本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于遺傳算法優(yōu)化組播光森林的能效路由頻譜分配方法。

背景技術(shù)：

隨著視頻點播、云計算、網(wǎng)格計算、視頻會議、直播平臺等點到多點的高帶寬組播業(yè)務(wù)的興起，現(xiàn)有的波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)網(wǎng)絡(luò)面臨巨大的帶寬壓力。WDM網(wǎng)絡(luò)采用固定波長帶寬的分配方式，具有波長通道數(shù)目較長、帶寬利用率低、配置不靈活等特點，難以滿足未來網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量大和高帶寬利用率的要求。彈性光網(wǎng)絡(luò)(Elastic Optical Networks,EONs)采用正交頻分復(fù)用技術(shù)能根據(jù)請求的大小以及光路的長度自適應(yīng)地分配光纖鏈鏈路的頻譜資源，具有較高的頻譜利用率及適配業(yè)務(wù)粒度的帶寬配置靈活性，是廣泛地認(rèn)為是極具前景的下一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在EONs中傳輸組播請求的光路的頻譜分配需滿足頻譜一致性和連續(xù)性的約束，不同的光路傳輸需要不同的頻譜消耗，導(dǎo)致業(yè)務(wù)傳輸?shù)淖枞屎湍芎牟煌Ｔ跇涞墓饴贩绞絺鬏斀M播的性能和代價都比用最短徑傳輸組播的源節(jié)點到每一個目的節(jié)點的多條光路更高。但是，為了保證組播請求到達各目的節(jié)點的性能，在彈性光網(wǎng)絡(luò)中，常要求整棵光樹的各鏈路采用相同的信號調(diào)制等級，且該調(diào)制等級由光樹中源到目的節(jié)點中最長的那條光路確定。因此，當(dāng)光樹中最長路徑與其他路徑的路徑差較大時，會迫使其他短路徑也使用較長路徑需要使用的較低調(diào)制等級的光信號傳輸，使光樹的頻譜效率較低；同時，當(dāng)組播光樹較大或網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時，由于光纖鏈路頻譜碎片的存在，光樹的頻譜分配難以滿足頻譜一致性和連續(xù)性約束，更容易造成組播業(yè)務(wù)因為頻譜分配失敗而被網(wǎng)絡(luò)阻塞。

光森林相對光樹來說，是由多棵子光樹構(gòu)成，各個子光樹較短，覆蓋部分組播的目的節(jié)點，可以選擇更高調(diào)制等級的信號調(diào)制格式以節(jié)約頻隙帶寬，使得光森林比光樹有更高的頻譜分配成功率和頻譜利用率。但多個光子樹實現(xiàn)一個組播請求的傳輸時，子樹之間有些光路是相同的，由于相同鏈路上不同光路占用的頻譜塊是不相同的，產(chǎn)生了相對單一光樹的頻譜分配額外開銷；同時，多子樹傳輸組播時，發(fā)射端會使用多個發(fā)射機造成額外的能耗開銷。因此，組播光樹的森林劃分方式直接影響組播傳輸?shù)念l譜效率和能耗性能，光樹劃分為棵后子光樹構(gòu)建最小代價組播傳輸被很多研究者證實是NP完全問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于遺傳算法優(yōu)化組播光森林的能效路由頻譜分配方法，該方法包括兩部分，一是組播的目的節(jié)點的劃分，即將目的節(jié)點劃分到各棵子光樹；二是求解光森林的各個子光樹的最小代價樹，實現(xiàn)頻譜分配和能耗折中的最小化。同時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中鏈路上資源的空閑情況，設(shè)計了組播的光森林基于功耗最小合并光樹的重配置判決準(zhǔn)則以減少組播分割帶來的能耗額外開銷。將能耗優(yōu)化光路傳播的任播重配置到該業(yè)務(wù)預(yù)留的阻塞率優(yōu)化光路傳輸，實現(xiàn)優(yōu)先降低業(yè)務(wù)阻塞率性能的同時，在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源允許的條件下節(jié)能傳輸，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)的不可再生能耗的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于遺傳算法優(yōu)化組播光森林的能效路由頻譜分配方法，包括以下步驟：

1)首先根據(jù)組播請求計算滿足業(yè)務(wù)需求的源節(jié)點到組播各目的節(jié)點的最短光路徑集合，對集合中各源-目的節(jié)點對的最短光路徑編號，對組播目的節(jié)點進行劃分，設(shè)計遺傳算法的染色體編碼格式表示光森林的目的節(jié)點劃分和光路徑，一條染色體對應(yīng)一個光森林，目的節(jié)點不同劃分和光路徑組合，得到遺傳算法的初始化種群；

2)對種群中的每個光森林個體，根據(jù)光路徑距離選擇最高的信號調(diào)制等級，計算光森林傳輸組播所需的頻隙數(shù)目和發(fā)射機的功耗，采用適應(yīng)度函數(shù)選擇種群中高能效的光森林RMSA(Routing,Modulation and SpectrumAllocation,路由調(diào)制格式和頻譜分配方案)個體方案，實現(xiàn)精英保留策略，淘汰低能效的光森林RMSA方案；

3)對種群中的光森林個體，以一定的概率對2條染色體編碼交叉和變異，得到新的個體，并確定光森林個體的RMSA方案，計算適應(yīng)度函數(shù)值，精英保留能效高的優(yōu)秀個體，淘汰能效差的光森林個體；

4)遺傳算法迭代結(jié)束時輸出能效最高的光森林RMSA方案，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有其他業(yè)務(wù)請求結(jié)束傳輸釋放光路資源時，如果組播傳輸沒有結(jié)束，則在光網(wǎng)絡(luò)中尋找組播的一條最小光樹，并確定光樹的最小RMSA，比較光樹所需的發(fā)射機功耗是否低于最優(yōu)光森林的功耗，如果是，則重配置組播到光樹傳輸，以進一步節(jié)約能耗。

進一步，在步驟1)中，所述設(shè)計遺傳算法的染色體編碼格式包括2部分，染色體長度為組播目的節(jié)點數(shù)目的2倍，前一半的基因位表示光森林的目的節(jié)點劃分，后一半的基因位表示目的節(jié)點對應(yīng)的光路徑，一條染色體對應(yīng)組播的一個光森林，目的節(jié)點劃分?jǐn)?shù)就是光森林中子樹數(shù)目。

進一步，在步驟2)中，根據(jù)光森林中每個子光樹的最長路徑約束確定最高的傳輸信號調(diào)制等級，根據(jù)調(diào)制等級和路徑段數(shù)，計算子光樹所需分配的最小頻隙數(shù)目和光發(fā)射機的功率；適應(yīng)度函數(shù)是折中計算光森林中各子光樹消耗的頻隙總和與折中的發(fā)射機功耗總和，適應(yīng)度函數(shù)值越小，反映光森林的頻譜功耗越小，能效越高，是組播的優(yōu)秀光森林個體。

進一步，在步驟3)中，根據(jù)光森林的染色體編碼結(jié)構(gòu)，前一半基因位對應(yīng)組播目的節(jié)點的劃分，當(dāng)前一半的某個基因位以一定的概率交叉或變異時，染色體編碼結(jié)構(gòu)的后一半基因位對應(yīng)目的節(jié)點的光路徑，則后一半對應(yīng)的基因位要相應(yīng)的交叉或變異，以避免產(chǎn)生無效的新染色體。

進一步，該方法具體包括以下步驟：

初始化：輸入彈性光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆肎(V，E，F(xiàn)S)表示，其中V表示節(jié)點集合，E表示光纖鏈路集合，F(xiàn)S(Frequency Slot，頻隙)表示每條鏈路上的子載波集合；

步驟1：計算組播r(s，D，bw)的前K條最短光路徑并編順序號，新到達的組播請求r(s，D，bw)中，s為源節(jié)點，bw為業(yè)務(wù)傳輸?shù)膸捤俾剩珼為目的節(jié)點集合，|D|表示組播目的節(jié)點個數(shù)；計算光網(wǎng)絡(luò)中組播請求r的源節(jié)點s到D中每一個目的節(jié)點之間的前K(K大于等于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞钠骄?jié)點度數(shù))條最短光路徑，并對每個源-目的節(jié)點對的光路徑編號，設(shè)置迭代次數(shù)N，初始化迭代變量it＝1；

步驟2：構(gòu)造組播路由的染色體和初始化種群，從組播的源節(jié)點到每一目的節(jié)點對中選中一條光路，按編碼結(jié)構(gòu)構(gòu)造成一條染色體，染色體由兩部分構(gòu)成：前面部分表示目的節(jié)點的劃分(最多|D|部分的劃分)，后面部分表示各個子組播的光樹構(gòu)建方式，染色體的基因位等于目的節(jié)點的數(shù)目的2倍；一個個體包括一條染色體，代表組播的一個光森林，多個組合的個體就構(gòu)成一種初始化種群；種群的大小取決于所允許的最大組播子樹數(shù)目、目的節(jié)點的數(shù)目以及K；

步驟3：根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)，使用光森林的精英選擇策略，選擇能效高的光森林保留在種群中；對種群中每一個光森林個體確定RMSA(Routing,Modulation and Spectrum Allocation,路由調(diào)制格式和頻譜分配方案)：根據(jù)每棵子光樹的大小確定傳輸信號的調(diào)制等級，在距離約束下盡量選擇最高的調(diào)制等級以節(jié)約傳輸?shù)念l譜資源，根據(jù)調(diào)制等級計算組播請求所需帶寬頻隙數(shù)，按照頻譜一致性和連續(xù)性原則為每棵子光樹分配空閑可用的頻隙塊；并計算光森林個體的能效適應(yīng)度函數(shù)值(即頻譜效率和能耗折中的最優(yōu)值)；比較光森林個體的適應(yīng)度函數(shù)值，淘汰適應(yīng)度函數(shù)值較小的較差組播森林RMSA方案，選擇適應(yīng)度函數(shù)值最小的光森林RMSA方案作為精英個體保留在種群中；

步驟4：it＝N？判斷算法是否終止，如果迭代次數(shù)達到設(shè)定值，則輸出適應(yīng)度函數(shù)值最小的光森林RMSA方案，算法轉(zhuǎn)步驟6；

步驟5：對光森林的染色體目的節(jié)點編碼位和光路徑編碼位的基因位以一定的概率分別進行交叉和變異操作，找到更多的個體，即找到更多的目的節(jié)點劃分方案和光森林方案，it＝it+1，返回算法步驟3；

步驟6：是否有新組播請求到達？如果有，轉(zhuǎn)步驟1；如果無新請求，則當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)中有業(yè)務(wù)傳輸結(jié)束時，判斷是否存在因為光路徑資源釋放，使光森林上待傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)可以使用這些釋放的光路徑資源在單棵光樹上滿足傳輸組播請求；如果有，則分配光樹的RMSA，并對比該業(yè)務(wù)在新的單棵光樹傳輸和在預(yù)先優(yōu)化選擇的光森林傳輸所需要功耗值，若基于光樹的組播RMSA功耗小于基于組播森林RMSA的功耗，則將該組播業(yè)務(wù)重配置到新的單棵光樹上傳輸，從而在時域上減少組播光森林帶來的額外的能耗開銷。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明針對彈性光網(wǎng)絡(luò)中組播傳輸?shù)哪苄?yōu)化問題，提出了一種基于遺傳算法優(yōu)化光樹劃分為光森林的能效路由頻譜分配方法，該方法將能耗優(yōu)化光路傳播的任播重配置到該業(yè)務(wù)預(yù)留的阻塞率優(yōu)化光路傳輸，實現(xiàn)優(yōu)先降低業(yè)務(wù)阻塞率性能的同時，在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源允許的條件下節(jié)能傳輸，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)的不可再生能耗的目的。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為光樹分割為光森林傳輸示意圖；

圖2為不同調(diào)制等級下光路的傳輸速率、功耗和最大傳輸距離關(guān)系圖；

圖3為基于遺傳算法優(yōu)化組播光森林的能效路由頻譜分配方法流程圖；

圖4為染色體構(gòu)造與組播源-目的節(jié)點間的前K條最短路對應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖5為光森林染色體交叉和變異示意圖(目的節(jié)點4個)。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。

圖1為光樹分割為光森林傳輸示意圖，如圖1所示，光樹分割為光森林傳輸示意圖。在彈性光網(wǎng)絡(luò)中，以光樹傳播組播請求到各目的節(jié)點，一棵光樹的各鏈路需要采用相同的信號調(diào)制等級，且該調(diào)制等級由光樹中源到目的節(jié)點中最長的那條光路確定。因此，當(dāng)光樹中最長路徑與其他路徑的路徑差較大時，會迫使其他短路徑也使用較長路徑需要使用的較低調(diào)制等級的光信號傳輸，使光樹的頻譜效率較低。附圖1是說明通過將不能通過單棵光樹傳輸?shù)慕M播請求采用分割為多棵長度較短的子光樹組合成一個光森林傳組播，以節(jié)約頻譜帶寬的消耗。

附圖1中，附圖1(b)為光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，邊上的?shù)字代表長度(單位：Km)；每條光纖鏈路上的占用/空閑頻隙(子載波)見附圖1(a)所示，每頻隙的最低調(diào)制等級對應(yīng)速率為12.5Gb/s(見附圖2)。現(xiàn)在有一個組播請求R(1，{3,5,6}，50Gb/s)到達，表示組播源節(jié)點1，目的節(jié)點{3,5,6}有3個，組播速率50Gb/s。組播請求R需在附圖1(b)所示的光網(wǎng)絡(luò)上傳輸，如果采用單棵光樹傳播，用最小樹算法求得最小組播光樹如附圖1(c)所示，該光樹中的最長光路徑1-2-3，長度為900Km。

根據(jù)附圖2，傳輸信號的調(diào)制等級與距離的約束關(guān)系，900Km距離可選擇的傳輸信號最高調(diào)制等級8QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制)，該調(diào)制等級下每個子載波(頻隙)所能傳的速率為37.5Gb/s，因此，組播R(1，{3,5,6}，50Gb/s)需要分配個頻隙。從附圖1(a)所示的各鏈路頻譜使用情況中可以看出：在光樹的4條光纖鏈路1-2-3，1-5，1-6上已經(jīng)不能找到滿足頻譜連續(xù)和各鏈路頻譜一致原則的空閑頻譜塊，光網(wǎng)絡(luò)已沒有足夠的頻譜資源，故采用單棵光樹傳播該組播勢必會因頻譜分配失敗而阻塞業(yè)務(wù)。

如果采用光樹目的節(jié)點分割，用兩棵光子樹傳播組播R(1，{3,5,6}，50Gb/s)，如附圖1(d)和附圖1(e)所示。附圖1(d)所示的子光樹1中最長路徑為500Km，覆蓋目的節(jié)點{5,6}，根據(jù)附圖2，該子光樹可采用的最高調(diào)制等級16QAM，因此該光樹需要分配個頻隙，在光路1-5,1-6上按首選即中(First-Fit,FF)原則分配頻隙FS4。同理，附圖1(e)所示的子光樹2中最長路徑1-2-3為900Km，覆蓋目的節(jié)點3，根據(jù)附圖2，該子光樹可采用的最高調(diào)制等級8QAM，因此該子光樹需要分配個頻隙，在光路1-2-3上按FF原則分配頻隙FS5-FS6。附圖1(d)和附圖1(e)表示2棵子光樹構(gòu)成的光森林可以滿足組播R(1，{3,5,6}，50Gb/s)請求，業(yè)務(wù)成功的被傳輸?shù)侥康墓?jié)點，光樹分割傳輸避免了該請求被阻塞。

但是，組播光樹的森林劃分方式直接影響組播傳輸?shù)念l譜效率和能耗性能，光樹劃分為棵后子光樹構(gòu)建最小代價組播傳輸被很多研究者證實是NP完全問題。為了獲得優(yōu)化組播能效特性的光組播森林，如圖2所示，本申請?zhí)岢隽艘环N基于遺傳算法優(yōu)化組播光樹劃分光森林的能效路由頻譜分配方法，該方法包括以下步驟：

初始化：輸入彈性光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆肎(V，E，F(xiàn)S)表示，其中V表示節(jié)點集合，E表示光纖鏈路集合，F(xiàn)S表示每條鏈路上的頻隙集合。

步驟1：計算組播r(s，D，bw)的前K條最短光路徑并編順序號。新到達的組播請求r(s，D，bw)中，s為源節(jié)點，bw為業(yè)務(wù)傳輸所需的帶寬速率，D為目的節(jié)點集合，|D|表示組播目的節(jié)點個數(shù)。計算光網(wǎng)絡(luò)中組播請求r的源節(jié)點s到D中每一個目的節(jié)點之間的前K(K值一般大于等于光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞钠骄?jié)點度數(shù))條最短光路徑，并對每個源-目的節(jié)點對的光路徑編號，設(shè)置迭代次數(shù)N(一般不小于目的節(jié)點數(shù)乘以K²)，初始化迭代變量it＝1。

仍以附圖1(b)拓?fù)渑e例說明，所述組播R(1，{3,5,6}，50Gb/s)為例，取K＝4。如附圖4的表格所示，在這一步，我們用最短路徑算法分別求到1-3節(jié)點對之間的4條最短光路，分別是：1-2-3,1-2-4-3，1-5-4-3和1-5-4-2-3，編號為1-3節(jié)點對光路1，2，3和4；1-5節(jié)點對之間的4條最短光路，分別是：1-5，1-6-5，1-2-4-5和1-2-3-4-5，編號為1-5節(jié)點對光路1，2，3和4；1-6節(jié)點對之間的4條最短光路，分別是：1-6，1-5-6，1-2-4-5-6和1-2-3-4-5-6，編號為1-6節(jié)點對光路1，2，3和4。

步驟2：構(gòu)造組播路由的染色體和初始化種群。從組播的源節(jié)點到每一目的節(jié)點對中選中一條光路，按編碼結(jié)構(gòu)構(gòu)造成一條染色體，染色體由兩部分構(gòu)成：前面部分表示目的節(jié)點的劃分(最多|D|部分的劃分)，后面部分表示各個子組播的光樹構(gòu)建方式，染色體的基因位等于目的節(jié)點的數(shù)目的2倍。一個個體包括一條染色體，代表組播的一個光森林，多個組合的個體就構(gòu)成一種初始化種群。種群的大小取決于所允許的最大組播子樹數(shù)目、目的節(jié)點的數(shù)目以及K。

以附圖4說明染色體的構(gòu)造。代表光森林的染色體由兩部分構(gòu)成，前面部分表示目的節(jié)點的劃分，后面部分表示各個子組播的光樹構(gòu)建方式，染色體的基因位等于目的節(jié)點的數(shù)目乘以2。在附圖4的染色體結(jié)構(gòu)中，這條染色體給出了該請求的一種光樹劃分和光森林構(gòu)建方案，其中，組播R(1，{3,5,6}，50Gb/s)目的節(jié)點3單獨劃分到第1個子光樹，并采用節(jié)點對1和3之間的第1條最短光路徑1-2-3來構(gòu)建子光樹；目的節(jié)點{5,6}劃分到第2個子光樹，節(jié)點對1和5采用第1條光路1-5，節(jié)點對1和6采用第1條光路1-6，2條光路構(gòu)建了第2棵子光樹，染色體結(jié)構(gòu)如附圖4所示，對應(yīng)光森林的2棵子光樹如附圖1(d)和附圖1(e)所示。

步驟3：根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)，使用光森林的精英選擇策略，選擇能效高的光森林保留在種群中。對種群中每一個光森林個體確定RMSA(路由調(diào)制格式和頻譜分配方案)：根據(jù)光森林中每棵子光樹的大小確定傳輸信號的調(diào)制等級，在距離約束下盡量選擇最高的調(diào)制等級以節(jié)約傳輸?shù)念l譜資源，根據(jù)調(diào)制等級計算組播請求所需帶寬頻隙數(shù)，按照頻譜一致性和連續(xù)性原則為每棵子光樹分配空閑可用的頻隙塊；并計算光森林個體的能效適應(yīng)度函數(shù)值(即頻譜效率和能耗折中的最優(yōu)最大值)。比較光森林個體的適應(yīng)度函數(shù)值，淘汰適應(yīng)度函數(shù)值較大的較差組播森林RMSA方案，選擇適應(yīng)度函數(shù)值最小的光森林RMSA方案作為精英個體保留在種群中。

光森林的精英選擇策略的目的就是淘汰掉能效較差的組播光森林RMSA方案，保留較優(yōu)的方案，它保證了遺傳算法以概率1收斂于最優(yōu)解，適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計是其關(guān)鍵。基于遺傳算法優(yōu)化光森林的RMSA方案主要由下面的步驟組成：

1)：根據(jù)染色體光路徑集合構(gòu)造光森林。判斷染色體編碼部分至少覆蓋2個目的節(jié)點的光路構(gòu)成的子圖是否為子光樹，即子圖中是否有環(huán)路，如果有環(huán)路，則刪除環(huán)路上并聯(lián)的長度較長的光路分支，更新光森林和染色體結(jié)構(gòu)。

2)：根據(jù)公式(1)計算每個組播光森林的適應(yīng)度函數(shù)。

Fitness＝W+α×E (1)

式(1)中，F(xiàn)itness為光森林的染色體所對應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)，W表示滿足組播r請求的最小頻譜資源消耗，E表示傳輸業(yè)務(wù)r所需的發(fā)射機最小功耗，他們計算見公式(2)，α為設(shè)置為小于1的常數(shù)，表示光網(wǎng)絡(luò)中頻譜最低消耗和發(fā)射機最小功耗的折中性能，如果功耗對折中性能影響比值小，則α可設(shè)置為遠(yuǎn)小于1的數(shù)值，否則，設(shè)置為大一些甚至接近1的數(shù)值。適應(yīng)度值越小越好，適應(yīng)度值越小表示該方案消耗的頻譜資源和能耗都較少。

(2)式的約束條件為：

NF≤|D| (4)

公式(2)中，NF為光森林中子光樹數(shù)目，GB為業(yè)務(wù)所需的保護帶寬，表示業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹選擇可用調(diào)制等級m所需的頻隙數(shù)，L_{r_i}為業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹中的鏈路集合，為業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹所采用的調(diào)制等級m下單個子載波(頻隙)的發(fā)射機功耗，D_{r_i}為業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹目的節(jié)點集合。

式(3)保證頻譜塊資源的連續(xù)性分配原則，為業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹調(diào)制等級m的起始頻隙標(biāo)號，為業(yè)務(wù)r的第i棵子光樹調(diào)制等級m所需的截止頻隙標(biāo)號，路徑上各鏈路的頻譜分配一致；式(4)保證任意組播業(yè)務(wù)光樹分割的子光樹數(shù)目NF不大于組播的目的節(jié)點數(shù)目|D|；式(5)保證一個森林中任意2棵子光樹的目的節(jié)點各不相同；式(6)保證一個森林能覆蓋所有組播的目的節(jié)點；式(7)保證當(dāng)2棵子光樹存在共同鏈路時，鏈路上使用不同的頻譜塊資源傳輸，保證鏈路上頻譜獨立。

3)：采用輪盤賭的方法，根據(jù)染色體適應(yīng)度函數(shù)值，在種群中選擇較優(yōu)的染色體保留在新的種群中。

步驟4：判斷it＝N？如果迭代次數(shù)達到設(shè)定值，則輸出適應(yīng)度函數(shù)值最小的染色體代表的光森林RMSA方案，算法轉(zhuǎn)步驟6；

步驟5：對光森林的染色體目的節(jié)點編碼位和光路徑編碼位的基因位以一定的概率分別進行交叉和變異操作，交叉概率一般取值0.5左右，變異概率一般取值0.1左右。適當(dāng)?shù)淖儺惡徒徊媸菫榱苏业礁嗟膫€體，即找到更多的目的節(jié)點劃分方案和光森林方案，it＝it+1，返回算法步驟3；

附圖5所示是染色體以一定概率交叉和變異的示意圖。為了增加種群中個體的多樣性，我們通過執(zhí)行交叉和變異操作使種群進化出更多的較優(yōu)新染色體。交叉即為父代以一定的概率，從種群中選擇2個染色體進行等位基因交叉，以產(chǎn)生新的子代，考慮到光森林染色體結(jié)構(gòu)和保證遺傳算法的正確性，交叉時組播目的節(jié)點所對應(yīng)的劃分及其對應(yīng)光路徑的基因位應(yīng)該同時交叉。如圖附圖5(a)中，有4個目的節(jié)點的組播光森林2條染色體中，染色體1的光樹目的節(jié)點劃分基因位二和染色體2的光樹目的節(jié)點劃分基因位二進行交叉，則對應(yīng)的染色體光路編碼基因位二也要對應(yīng)的交叉，得到新的2條染色體，如附圖5(a)所示。

光森林表示的染色體變異則是父代以一定的概率，從種群中選擇1個染色體進行基因位變異，以產(chǎn)生新的子代，考慮到光森林染色體結(jié)構(gòu)和保證遺傳算法的正確性，變異時組播目的節(jié)點所對應(yīng)的劃分及其對應(yīng)光路徑的基因位應(yīng)該同時變異。在附圖5(b)中，有4個目的節(jié)點的組播光森林1條染色體，染色體中表示目的節(jié)點劃分的基因位二發(fā)生變異為其他劃分，則對應(yīng)的染色體光路編碼基因位二也要變異為同一源-宿節(jié)點對之間的其他編號光路徑，得到1條新的染色體，如附圖5(b)所示。

染色體通過多次的選擇、交叉、變異操作，最終得到適應(yīng)度函數(shù)值最小的個體，代表所需要頻譜塊和功耗最小的最優(yōu)解作為組播光森林RMSA方案。

步驟6：是否有新組播請求到達？如果有，轉(zhuǎn)算法步驟1；如果無新請求，則當(dāng)光網(wǎng)絡(luò)中有業(yè)務(wù)傳輸結(jié)束時，判斷是否存在因為光路徑資源釋放，使光森林上待傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)可以使用這些釋放的光路徑資源在單棵光樹上滿足傳輸組播請求。如果有，則按級最大頻譜效率分配距離約束的最高頻譜調(diào)制等級光樹的RMSA，并對比該業(yè)務(wù)在新的單棵光樹傳輸和在預(yù)先優(yōu)化選擇的光森林傳輸所需要功耗值，若基于光樹的組播RMSA功耗小于基于組播森林RMSA的功耗，則將該組播業(yè)務(wù)重配置到新的單棵光樹上傳輸，從而在時域上減少組播光森林帶來的額外的能耗開銷。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。