半无源光网络中基于频谱与IT资源均衡的任播业务供给优化研究

为解决半无源光网络(semi-FON)升级中任播业务的高效供给问题，研究人员提出IT资源均衡(ITRB)、频谱资源均衡(SRB)及联合均衡(SnITRB)算法。通过动态调配数据中心IT资源与链路频谱资源，显著降低任播请求阻塞率（最高提升100%），为5G/F5G时代高带宽低延迟业务提供低成本网络升级方案。

　　

随着5G和固定5G(F5G)技术的迅猛发展，超高清视频点播、全息通信等新兴应用对聚合网络提出了超高带宽和超低延迟的严苛要求。然而，现有网络架构面临两大痛点：传统光网络升级成本高昂，且任播业务（如边缘云协作）的资源分配效率低下。任播业务的特点是客户端需要动态选择数据中心(DC)作为服务节点，这要求网络同时协调IT资源（计算/存储）和频谱资源的分配，形成复杂的路由-调制-频谱-IT资源联合分配(RMSITA)问题。

针对这一挑战，研究人员创新性地提出半无源光网络(semi-FON)架构，通过混合部署昂贵的可滤波节点(OADM/OXC)与廉价的无源分光器节点，大幅降低网络升级成本。但该架构中任播业务的资源分配尚无系统研究。为此，研究团队开发了三种创新算法：IT资源均衡(ITRB)算法通过动态平衡数据中心间的IT资源负载；频谱资源均衡(SRB)算法优化链路频谱利用率；而频谱与IT资源联合均衡(SnITRB)算法则实现双重资源协同调度。

关键技术包括：建立semi-FON网络模型、设计基于α/β参数的资源权重计算框架、开发阻塞概率动态评估模块。研究采用Python 3.9构建仿真平台，通过对比实验验证算法性能。

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研究溯源显示，semi-FON由传统无源光网络(FON)演进而来。FON虽成本低但存在频谱效率低的缺陷，而semi-FON通过引入部分可滤波节点突破这一限制。

Proposed service provisioning algorithms
算法核心创新在于：ITRB优先选择IT资源充足的数据中心；SRB侧重频谱连续块最大的路径；SnITRB则通过α(IT权重)和β(频谱权重)实现多目标优化。

Performance simulations
仿真结果表明：在IT资源充足时，SnITRB使阻塞概率降低84%-100%；资源不足时仍可实现59%的改善。ITRB效果有限，证实单纯IT均衡难以应对复杂网络状况。

Conclusions
该研究首次系统解决semi-FON中任播业务的资源分配难题，提出的SnITRB算法展现出显著优势。其价值在于：为5G/F5G应用提供经济高效的网络升级路径；建立的RMSITA问题解决框架可扩展至其他光网络场景；α/β参数体系为多目标资源优化提供新思路。研究成果发表于《Optical Fiber Technology》，为未来智能光网络发展奠定重要理论基础。