專利名稱：一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡的多業(yè)務優(yōu)化問題，尤其涉及一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法。
背景技術：
光同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中的路由分配問題可定性描述為在給定網(wǎng)絡拓撲，即節(jié)點和鏈路的結(jié)構，以及業(yè)務矩陣表的條件下，為每個業(yè)務分配路由，不但要滿足網(wǎng)絡中每條鏈路上承載的業(yè)務不超過網(wǎng)絡資源總和的約束條件，同時還要達到占用網(wǎng)絡資源最少和網(wǎng)絡負載平衡的優(yōu)化目標。目前還沒有針對這方面的解決方法，而最近似的實現(xiàn)方案只有密集波分復用(DWDM)光網(wǎng)絡中路由分配的方法。在該方案中，為實現(xiàn)路由分配，DWDM網(wǎng)絡通常采取啟發(fā)式算法，該算法的實現(xiàn)思想是按一定的路由策略，如最短路由法求出業(yè)務路由的初始解，再根據(jù)全網(wǎng)資源如波長的使用狀態(tài)，對部分業(yè)務進行重路由計算，直到業(yè)務指標達到預期值，或者計算結(jié)果收斂，或者計算到一定次數(shù)終止，然后給出一個較優(yōu)解。
另外，DWDM網(wǎng)絡有時也采用遺傳算法或神經(jīng)網(wǎng)絡算法等方法來進行路由求解。但是，由于DWDM網(wǎng)絡屬于一般的網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh網(wǎng))，這種網(wǎng)是網(wǎng)格網(wǎng)，結(jié)構簡單，內(nèi)部只有節(jié)點之間的相互連接，而沒有其他諸如環(huán)的連接結(jié)構，因此，應用于DWDM網(wǎng)絡上的啟發(fā)式算法基于這種Mesh網(wǎng)，只考慮節(jié)點之間的簡單連接，而不考慮具體的網(wǎng)絡拓撲特征如交叉線連接等，所以該算法對網(wǎng)絡多業(yè)務優(yōu)化效果的不確定性很大。而且遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡算法，一般僅適用于網(wǎng)絡規(guī)模較小并且約束條件簡單的情況，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的增加，尤其在網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)超過50個的時候，這些方法不但需要花費相當長的時間來求解，還很可能不能滿足運營網(wǎng)的時間效率要求，并且在大多數(shù)情況下還可能無法求出最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法，在達到占用網(wǎng)絡資源最少和網(wǎng)絡負載平衡的優(yōu)化目標的同時，提高較大規(guī)模網(wǎng)絡進行路由分配的計算效率，并求出近似的最優(yōu)解，使多業(yè)務優(yōu)化的效果更穩(wěn)定、良好。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法，其關鍵在于該方法包括以下步驟A、將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)按環(huán)劃分為子網(wǎng)，并計算出該光同步數(shù)字傳送網(wǎng)中所有業(yè)務需求的初始路由；B、然后判斷環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源是否超載，如果超載，則重計算路由，否則，進入步驟C；C、判斷環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源是否超載，如果超載，則進行路由調(diào)整，然后再判斷環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源是否超載，返回步驟B，否則進入步驟D；D、判斷環(huán)形子網(wǎng)是否滿足負載平衡指標的要求，如果不滿足，則進行路由調(diào)整，然后進入步驟C，否則，進入步驟E；其中，負載平衡指標為環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源占用率的方差；E、將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)中的子網(wǎng)再劃分為邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)，然后判斷全網(wǎng)中核心子網(wǎng)的綜合指標是否滿足收斂條件，如果滿足，則結(jié)束路由分配過程，如果不滿足，則檢查路由計算次數(shù)是否達到門限，如果達到門限，則結(jié)束路由分配過程，否則，進行重路由計算。
上述方法中進一步包括預先根據(jù)初始的網(wǎng)絡資源的占用總量和整體負載平衡指標分別與權重系數(shù)的乘積之和求出優(yōu)化指標。該整體負載平衡指標為全網(wǎng)鏈路資源占用率的方差。
上述步驟A中所有業(yè)務需求的初始路由根據(jù)最短路徑算法分別計算得出。
上述步驟B和步驟E中的重計算路由進一步包括重新計算超載鏈路上所有業(yè)務的路由。
上述步驟C中的路由調(diào)整進一步包括按環(huán)的兩個不同方向切換環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)全部業(yè)務的路由。
上述步驟D進一步包括判斷全網(wǎng)中有無核心子網(wǎng)的過程，如果判斷出沒有核心子網(wǎng)，則結(jié)束路由分配，否則執(zhí)行步驟E。
上述的步驟E進一步包括將位于網(wǎng)絡邊緣且同其它子網(wǎng)只有一條鏈路連接的所有子網(wǎng)劃分為邊緣子網(wǎng)。
步驟E中判斷綜合指標是否滿足收斂條件還進一步包括E1、計算路由優(yōu)化后網(wǎng)絡資源占用總量和整體負載平衡指標與各自權重系數(shù)乘積之和，得出綜合指標；E2、判斷步驟E1計算出的綜合指標是否小于預先求得的優(yōu)化指標，如果小于，則滿足收斂條件，否則不滿足收斂條件。
由上述方案可以看出，本發(fā)明的關鍵在于根據(jù)SDH傳送網(wǎng)由環(huán)構成的特點，引入了子網(wǎng)劃分，將全網(wǎng)的負載平衡調(diào)整分解為各環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)調(diào)整和整體調(diào)整，從而使環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)的調(diào)整更簡單、高效，再通過進一步分析影響負載平衡的因素，將無法進行平衡的邊緣子網(wǎng)分離出去，大大提高了整體平衡的效率和針對性。
因此，本發(fā)明所提供的實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法具有以下的特點和優(yōu)點(1)本發(fā)明通過分布求解和對網(wǎng)絡進行劃分，將全網(wǎng)的負載平衡調(diào)整分解為各環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)調(diào)整和整體調(diào)整，并將無法進行平衡的邊緣子網(wǎng)分離出去，從而顯著地提高了在網(wǎng)絡規(guī)模較大的情況下進行路由分配的計算效率，而且可以快速給出一個近似的最優(yōu)解，達到了占用網(wǎng)絡資源最少和網(wǎng)絡負載平衡的優(yōu)化目標，并取得了良好和穩(wěn)定的多業(yè)務優(yōu)化的效果。
(2)將本發(fā)明應用于中小規(guī)模的網(wǎng)絡中，并對網(wǎng)絡進行測試后，可以在10秒內(nèi)得到優(yōu)化結(jié)果，使得本發(fā)明可以很好地應用到工程中去。


圖1為路由調(diào)整的示意圖；圖2為邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)劃分的示意圖；圖3為本發(fā)明實現(xiàn)的總體流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
本發(fā)明是在一般的啟發(fā)式算法基礎上，通過對SDH網(wǎng)絡拓撲形態(tài)做深入分析，提出來的有針對性的多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的解決方法。該方法的優(yōu)化目標是占用網(wǎng)絡資源最少和網(wǎng)絡負載平衡，其中的負載平衡指標用全網(wǎng)鏈路資源占用率的方差來表示，如果用R表示占用網(wǎng)絡資源的總量，s表示鏈路資源占用率的方差，則優(yōu)化目標還可以表達為Min(aR+bs)。其中，a和b為權重系數(shù)，可以根據(jù)實際測試的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定。
SDH傳送網(wǎng)主要由各種環(huán)構成，如復用段保護(MSPMutiplex SectionProtection)環(huán)、通道保護(PPPath Protection)環(huán)和雙節(jié)點互連(DNIDual NodeInterconnection)環(huán)等，其中，MSP環(huán)是一種路徑保護環(huán)，通過為字節(jié)定義的面向比特的協(xié)議協(xié)同工作來完成保護倒換的功能，可以工作在單向，也可以工作在雙向，可以是二纖，也可以是四纖，其具體的組網(wǎng)類型包括二纖單向復用段倒換環(huán)、二纖雙向復用段倒換環(huán)和四纖雙向復用段倒換環(huán)；PP環(huán)是利用連接功能提供保護倒換功能的子網(wǎng)連接保護環(huán)的特例，通常只工作在單向二纖方式，即二纖單向通道倒換環(huán)；DNI環(huán)包括兩個子網(wǎng)相交的點，且相交點的業(yè)務配置需根據(jù)實際組網(wǎng)情況的不同組合來分別進行處理。
基于上述各種不同環(huán)網(wǎng)的特點，本發(fā)明可以按環(huán)將SDH傳送網(wǎng)劃分為不同的子網(wǎng)，劃分子網(wǎng)后，在對路由進行調(diào)整時，可以引入以下原則1)對于只經(jīng)過一個子網(wǎng)的路由，不需要再進行重路由計算。如圖1所示，業(yè)務S1的路由是從環(huán)形子網(wǎng)R1中的節(jié)點A到節(jié)點B，即S1的路由為曲線101，由于節(jié)點A和節(jié)點B都屬于同一個環(huán)形子網(wǎng)R1，所以不需要對該業(yè)務的路由重新進行調(diào)整，業(yè)務S1的路由仍為曲線101。引入原則1)的好處是可以避免大規(guī)模、低效的路由的重新計算。
2)對于一條端到端的業(yè)務，按環(huán)形子網(wǎng)進行分割，其經(jīng)過環(huán)形子網(wǎng)的部分，路由可以在環(huán)的兩個不同方向上進行切換，而不影響其它部分路由。如圖1所示，業(yè)務S2的路由是從環(huán)形子網(wǎng)R1中的節(jié)點C到節(jié)點D，再經(jīng)鏈路L1到達環(huán)形子網(wǎng)R2中的節(jié)點E，即S2的路由為曲線102加上鏈路L1。當業(yè)務S2在節(jié)點C到節(jié)點D的路由發(fā)生超載時，則將業(yè)務S2在環(huán)形子網(wǎng)R1中的路由從曲線102調(diào)整到曲線103，即由節(jié)點C起始，經(jīng)過節(jié)點A、節(jié)點B，再到達節(jié)點D，從圖中可看出，這種調(diào)整不會影響業(yè)務中其他部分路由。引入原則2)的好處是使路由調(diào)整符合SDH網(wǎng)絡拓撲特點，將全網(wǎng)的負載平衡調(diào)整分解，通過局部簡單的調(diào)整，這種調(diào)整只有兩個方向可以選擇，先達到局部負載平衡，再進一步達到全網(wǎng)的負載平衡。通過這樣的分解，減少了全網(wǎng)路由調(diào)整的次數(shù)，大大提高計算效率；同時，也可以避免直接進行路由調(diào)整的盲目性，得到更好的平衡效果。
3)在劃分子網(wǎng)的前提下，引入邊緣子網(wǎng)、核心子網(wǎng)的概念，其中邊緣子網(wǎng)定義為處在網(wǎng)絡邊緣且同其它子網(wǎng)只有一條鏈路連接的部分子網(wǎng)，核心子網(wǎng)定義為全網(wǎng)中除去邊緣子網(wǎng)的剩余子網(wǎng)。
圖2示出了邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)劃分的示意圖，對于實際應用中的一個網(wǎng)絡拓撲結(jié)構200，按環(huán)將該網(wǎng)劃分為不同的子網(wǎng)后，再進一步分為邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)。從圖中可以看出，R代表環(huán)形子網(wǎng)，L代表鏈路，其中R4，R5，R6，R7，L5，L6構成邊緣子網(wǎng)，而R1，R2，R3，L1，L2，L3，L4則構成核心子網(wǎng)。在計算全網(wǎng)的負載平衡指標即全網(wǎng)鏈路資源占用率的方差時，只計算核心子網(wǎng)部分。因為，如果R7環(huán)內(nèi)業(yè)務量大，R4環(huán)內(nèi)業(yè)務量小，將導致網(wǎng)絡中業(yè)務量不平衡，但這種不平衡無法通過負載平衡調(diào)整來改善，如果此時去重算這部分業(yè)務的路由，將達不到優(yōu)化的效果。
引入原則3)的好處是可以避免針對無法平衡的部分網(wǎng)絡，進行大量無效的運算。
圖3示出了本發(fā)明實現(xiàn)的總體流程。下面結(jié)合圖1和流程中的每一具體步驟來進行說明。
步驟301路由初始化按照最短路由進行初始化，即對每個業(yè)務需求，調(diào)用最短路徑算法計算出其初始路由。
步驟302環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源的檢查針對環(huán)形子網(wǎng)間的鏈路L1、L2、L3、L4、L5、L6，檢查其資源是否超載。若檢查出沒有超載情況發(fā)生，則直接轉(zhuǎn)到步驟304環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的檢查。
步驟303重計算路由若檢查出某條環(huán)形子網(wǎng)間鏈路如L1的資源超載，即該鏈路的資源占用率超標，則取經(jīng)過該鏈路的所有業(yè)務，重新計算路由，然后轉(zhuǎn)到步驟302環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源的檢查。
步驟304環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的檢查針對環(huán)形子網(wǎng)R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7內(nèi)的鏈路，檢查其資源是否超載。若檢查出有超載情況，則直接轉(zhuǎn)到步驟306環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)的路由調(diào)整。
步驟305環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)負載平衡的檢查檢查各環(huán)形子網(wǎng)R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7是否滿足各子網(wǎng)內(nèi)的負載平衡指標。若滿足指標，則直接轉(zhuǎn)到步驟307全網(wǎng)中是否有核心子網(wǎng)的判斷。此處，子網(wǎng)內(nèi)的負載平衡指標指的是環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源占用率的方差。
步驟306環(huán)形子網(wǎng)的路由調(diào)整若環(huán)形子網(wǎng)如R1不滿足該子網(wǎng)內(nèi)的負載平衡指標，則對該子網(wǎng)內(nèi)的全部業(yè)務，按環(huán)的兩個方向，重新進行路由調(diào)整，將路由在環(huán)的兩個不同方向上進行切換，從而使該子網(wǎng)達到負載平衡，然后轉(zhuǎn)到步驟304環(huán)形子網(wǎng)鏈路資源的檢查。
步驟307全網(wǎng)中是否有核心子網(wǎng)的判斷若判斷出沒有核心子網(wǎng)，則結(jié)束本次優(yōu)化。
步驟308核心子網(wǎng)負載平衡的檢查若判斷出有核心子網(wǎng)R1、R2、R3、L1、L2、L3和L4，則檢查核心子網(wǎng)的整體負載平衡指標是否達到要求。若子網(wǎng)的整體負載平衡指標達到要求，則結(jié)束本次優(yōu)化。其中，子網(wǎng)的整體負載平衡指標是指核心子網(wǎng)鏈路資源占用率的方差。
步驟309跳出條件的檢查若核心子網(wǎng)的整體負載平衡指標沒有達到要求，則檢查核心子網(wǎng)包括資源占用率和整體負載平衡指標在內(nèi)的綜合指標的收斂情況。其中，綜合指標是通過計算路由優(yōu)化后網(wǎng)絡資源占用總量和整體負載平衡指標與各自權重系數(shù)乘積之和得到的。若綜合指標滿足收斂條件，即綜合指標不大于預先根據(jù)網(wǎng)絡情況和實際測試的經(jīng)驗求得的Min(aR+bs)，則結(jié)束本次優(yōu)化，否則檢查路由的計算次數(shù)，若計算次數(shù)已達到門限，則結(jié)束本次優(yōu)化，否則轉(zhuǎn)到步驟203重計算路由。
以上舉了較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步說明，所應理解的是，其并不用以限制本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法，其特征在于該方法包括以下步驟A、將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)按環(huán)劃分為子網(wǎng)，并計算出該光同步數(shù)字傳送網(wǎng)中所有業(yè)務需求的初始路由；B、然后判斷環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源是否超載，如果超載，則重計算路由，否則，進入步驟C；C、判斷環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源是否超載，如果超載，則進行路由調(diào)整，然后再判斷環(huán)形子網(wǎng)間鏈路資源是否超載，返回步驟B，否則進入步驟D；D、判斷環(huán)形子網(wǎng)是否滿足負載平衡指標的要求，如果不滿足，則進行路由調(diào)整，然后進入步驟C，否則，進入步驟E；E、將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)中的子網(wǎng)再劃分為邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)，然后判斷全網(wǎng)中核心子網(wǎng)的綜合指標是否滿足收斂條件，如果滿足，則結(jié)束路由分配過程，如果不滿足，則檢查路由計算次數(shù)是否達到門限，如果達到門限，則結(jié)束路由分配過程，否則，進行重路由計算。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于該方法進一步包括預先根據(jù)初始的網(wǎng)絡資源的占用總量和整體負載平衡指標分別與權重系數(shù)的乘積之和求出優(yōu)化指標。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于設定全網(wǎng)鏈路資源占用率的方差為整體負載平衡指標。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A中所有業(yè)務需求的初始路由根據(jù)最短路徑算法分別計算得出。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B和步驟E中的重計算路由進一步包括重新計算超載鏈路上所有業(yè)務的路由。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C中的路由調(diào)整進一步包括按環(huán)的兩個不同方向切換環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)全部業(yè)務的路由。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟D進一步包括判斷全網(wǎng)中有無核心子網(wǎng)的過程，如果判斷出沒有核心子網(wǎng)，則結(jié)束路由分配，否則執(zhí)行步驟E。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟E進一步包括將位于網(wǎng)絡邊緣且同其它子網(wǎng)只有一條鏈路連接的所有子網(wǎng)劃分為邊緣子網(wǎng)。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于步驟E中判斷綜合指標是否滿足收斂條件進一步包括E1、計算路由優(yōu)化后網(wǎng)絡資源占用總量和整體負載平衡指標與各自權重系數(shù)乘積之和，得出綜合指標；E2、判斷步驟E1計算出的綜合指標是否小于預先求得的優(yōu)化指標，如果小于，則滿足收斂條件，否則不滿足收斂條件。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于設定環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源占用率的方差為所述步驟D中的負載平衡指標。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務優(yōu)化中路由分配的方法，其關鍵在于該方法包括以下步驟A.將傳送網(wǎng)按環(huán)劃分為子網(wǎng)，并計算出傳送網(wǎng)中業(yè)務需求的初始路由；B.分別判斷環(huán)形子網(wǎng)間和子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源是否超載，如超載，則重計算路由；C.判斷環(huán)形子網(wǎng)是否滿足負載平衡指標的要求，如不滿足，則進行路由調(diào)整；D.將子網(wǎng)劃分為邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)后判斷核心子網(wǎng)的綜合指標是否滿足收斂條件，如不滿足，則檢查路由計算次數(shù)是否達到門限，如達到，則結(jié)束分配過程，否則重計算路由。本發(fā)明在達到占用網(wǎng)絡資源最少和網(wǎng)絡負載平衡的優(yōu)化目標的同時，提高較大規(guī)模網(wǎng)絡進行路由分配的計算效率，并求出近似的最優(yōu)解，使多業(yè)務優(yōu)化的效果更穩(wěn)定、良好。
文檔編號H04L12/56GK1484400SQ02130930
公開日2004年3月24日 申請日期2002年9月17日 優(yōu)先權日2002年9月17日
發(fā)明者敖奇, 劉亮, 奇 敖 申請人:華為技術有限公司