專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的分布式可恢復(fù)路徑選擇建立方法。
現(xiàn)有技術(shù)的路徑選擇方法多采用標(biāo)準(zhǔn)最短路徑算法來(lái)搜索節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的物理路由，采用基本權(quán)重之和最小的路徑選擇算法，因此在選擇路徑時(shí)就會(huì)向權(quán)重和較小的幾條路徑上集中，導(dǎo)致相應(yīng)路徑連接請(qǐng)求阻塞概率的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)控制平面分布式控制協(xié)議，綜合考慮流量均衡、連接請(qǐng)求阻塞率、恢復(fù)資源共享率和恢復(fù)路徑建立時(shí)延等性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)連接請(qǐng)求的業(yè)務(wù)路徑和恢復(fù)路徑的選擇建立方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的方法是一種自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法，其特征在于該方法包括下述步驟A、源節(jié)點(diǎn)交叉連結(jié)設(shè)備OXC接受可恢復(fù)路徑連接建立請(qǐng)求；B、選擇業(yè)務(wù)路徑；C、業(yè)務(wù)路徑預(yù)留信息傳送；D、選擇恢復(fù)路徑；E、更新業(yè)務(wù)路徑和相應(yīng)恢復(fù)路徑信息；F、如果業(yè)務(wù)路徑發(fā)生鏈路故障，執(zhí)行恢復(fù)路徑建立；在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔⒅邪率鲇涗涙溌穒的通道數(shù)ni；鏈路i上的業(yè)務(wù)路徑數(shù)ns[i]；沿業(yè)務(wù)路徑Ps的任何鏈路發(fā)生故障時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)在鏈路i上需要的最大帶寬T[i]；表示鏈路i上預(yù)留用作故障恢復(fù)使用的帶寬總和的預(yù)留帶寬Ri；在所述步驟B中，選擇一條鏈路使用概率權(quán)重ws[i]之積最大的路徑作為業(yè)務(wù)路徑，鏈路使用概率權(quán)重依下式計(jì)算ws[i]=[ni-ns[i]ni]W[i]]]>其中，鏈路基本權(quán)重W[i]為代表跳數(shù)的每條鏈路的路徑邏輯基本權(quán)重；
在所述步驟D中，選擇一條鏈路代價(jià)權(quán)重wr[i]之和最小的路徑作為恢復(fù)路徑，鏈路代價(jià)權(quán)重依下式計(jì)算 其中，b為當(dāng)前連接請(qǐng)求的帶寬大小，ε代表極小值。
由于ni為鏈路i通道數(shù)，ns[i]為鏈路i上業(yè)務(wù)路徑數(shù)，它們?cè)谛帕钸^(guò)程中被收集更新，并維護(hù)在鏈路的主節(jié)點(diǎn)，所謂主節(jié)點(diǎn)是一條鏈路兩個(gè)端點(diǎn)中負(fù)責(zé)維護(hù)鏈路本地信息的物理節(jié)點(diǎn)，可選物理識(shí)別符小的作為主節(jié)點(diǎn)。ws[i]的物理意義可以理解為當(dāng)前鏈路可以被任意路由選擇的概率，如果某一鏈路上通過(guò)的通道數(shù)目越少則該鏈路被選擇的概率越大。遵循路徑經(jīng)過(guò)的各鏈路使用概率權(quán)重之積最大的原則，可獲得較好的流量工程能力，減少阻塞概率，使通道分布盡可能均勻。
鏈路代價(jià)權(quán)重wr[i]的物理意義在于鏈路當(dāng)前預(yù)留帶寬情況下，當(dāng)有新的連接請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，需要多少額外的帶寬資源來(lái)滿(mǎn)足新的連接請(qǐng)求的恢復(fù)帶寬需求，它有如下幾種情況(1)當(dāng)i∈ps，說(shuō)明選擇的恢復(fù)路徑和業(yè)務(wù)路徑處于同一鏈路，這不滿(mǎn)足可恢復(fù)路徑的業(yè)務(wù)路徑和恢復(fù)路徑不相鄰的條件，所以若想在該鏈路上實(shí)現(xiàn)恢復(fù)路徑提供需要的代價(jià)為無(wú)窮大。
(2)當(dāng)T[i]+b-R[i]＜0并且i不屬于業(yè)務(wù)路徑Ps的情況下，說(shuō)明預(yù)留帶寬可以滿(mǎn)足已有的業(yè)務(wù)路徑和當(dāng)前連接請(qǐng)求的故障恢復(fù)請(qǐng)求，所以不需要額外的帶寬需求，鏈路代價(jià)權(quán)重為一極小值。
(3)當(dāng)T[i]+b-R[i]＞0并且i不屬于Ps的情況之下，說(shuō)明鏈路預(yù)留帶寬難以滿(mǎn)足故障恢復(fù)的要求，需要從當(dāng)前鏈路可用帶寬Ai中獲得額外的補(bǔ)充帶寬min(b，T[i]+b-R[i])。
在利用該代價(jià)權(quán)重選擇恢復(fù)路徑的時(shí)候，遵循權(quán)重之和最小的原則，可實(shí)現(xiàn)不相鄰業(yè)務(wù)路徑的高效恢復(fù)路徑共享。
在自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)ASON的分布式控制平面環(huán)境之下，鏈路狀態(tài)信息可以通過(guò)路由協(xié)議散發(fā)，實(shí)現(xiàn)傳遞和更新。
具體實(shí)施中，可以在鏈路的主節(jié)點(diǎn)維護(hù)以下信息反應(yīng)在鏈路k上為保證其它的鏈路i的故障恢復(fù)所需要的帶寬Failother(k)[i]、反應(yīng)鏈路i上為鏈路k自身的故障恢復(fù)而預(yù)留的帶寬需求Failself(k)[i]，所述步驟C包括以下步驟
C1、如果業(yè)務(wù)路徑選擇成功，則在源節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)，沿業(yè)務(wù)路徑向目的節(jié)點(diǎn)傳送，并在傳送過(guò)程中搜集經(jīng)過(guò)鏈路的資源信息；C2、當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收到路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)之后，對(duì)PATHRESV message信息搜集的資源信息進(jìn)行分析，如果滿(mǎn)足路徑預(yù)留條件，則在目的節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)確認(rèn)信息(RESVACKmessage)，其中承載隊(duì)列ns[i]和T[i]；否則，生成預(yù)留失敗信息(RESVFAIL message)；C3、如果在步驟C2中生成的是預(yù)留失敗信息(RESVFAILmessage)，則沿業(yè)務(wù)路徑向源節(jié)點(diǎn)返回該信息，通知路徑預(yù)留失敗并結(jié)束；C4、如果在步驟C2中生成的是確認(rèn)信息(RESVACK message)，則在目的節(jié)點(diǎn)對(duì)隊(duì)列ns[i]和T[i]進(jìn)行所有元素賦初值零的初始化；C5、沿業(yè)務(wù)路徑自目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)傳送確認(rèn)信息(RESVACKmessage)，在每個(gè)經(jīng)過(guò)的主節(jié)點(diǎn)中對(duì)已存在的ns[i]和T[i]隊(duì)列中的元素進(jìn)行更新，更新操作如下對(duì)于ns[i]，執(zhí)行ns[i]＝ns[i]+1，對(duì)于T[i]，執(zhí)行T[i]＝max(T[i]，F(xiàn)ailself(k)[i)；直至更新到源節(jié)點(diǎn)的ns[i]和T[i]；所述步驟E的內(nèi)容包括在源節(jié)點(diǎn)同時(shí)生成兩個(gè)路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)，一個(gè)沿業(yè)務(wù)路徑傳送，用于更新本地的鏈路狀態(tài)信息，其中承載恢復(fù)路徑所經(jīng)過(guò)的鏈路列表；另一個(gè)沿恢復(fù)路徑傳送，用于預(yù)留共享的恢復(fù)帶寬，其中承載業(yè)務(wù)路徑所經(jīng)過(guò)的鏈路列表；沿恢復(fù)路徑傳送的路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)對(duì)恢復(fù)路徑的鏈路k的主節(jié)點(diǎn)根據(jù)所承載業(yè)務(wù)路徑的鏈路列表對(duì)本地節(jié)點(diǎn)維護(hù)的Failother(k)[i]隊(duì)列進(jìn)行如下更新如果鏈路i在業(yè)務(wù)路徑之上，則Failother(k)[i]＝Failother(k)[i]+b；沿業(yè)務(wù)路徑傳送的路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)所執(zhí)行的更新操作是當(dāng)鏈路i在恢復(fù)路徑上時(shí)，在鏈路k的主節(jié)點(diǎn)對(duì)Failself(k)[i]進(jìn)行如下的更新Failself(k)[i]＝Failself(k)[i]+b。
傳統(tǒng)的恢復(fù)路徑建立機(jī)制如下當(dāng)源節(jié)點(diǎn)決定了路由之后，源節(jié)點(diǎn)向下一跳送出一個(gè)RESERVE(預(yù)留)信息，在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)將要檢測(cè)和請(qǐng)求資源。如果資源可用，節(jié)點(diǎn)將預(yù)留資源并向下一跳發(fā)送RESERVE，否則該節(jié)點(diǎn)將向源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)RESERVE-NACK(預(yù)留拒絕)信息。RESERVE信息逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收到RESERVE信息后，它將檢查是否有空閑的資源，如果有空閑資源它將生成一個(gè)RESERVE-ACK(預(yù)留確認(rèn))信息并向前一節(jié)點(diǎn)送出，如果沒(méi)有空閑資源，目的節(jié)點(diǎn)將向前一節(jié)點(diǎn)送出一個(gè)RESERVE-NACK信息，當(dāng)前一個(gè)節(jié)點(diǎn)接到RESERVE-ACK信息后，節(jié)點(diǎn)將進(jìn)行光交叉連接的配置，然后這一節(jié)點(diǎn)再向前一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RESERVE-ACK信息，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到RESERVE-ACK信息后則說(shuō)明路徑已經(jīng)成功建立了起來(lái)，對(duì)于業(yè)務(wù)路徑就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)于恢復(fù)路徑就可以進(jìn)行端節(jié)點(diǎn)的橋接倒換執(zhí)行故障恢復(fù)，由于此種鏈路建立協(xié)議是在RESERVE-ACK信息由目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)的傳輸過(guò)程中進(jìn)行配置，并且后一節(jié)點(diǎn)向相鄰的前一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RESERVE-ACK信息需要等到交叉連接配置完成后才能進(jìn)行，此類(lèi)路徑的鏈路建立協(xié)議為后向串行建鏈協(xié)議BSLSP(Backward Serial Lightpath Setup Protocol)。
BSLSP影響恢復(fù)路徑時(shí)延的因素主要有如下幾方面恢復(fù)路徑兩端點(diǎn)之間去返兩次信令信息傳輸所需的時(shí)間、節(jié)點(diǎn)交叉連接建立時(shí)間、端節(jié)點(diǎn)橋接倒換時(shí)間和每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的信令信息處理時(shí)間。假設(shè)恢復(fù)路徑經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為N，則鏈路數(shù)為N-1，在此設(shè)定每條鏈路的平均傳輸時(shí)延是Tlink，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的交叉配置時(shí)間為T(mén)set，端節(jié)點(diǎn)的橋接倒換時(shí)間為T(mén)switch，此外還有每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信令信息處理時(shí)間為T(mén)info，它包括兩部分，一是前向的RESERVE信息處理時(shí)間Tinfo-f如資源狀態(tài)的檢查；二是后向的RESERVE-ACK信息生成處理時(shí)間Tinfo-b，如信息解析和OCC(光連接控制器)到OXC(光交叉連接設(shè)備)交換結(jié)構(gòu)所需時(shí)間，為方便起見(jiàn)設(shè)Tinfo＝Tinfo-f＝Tinfo-b則恢復(fù)路徑鏈路建立時(shí)間為T(mén)d＝2(N-1)Tlink+2NTinfo+NTset+2Tswitch(1)針對(duì)上述協(xié)議方式中恢復(fù)路徑鏈路建立時(shí)間較長(zhǎng)的不足，本發(fā)明作出如下進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟F包括以下步驟F1、源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)逐跳發(fā)出預(yù)留信息RESERVE，并行指配交叉連接的建立；F2、預(yù)留信息RESERVE到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)出預(yù)留確認(rèn)信息RESERVE-ACK；F3、當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)留確認(rèn)信息RESERVE-ACK后調(diào)用業(yè)務(wù)路徑和恢復(fù)路徑橋接倒換程序從而完成故障恢復(fù)路徑的建立。
通過(guò)上述改進(jìn)，對(duì)恢復(fù)路徑建鏈協(xié)議由后向串行建鏈協(xié)議BSLSP改變?yōu)榍跋虿⑿薪ㄦ渽f(xié)議(FPLSPForward Parallel Lightpath SetupProtocol)，來(lái)減小恢復(fù)路徑的建立時(shí)間。
在FPLSP建鏈協(xié)議下，RESERVE信息在每個(gè)節(jié)點(diǎn)不對(duì)交叉連接的配置進(jìn)行等待，由于在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息處理和交叉連接配置是并行處理的，因此在目的端點(diǎn)以前的節(jié)點(diǎn)交叉連接配置時(shí)間均可包括在信令信息處理時(shí)延之內(nèi)，而只在目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接配置的等待。在目的節(jié)點(diǎn)的前向處理時(shí)延為T(mén)info-f+Tset，后向處理時(shí)延為T(mén)info-b，總時(shí)延為2Tinfo+Tset，而在這一時(shí)延內(nèi)，前面各節(jié)點(diǎn)均可完成OXC交叉連接的配置，所以，在FPLSP建鏈協(xié)議中，只需考慮一個(gè)節(jié)點(diǎn)配置時(shí)延，故FPLSP建鏈協(xié)議中總的恢復(fù)路徑建鏈時(shí)延為T(mén)d＝2(N-1)Tlink+2NTinfo+Tset+2Tswitch(2)相對(duì)于公式(1)計(jì)算所得的BSLSP建鏈協(xié)議恢復(fù)路徑建立時(shí)間Td，F(xiàn)PLSP建鏈協(xié)議在恢復(fù)路徑建立時(shí)延性能上有較好的提升。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法，其特征在于該方法包括下述步驟A、源節(jié)點(diǎn)交叉連結(jié)設(shè)備OXC接受可恢復(fù)路徑連接建立請(qǐng)求；B、選擇業(yè)務(wù)路徑；C、業(yè)務(wù)路徑預(yù)留信息傳送；D、選擇恢復(fù)路徑；E、更新業(yè)務(wù)路徑和相應(yīng)恢復(fù)路徑信息；F、如果業(yè)務(wù)路徑發(fā)生鏈路故障，執(zhí)行恢復(fù)路徑建立；在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔⒅邪率鲇涗涙溌穒的通道數(shù)ni；鏈路i上的業(yè)務(wù)路徑數(shù)ns[i]；沿業(yè)務(wù)路徑Ps的任何鏈路發(fā)生故障時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)在鏈路i上需要的最大帶寬T[i]；表示鏈路i上預(yù)留用作故障恢復(fù)使用的帶寬總和的預(yù)留帶寬Ri；在所述步驟B中，選擇一條鏈路使用概率權(quán)重ws[i]之積最大的路徑作為業(yè)務(wù)路徑，鏈路使用概率權(quán)重依下式計(jì)算ws[i]=[ni-ns[i]ni]W[i]]]>其中，鏈路基本權(quán)重W[i]為代表跳數(shù)的每條鏈路的路徑邏輯基本權(quán)重；在所述步驟D中，選擇一條鏈路代價(jià)權(quán)重wr[i]之和最小的路徑作為恢復(fù)路徑，鏈路代價(jià)權(quán)重依下式計(jì)算 其中，b為當(dāng)前連接請(qǐng)求的帶寬大小，ε代表極小值。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法，其特征在于在鏈路的主節(jié)點(diǎn)維護(hù)以下信息反應(yīng)在鏈路k上為保證其它的鏈路i的故障恢復(fù)所需要的帶寬Failother(k)[i]、反應(yīng)鏈路i上為鏈路k自身的故障恢復(fù)而預(yù)留的帶寬需求Failself(k)[i]，所述步驟C包括以下步驟C1、如果業(yè)務(wù)路徑選擇成功，則在源節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)，沿業(yè)務(wù)路徑向目的節(jié)點(diǎn)傳送，并在傳送過(guò)程中搜集經(jīng)過(guò)鏈路的資源信息；C2、當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收到路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)之后，對(duì)PATHRESV message信息搜集的資源信息進(jìn)行分析，如果滿(mǎn)足路徑預(yù)留條件，則在目的節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)確認(rèn)信息(RESVACKmessage)，其中承載隊(duì)列ns[i]和T[i]；否則，生成預(yù)留失敗信息(RESVFAIL message)；C3、如果在步驟C2中生成的是預(yù)留失敗信息(RESVFAILmessage)，則沿業(yè)務(wù)路徑向源節(jié)點(diǎn)返回該信息，通知路徑預(yù)留失敗并結(jié)束；C4、如果在步驟C2中生成的是確認(rèn)信息(RESVACK message)，則在目的節(jié)點(diǎn)對(duì)隊(duì)列ns[i]和T[i]進(jìn)行所有元素賦初值零的初始化；C5、沿業(yè)務(wù)路徑自目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)傳送確認(rèn)信息(RESVACKmessage)，在每個(gè)經(jīng)過(guò)的主節(jié)點(diǎn)中對(duì)已存在的ns[i]和T[i]隊(duì)列中的元素進(jìn)行更新，更新操作如下對(duì)于ns[i]，執(zhí)行ns[i]＝ns[i]+1，對(duì)于T[i]，執(zhí)行T[i]＝max(T[i]，F(xiàn)ailself(k)[i])；直至更新到源節(jié)點(diǎn)的ns[i]和T[i]；所述步驟E的內(nèi)容包括在源節(jié)點(diǎn)同時(shí)生成兩個(gè)路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)，一個(gè)沿業(yè)務(wù)路徑傳送，用于更新本地的鏈路狀態(tài)信息，其中承載恢復(fù)路徑所經(jīng)過(guò)的鏈路列表；另一個(gè)沿恢復(fù)路徑傳送，用于預(yù)留共享的恢復(fù)帶寬，其中承載業(yè)務(wù)路徑所經(jīng)過(guò)的鏈路列表；沿恢復(fù)路徑傳送的路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)對(duì)恢復(fù)路徑的鏈路k的主節(jié)點(diǎn)根據(jù)所承載業(yè)務(wù)路徑的鏈路列表對(duì)本地節(jié)點(diǎn)維護(hù)的Failother(k)[i]隊(duì)列進(jìn)行如下更新如果鏈路i在業(yè)務(wù)路徑之上，則Failother(k)[i]＝Failother(k)[i]+b；沿業(yè)務(wù)路徑傳送的路徑預(yù)留信息(PATHRESV message)所執(zhí)行的更新操作是當(dāng)鏈路i在恢復(fù)路徑上時(shí)，在鏈路k的主節(jié)點(diǎn)對(duì)Failself(k)[i]進(jìn)行如下的更新Failself(k)[i]＝Failself(k)[i]+b。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法，其特征在于所述步驟F包括以下步驟F1、源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)逐跳發(fā)出預(yù)留信息(RESERVE)，并行指配交叉連接的建立；F2、預(yù)留信息(RESERVE)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)出預(yù)留確認(rèn)信息(RESERVE-ACK)；F3、當(dāng)源節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)留確認(rèn)(RESERVE-ACK)后調(diào)用業(yè)務(wù)路徑和恢復(fù)路徑橋接倒換程序從而完成故障恢復(fù)路徑的建立。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)可恢復(fù)路徑選擇建立方法，包括下述主要步驟A、源節(jié)點(diǎn)交叉連結(jié)設(shè)備接受可恢復(fù)路徑連接建立請(qǐng)求；B、選擇業(yè)務(wù)路徑；C、業(yè)務(wù)路徑預(yù)留信息傳送；D、選擇恢復(fù)路徑；E、更新業(yè)務(wù)路徑和相應(yīng)恢復(fù)路徑信息；F、如果業(yè)務(wù)路徑發(fā)生鏈路故障，執(zhí)行恢復(fù)路徑建立；在步驟B中，選擇一條鏈路使用概率權(quán)重之積最大的路徑作為業(yè)務(wù)路徑，在步驟D中，選擇一條鏈路代價(jià)權(quán)重之和最小的路徑作為恢復(fù)路徑，以均衡流量、降低連接請(qǐng)求阻塞率、提高恢復(fù)資源共享利用率，在步驟F中執(zhí)行前向并行建鏈協(xié)議以減小恢復(fù)路徑建立時(shí)延。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1392686SQ02123980
公開(kāi)日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者紀(jì)越峰, 趙繼軍, 雷蕾, 魏建勇 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)