，N为1。

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