CN115914890A - 边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹性光网络技术领域，公开一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法与系统，方法包括：构建并初始化边缘云计算弹性光网络模型，产生连接请求并根据最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类；建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数，对候选路径进行优先级排序；结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功建立连接请求；系统包括网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块和频谱资源分配模块。本发明可以在网络中有巨大连接请求到达时有效提升网络的资源利用率，降低网络的阻塞率。

Description

边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法与系统

技术领域

本发明涉及弹性光网络技术领域，尤其是指一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法与系统。

背景技术

在弹性光网络(Elastic Optical Networks)中，光纤频谱资源由固定频谱宽度的连续频谱隙组成。然而，随着数据迁移和云计算等数据中心应用的出现，原有的灵活频谱资源分配方法明显不足。随着如今网络的快速发展，带宽需求日益增加，连接请求的数量也呈指数型增长，当在短时间内网络中存在大量即时预留连接请求与提前预留连接请求时，通过网络资源分配方法对频谱资源的合理分配也变得愈发重要。

如今，智能手机的全面普及，使得移动数据在互联网总流量中占据了相当大的比例。新的应用程序，如云计算、视频点播和在线游戏，都导致了在线信息的爆炸式增长，其中包含大量内容和极高的网络流量。如何将这些连接请求进行有效分类并进行处理，使弹性光网络更加高效。根据不同连接请求对计算资源分配的紧迫性的需求，可以对连接请求进行分类，分为提前预留连接请求和即时预留连接请求。根据边缘云计算网络的优势，可以实行更加合理的网络资源分配。在提前预留连接请求当中，最大容忍延迟时间的大小反映了提前预留连接请求对于频谱资源分配的紧急程度。所以对于提前预留连接请求，通过利用边缘云计算网络中较高的计算能力，以及存储能力，分配网络中存在的频谱资源，并在最大容忍延迟时间之前分配给提前预留连接请求，就可以极大改善网络中因短时间激增的连接请求到达而造成的高阻塞率以及低频谱利用率的情况。

路由和频谱分配问题是弹性光网络的核心问题，现有的传统网络模型中已经存在一些用于在弹性光网络中规划和供应的路由、调制和频谱分配方法。然而，这些大部分路由和频谱分配方法，因为受制于传统网络中缺乏较高的计算能力以及节点存储能力，没有考虑如何处理大量集中的、可容忍的低延迟连接请求，仅仅考虑了处理大量即时预留连接请求时的情况，即连接请求到达时就立即为其分配频谱资源。然而，这些连接请求并不需要在到达时就立即被服务，并占用频谱资源，这样也造成了频谱资源的浪费。所以，根据不同连接请求的最大容忍延时可以继续将提前预留类连接请求进一步划分。根据不同连接请求的这一特性，可以在边缘云计算弹性光网络中做出中更合理的网络资源分配。

传统的弹性光网络在处理大量不同类型的连接请求时，在为连接请求分配频谱资源方面展现出了局限性。大部分现有的网络在满足处理大量连接请求的同时，无法保证可容忍的低延迟服务。随着边缘云计算和数据中心的快速发展，提高弹性光网络的频谱利用率和传输效率变得越来越重要。为了提高网络性能，可以将边缘云计算与弹性光网络结合起来，提供更可靠、更高效的网络服务质量。在边缘云计算网络中，连接请求可以被卸载到边缘计算网络，以减少中心网络的计算压力。另一方面，边缘云计算网络具有较高的计算能力和适度的响应时间，可以满足连接请求的低延迟要求。这些初始延迟容忍度为零的连接请求称为即时预留连接请求，因为它们在到达后就需要被立即提供连接服务，如果网络此时没有足够的频谱资源可用，则连接请求立即被阻塞。另一种连接请求是提前预留连接请求，这些提前预留连接请求，在建立连接期间允许一定的初始延迟，只要在最大容忍延时之前分配频谱资源即可。但是，当面临巨大连接请求到达时，现有技术无法根据紧急性等不同连接请求类型来制定合理的频谱资源分配计划，从而导致发生高阻塞，影响网络资源利用率和网络性能。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法与系统，可以在网络中有巨大连接请求到达时有效提升网络的资源利用率，降低网络的阻塞率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，包括：

构建并初始化边缘云计算弹性光网络模型，产生连接请求，根据连接请求的最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类；

建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数，对候选路径进行优先级排序；

结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。

在本发明的一个实施例中，所述边缘云计算弹性光网络模型为：G(N_e,N_c,N_o,E,D_st,S)，其中，N_e、N_c、N_o分别代表网络中边缘节点、云节点、光交换节点的集合，E代表光纤链路，S表示每条光纤链路中可用的频谱隙数量，D_st由集合N_e、N_c、N_o中每对相邻节点之间的一组物理距离组成。

在本发明的一个实施例中，所述连接请求CR中的每个连接请求为CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)，其中，s表示连接请求的源节点，d表示连接请求的目的节点，C代表连接请求容量大小，t_a是连接请求的到达时间，td_max是连接请求的最大容忍延迟时间，H_t是连接请求的保持时间。

在本发明的一个实施例中，所述所需频谱隙个数N_S的计算方法为：

其中，C代表连接请求容量大小，F是根据路径确定的调制等级，C_slot是对应调制等级下单个频谱隙的带宽容量，GB是保护带宽的频谱隙数量。

在本发明的一个实施例中，所述对候选路径进行优先级排序，具体为：

将该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数和每条候选路径上的节点数相乘，按乘积结果的从小到大对候选传输路径进行优先级排序。

在本发明的一个实施例中，所述结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数时，如果在所有候选路径上都没有可用的空闲的所需频谱隙个数，则通过边缘节点、云节点的存储和计算能力先分配当前网络中其他连接请求所需求的频谱资源，在被缓存业务的最大容忍时间内再查找候选传输路径上是否有其他连接请求到期而释放的空闲的频谱资源。

在本发明的一个实施例中，所述根据连接请求的最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类，具体为：

将连接请求的最大容忍延迟时间为0的连接请求作为即时预约连接请求，将连接请求的最大容忍延迟时间不为0的连接请求作为提前预约连接请求。

在本发明的一个实施例中，所述根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，具体为：

S1：按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行S2；

S2：判断该连接请求的类型，若该连接请求为即时预留连接请求，则将该连接请求判为阻塞；若该连接请求为提前预留连接请求，则执行S3；

S3：经过等待时间后，按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行S4；

S4：执行S3，直达经过的等待时间总长达到连接请求的最大容忍延迟时间停止查找，将该连接请求判为阻塞。

本发明还提供了一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配系统，包括网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块和频谱资源分配模块，

所述网络初始化模块获取网络拓扑信息，初始化边缘云计算弹性光网络参数；

所述连接请求生成模块随机选择连接请求的源节点和目的节点，产生连接请求；

所述频谱资源计算模块建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数；

所述频谱资源分配模块对候选路径进行优先级排序，结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。

在本发明的一个实施例中，还包括资源释放模块和网络状态监控模块，

所述资源释放模块在连接请求成功传输后，释放工作路径占用的频谱资源，释放处理连接请求的边缘计算服务器的计算资源，清除连接请求建立的工作路径信息；

所述网络状态监控模块对实时监测所述网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块、频谱资源分配模块和资源释放模块的工作状态，获取连接请求建立成功或网络发生阻塞的实时状态。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明通过按紧急程度对连接请求进行分类，并结合通过建立候选传输路径计算出的连接请求的所需频谱隙个数和边缘云计算分配频谱隙资源，可以在网络中有巨大连接请求到达时有效提升网络的资源利用率，降低网络的阻塞率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明方法的流程图，

图2是本发明实施例中方法的具体流程图，

图3是本发明系统的结构框图，

图4是本发明实施例中的NSFNet网络拓扑结构图，

图5是本发明实施例中处理即时预留连接请求CR₁时链路频谱占用状态示意图，

图6是本发明实施例中处理提前预留连接请求CR₂时链路频谱占用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-2所示，本发明公开了一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，对于提前预留连接请求来说，带有不同的最大容忍延迟时间也表示着该连接请求获得网络资源分配的优先程度。首先，生成带有不同最大容忍延时的连接请求，最大容忍延时为0的连接请求时即时预留连接请求，最大容忍延时不为0的连接请求为提前预留连接请求。用K条最短路径算法，为每个连接请求建立工作路径，找到每条链路上的可用频隙范围，再根据到达时间分配频谱资源，如果连接请求被阻塞，则对具有最大容忍延时的提前预留连接请求进行二次分配。具体包括以下步骤：

步骤1：构建并初始化边缘云计算弹性光网络模型；所述边缘云计算弹性光网络模型为G(N_e,N_c,N_o,E,D_st,S)，其中，N_e、N_c、N_o分别代表网络中边缘节点、云节点、光交换节点的集合，E代表一组光纤链路，S表示每条光纤链路中可用的频谱隙数量，D_st由集合N_e、N_c、N_o中每对相邻节点之间的一组物理距离组成；例如，D_st(i,j)是网络中节点i和节点j之间的实际距离。

步骤2：产生一组连接请求；当不考虑可容忍的延迟时间时，指定网络根据到达时间大小运行。根据连接请求的最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类。

步骤2-1：连接请求CR中的每个连接请求为CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)，其中，s表示连接请求的源节点，d表示连接请求的目的节点，C代表连接请求容量大小，t_a是连接请求的到达时间，td_max是连接请求的最大容忍延迟时间，H_t是连接请求的保持时间。连接请求到达时间遵循泊松过程，连接请求保持时间遵循负指数分布。对于每个即时预留连接请求，它们的最大容忍延迟时间均为0，对于每个提前预留连接请求在合理范围时间内均匀产生最大容忍延迟时间。

步骤2-2：将连接请求的最大容忍延迟时间为0、即连接请求一经到达就要处理的连接请求作为即时预约连接请求，将连接请求的最大容忍延迟时间不为0、即连接请求到达不需要立即处理的连接请求作为提前预约连接请求。通过感知不同连接请求的最大容忍延迟时间，来判断连接请求对于频谱资源分配的紧急性，并进行更加合理的网络资源分配，在阻塞率以及频谱占用率方面实现了较好的网络性能提升。

步骤3：建立连接请求的候选传输路径集合，本实施例中，当某个连接请求CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)∈CR到达时，使用K条最短路径算法选择K条从源节点s到目的节点d的可用候选路径。

步骤4：计算该连接请求在候选传输路径集合中的每条候选路径上的所需频谱隙个数，对候选路径进行优先级排序。

步骤4-1：判断候候选传输路径集合是否为空，若候选传输路径集合为空表示建路失败，则将该连接请求判为阻塞；若候选传输路径集合不为空表示建路成功，计算该连接请求在候选传输路径集合中的每条候选路径上的所需频谱隙个数N_S为：

其中，C代表连接请求容量大小，F是根据路径确定的调制等级，C_slot是对应调制等级下单个频谱隙的带宽容量，GB是保护带宽的频谱隙数量。单个频谱隙的带宽容量可以表示为F·C_slotGb/s，对于BPSK、QPSK、8-QAM和16-QAM，F分别为1、2、3和4。对于同一个连接请求选择不同的路由路径，所需的频谱隙数N_S可能不同。因此，在路由与频谱分配问题中，考虑到相邻节点之间的物理距离，根据表1的选取标准为到达连接请求选取的适当调制格式；根据调制格式通过公式(1)计算出N_S。

表1候选路径之间的物理距离和调制格式间的选取标准表

物理距离	选取标准
		传输距离3000KM-6000KM	选用BPSK(M＝1)
传输距离1500KM-3000KM	选用QPSK(M＝2)
		传输距离750KM-1500KM	选用8-QAM(M＝3)
传输距离0KM-750KM	选用16-QAM(M＝4)

步骤4-2：将该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数和每条候选路径上的节点数相乘，按乘积结果的从小到大对候选传输路径进行优先级排序。

步骤5：结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。

在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数时，如果在所有候选路径上都没有可用的空闲的所需频谱隙个数，则通过边缘节点、云节点的存储和计算能力先分配当前网络中其他连接请求所需求的频谱资源，在被缓存业务的最大容忍时间内再查找候选传输路径上是否有其他连接请求到期而释放的空闲的频谱资源。候选路径上的空闲频谱隙需要同时满足频谱一致性和频谱连续性才可用。

步骤5-1：按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行步骤5-2。

步骤5-2：判断该连接请求的类型，若该连接请求为即时预留连接请求，则将该连接请求判为阻塞；若该连接请求为提前预留连接请求，则执行步骤5-3。

步骤5-3：经过等待时间后，按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行步骤5-4；等待时间ts的取值根据实际设定，时长小于连接请求的最大容忍延迟时间td_max。

步骤5-4：执行步骤5-3，直达经过的等待时间总长达到连接请求的最大容忍延迟时间停止查找，将该连接请求判为阻塞。

本发明方法通过在网络边缘处理数据，结合边缘云计算的网络资源分配，可以有效降低巨量连接请求造成的高阻塞，并且改善了传统光网络低频谱利用率的问题。

如图3所示，本发明还公开了一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配系统，包括以下模块：

(1)网络初始化模块：获取网络拓扑信息，初始化边缘云计算弹性光网络参数；初始化光网络链路连接状态、节点计算资源数、网络交换节点数、光纤链路数、每个频谱隙的带宽大小。

(2)连接请求生成模块：随机选择连接请求的源节点和目的节点，产生连接请求；连接请求到达时间遵循泊松过程，连接请求保持时间遵循负指数分布。对于每个即时预留连接请求，它们的最大容忍延迟时间均为0，对于每个提前预留连接请求在合理范围时间内均匀产生最大容忍延迟时间。

(3)频谱资源计算模块：计算模块建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数；所述频谱资源计算模块包括路由计算及调制格式选择模块，所述路由计算及调制格式选择模块使用K条最短路径算法计算出K条备选路径，并存储相应的K条候选路径，先后为连接请求建立路由路径。根据相邻节点之间的物理距离，为每个路由路径选择相应的适当调制格式，所述频谱资源计算模块根据所述调制格式计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数N_S。

(4)频谱资源分配模块：对候选路径进行优先级排序，结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。根据连接请求CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)计算所需的频谱间隙数N_S，在所选择的工作路径中查找满足连接请求所需的频谱资源时，若同时满足频谱连续性与频谱一致性双重约束条件，则成功建立连接请求；若不能同时满足频谱连续性与频谱一致性双重约束条件，则连接请求建立失败。对于即时预留连接请求，无可用频谱资源时，报告连接请求被阻塞。当处理提前预留连接请求时，当前网络暂无足够可用频谱资源可供使用，则缓存该连接请求，并在最大容忍延迟时间内分配发现是否有可用资源分配给提前预留连接请求，若在最大容忍延迟时间分配发现因连接请求释放而产生足够的网络频谱资源，则为提前预留连接请求分配频谱资源。

(5)资源释放模块：在连接请求成功传输后，释放工作路径占用的频谱资源，释放处理连接请求的边缘计算服务器的计算资源，清除连接请求建立的工作路径信息。

(6)网络状态监控模块：对实时监测所述网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块、频谱资源分配模块和资源释放模块的工作状态，获取连接请求建立成功或网络发生阻塞的实时状态。

(7)判决和预警模块：执行各个模块之间的协调功能，以及每个模块是否建立成功的判决与预警功能，完成边缘云计算弹性光网络中路由、频谱分配以及频谱资源分配的目的，提高网络的传输性能。

(8)网络性能评估模块：当所有连接请求都被处理之后，根据整个网络中使用的频谱资源数量情况、连接请求建立成功或网络发生阻塞的状态，评估网络的性能参数。

本发明可以处理网络中短时间内存在大量即时预留连接请求，以及提前预留连接请求，这两种不同类型连接请求时的网络资源分配问题。通过定义连接请求最大容忍延迟时间，来使系统能够感知不同连接请求对于网络频谱资源分配的紧急程度，从而做出更加合理的频谱分配选择。将边缘云计算与传统弹性光网络结合起来，提供更可靠、更高效的网络服务。

本发明通过在网络边缘处理数据，结合边缘云计算的网络资源分配可以有效降低巨量连接请求造成的网络阻塞。

本发明充分利用弹性光网络中边缘节点和云节点的计算能力以及节点存储能力，来处理大量集中的、可容忍的低延迟连接请求。考虑了处理大量即时预留以及提前预留连接请求的情况，避免了有些连接请求并不需要在到达时就立即被服务并占用频谱资源，减少了频谱资源的浪费。

本发明进一步考虑同为提前预留一组连接请求，可以根据具体连接请求的被服务需求不同，连接请求的最大容忍延迟时间也不同，通过连接请求这一特性，可以继续做出更加合理的网络资源分配，进一步提升网络的性能。

为了进一步说明本发明的有益效果，本实施例中在如图4所示的网络拓扑结构中进行实验。图4为网络的NSFNet(具有三级层次结构的广域网络)网络拓扑，图4中链路距离的单位为km，共有14个节点，21条双向链路，光纤链路上的数值表示链路的长度，设定每个频谱隙的带宽为12.5GHz，光纤链路的容量为80个频谱隙。生成连接请求的容量范围C为12.5-200Gb/s，分别使用不同的调制格式。

对于连接请求CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)，设生成连接请求CR1(2,11,100，5.5696,0，62.9133)，K＝3，此连接请求s＝2,d＝11,C＝100Gb/s,t_a＝5.5696,td_max＝0,H_t＝62.9133，已选择工作路径2-5-12-11，选取调制等级F＝2,保护带宽的频谱隙数量为GB＝1，计算所用频谱隙数量为

此连接请求为即时预留连接请求，当连接请求CR1(2,11,100，5.5696,0，62.9133)到达时，所选路径中的频谱占用状态如图5所示，其中灰色表示该频谱隙已被占用，其余空白处代表空闲可用频谱隙。在连接请求到达时刻，网络中没有足够可用的频谱资源，即时预留连接请求CR1(2,11,100，5.5696,0，62.9133)立即阻塞。对于提前预留连接请求CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)，可见对于CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)，除了到达时间t_a、最大容忍延迟时间td_max、以及保持时间H_t，其余参数都与CR1(2,11,100，5.5696,0，62.9133)一致。相对于及时预留连接请求CR1(2,11,100，5.5696,0，62.9133)，当前链路没有可用的频谱资源满足连接请求的连续性与一致性，会导致网络阻塞。然而，对于提前预留连接请求CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)，具有一定的可容忍延迟时间时，可以使用二次分配来完成网络资源的分配，以提高网络处理服务的性能。如图6所示，提前预留连接请求CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)要求5个连续频隙。由于带宽资源不足，无法立即提供连接请求。然后该连接请求并不会立即报告被阻塞，通过网络分配发现在CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)最大容忍延迟时间之前，目前正在占用频谱资源的连接请求会在最大容忍延迟时间之前释放，并产生的足够可用的频谱资源供CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)使用。通过观察路由路径的频谱占用状态，发现t＝t_s+t₁时刻，链路2-5中的预留给CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)的频谱资源释放。在t＝t_s+t₂时刻，链路5-12以及链路12-11的一部分频谱资源也释放。最终在t＝t_s+td_max时刻，链路中可用的频谱资源足够分配给提前预留连接请求CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)，其中t₁＜t₂＜td_max，提前预留连接请求CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)完成再分配。若经过分配发现仍无足够频谱资源可用，则将CR2(2,11,100,6.44382,2.41556,35.9462)报告被阻塞。

本发明考虑了网络资源分配，将服务供应的阻塞概率BP定义如下：

其中，CR_r是第一阶段光纤链路上频谱资源不足导致的阻塞连接请求数，CR_s是在第二阶段重新分配网络资源的成功连接请求数，CR是所有连接请求的总数。将实验中得到的阻塞概率BP与无业务类型感知以及二次分配的传统方法得到的阻塞概率BP进行对比，本发明获得了更低的阻塞率和更高的频谱占用率，证明了本发明的有益效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于，包括：

构建并初始化边缘云计算弹性光网络模型，产生连接请求，根据连接请求的最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类；

建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数，对候选路径进行优先级排序；

结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。

2.根据权利要求1所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述边缘云计算弹性光网络模型为：G(N_e,N_c,N_o,E,D_st,S)，其中，N_e、N_c、N_o分别代表网络中边缘节点、云节点、光交换节点的集合，E代表光纤链路，S表示每条光纤链路中可用的频谱隙数量，D_st由集合N_e、N_c、N_o中每对相邻节点之间的一组物理距离组成。

3.根据权利要求1所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述连接请求CR中的每个连接请求为CR(s,d,C,t_a,td_max,H_t)，其中，s表示连接请求的源节点，d表示连接请求的目的节点，C代表连接请求容量大小，t_a是连接请求的到达时间，td_max是连接请求的最大容忍延迟时间，H_t是连接请求的保持时间。

4.根据权利要求1所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述所需频谱隙个数N_S的计算方法为：

其中，C代表连接请求容量大小，F是根据路径确定的调制等级，C_slot是对应调制等级下单个频谱隙的带宽容量，GB是保护带宽的频谱隙数量。

5.根据权利要求1所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述对候选路径进行优先级排序，具体为：

将该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数和每条候选路径上的节点数相乘，按乘积结果的从小到大对候选传输路径进行优先级排序。

6.根据权利要求1所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数时，如果在所有候选路径上都没有可用的空闲的所需频谱隙个数，则通过边缘节点、云节点的存储和计算能力先分配当前网络中其他连接请求所需求的频谱资源，在被缓存业务的最大容忍时间内再查找候选传输路径上是否有其他连接请求到期而释放的空闲的频谱资源。

7.根据权利要求1-6任一项所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述根据连接请求的最大容忍延迟时间将连接请求按紧急程度进行分类，具体为：

将连接请求的最大容忍延迟时间为0的连接请求作为即时预约连接请求，将连接请求的最大容忍延迟时间不为0的连接请求作为提前预约连接请求。

8.根据权利要求7所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配方法，其特征在于：所述根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，具体为：

S1：按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行S2；

S2：判断该连接请求的类型，若该连接请求为即时预留连接请求，则将该连接请求判为阻塞；若该连接请求为提前预留连接请求，则执行S3；

S3：经过等待时间后，按优先级顺序查找候选传输路径上是否存在空闲的所需频谱隙个数，若存在，则给该连接请求分配资源，连接建立成功；若不存在，执行S4；

S4：执行S3，直达经过的等待时间总长达到连接请求的最大容忍延迟时间停止查找，将该连接请求判为阻塞。

9.一种边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配系统，其特征在于：包括网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块和频谱资源分配模块，

所述网络初始化模块获取网络拓扑信息，初始化边缘云计算弹性光网络参数；

所述连接请求生成模块随机选择连接请求的源节点和目的节点，产生连接请求；

所述频谱资源计算模块建立连接请求的候选传输路径集合，计算该连接请求在每条候选路径上的所需频谱隙个数；

所述频谱资源分配模块对候选路径进行优先级排序，结合边缘云计算分配网络资源，根据优先级顺序和连接请求的分类类型在候选路径上查找空闲的所需频谱隙个数，查找成功后建立连接请求。

10.根据权利要求9所述的边缘云计算的弹性光网络最大容忍延迟再分配系统，其特征在于：还包括资源释放模块和网络状态监控模块，

所述资源释放模块在连接请求成功传输后，释放工作路径占用的频谱资源，释放处理连接请求的边缘计算服务器的计算资源，清除连接请求建立的工作路径信息；

所述网络状态监控模块对实时监测所述网络初始化模块、连接请求生成模块、频谱资源计算模块、频谱资源分配模块和资源释放模块的工作状态，获取连接请求建立成功或网络发生阻塞的实时状态。

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