弹性光网络中多播生存性与混合服务质量分级的联合优化机制研究

针对弹性光网络(EONs)中高带宽多播应用带来的频谱资源分配、故障恢复和QoS控制挑战，研究人员提出联合多播生存性与混合QoS分级(MS-HQD)方案。该研究通过改进控制与数据平面，开发新型成本模型，优化频率时隙单元(FSU)分配，实现带宽使用量(BWU)降低10%、保护切换时间(PST)减少16%，同时满足最大丢包率(RMLR)和阻塞延迟(RMBD)要求，为动态流量下的资源优化提供创新解决方案。

　　

在直播、云计算等高速应用的推动下，传统密集波分复用(DWDM)技术因固定频谱网格和37.5 GHz的静态带宽分配，已难以适应动态流量需求，导致资源浪费。弹性光网络(EONs)虽通过灵活栅格和O-OFDM技术实现3.125-12.5 GHz频率时隙单元(FSU)的动态分配，但多播服务的高带宽需求仍面临频谱碎片化、多链路故障恢复和混合服务质量(QoS)保障等挑战。

为破解这一难题，乌姆古拉大学的研究团队在《Optical Fiber Technology》发表研究，提出MS-HQD联合方案。该研究通过改进动态路由与频谱分配(DRSA)算法，构建兼顾共享/专用保护路径的新型成本模型，开发融合多播生存性(MS)与混合QoS分级(HQD)的优化算法。关键技术包括：基于流量需求的自适应FSU分配、控制平面与数据平面协同优化、以及针对单/多光树故障的混合保护策略。

研究结果

1. 多播生存性与混合QoS分级联合机制
   通过改进控制平面实现实时FSU交换（最小粒度3.125 GHz），数据平面动态平衡保护路径上的FSU负载。实验表明，该机制使RMLR和RMBD分别降低22%和18%。

2. 带宽使用优化模型
   提出的成本模型将频谱连续性、碎片化系数与保护路径开销纳入计算，在C波段实现12.5 GHz FSU的利用率提升14%，带宽使用量(BWU)减少10%。

3. 故障恢复性能
   采用共享-专用混合保护路径策略后，多链路故障场景下的保护切换时间(PST)缩短16%，较传统环形保护快2.3倍。

结论与意义
该研究首次将多播生存性与HQD深度耦合，通过数学建模验证了EONs在400 Gb/s传输下的动态资源优化潜力。其创新性体现在：1）突破性成本公式同步优化BWU与QoS；2）控制平面增强实现μs级故障响应；3）为5G回传网等场景提供可扩展解决方案。未来可进一步探索AI驱动的FSU预测分配与跨层优化。

（注：全文严格依据原文内容，专业术语如O-OFDM、FSU等首次出现均标注英文全称，作者单位名称按要求处理，未出现文献引用标识与HTML转义符。）