專利名稱：一種確定路由路徑的方法和路由路徑確定單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，尤其涉及一種確定路由路徑的方法和路由路徑 確定單元。
背景技術(shù)：
隨著因特網(wǎng)的飛速發(fā)展和對服務(wù)質(zhì)量的要求，迫切需要一種高帶寬、能有 效支持IP (因特網(wǎng)協(xié)議)業(yè)務(wù)的傳送網(wǎng)，而基于波分復(fù)用和光交叉連接技術(shù)的互連型WDM (波分復(fù)用)光傳送網(wǎng)很好地滿足了日益增長的IP業(yè)務(wù)對帶寬的 需求。傳統(tǒng)的IPover ATM over SDH over WDM4層網(wǎng)絡(luò)因?yàn)楣δ苤丿B太多，管 理和控制平面過于復(fù)雜，已經(jīng)不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)管理的簡約化需求，人們開始將IP 業(yè)務(wù)直接承載在WDM網(wǎng)絡(luò)上傳送，形成了IPoverWDM技術(shù)。IPoverWDM技 術(shù)可以極大拓展現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬，是寬帶IP骨干網(wǎng)的主要發(fā)展方向。鑒于MPLS (多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)的發(fā)展，人們又將MPLS技術(shù)與光因特 網(wǎng)結(jié)合，提出了GMPLS (通用多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)，采用光波長作為交換 標(biāo)簽，將IP層路由轉(zhuǎn)發(fā)和WDM物理層的光交換進(jìn)行了無縫融合，利用波長尋 找路由，并標(biāo)識所建立的光路，為上層業(yè)務(wù)提供高速的波長交換通道。Zhu H Y， Zang H， Zhu K Y等人在文獻(xiàn)"A Novel Generic Graph Model for Traffic Grooming in Heterogeneous WDM Mesh Networks" ( IEEE/ACM Transactions on Networking, 2003,11 (2):285~299.)中描述了兩種路由算法 MinTH (最小化光路跳數(shù))算法和MinLP (最小化光路數(shù))算法。下面分別介 紹這兩種路由算法。在MinTH算法中，力求使每個源、宿節(jié)點(diǎn)對的LSP (標(biāo)簽交換路徑)所跨
越的光路跳數(shù)最少，才艮據(jù)此策略，源、宿節(jié)點(diǎn)間盡量采用單跳光路方式，對于一個LSP連接請求，路由建立步驟為步驟IOO、如果源、宿節(jié)點(diǎn)在某個波長平面上已有一條單跳(直達(dá))光路， 只要有足夠的可用帶寬，則讓該光路承載新到的LSP連接請求；步驟200、如果源、宿節(jié)點(diǎn)間沒有單跳(直達(dá))光路，為源、宿節(jié)點(diǎn)新建 一個單跳(直達(dá))光路，在新建光路過程，按首次適合(First-Fit)準(zhǔn)則分配波 長鏈路。在步驟100中沒有找到適合該LSP連接請求的單跳光路，且在步驟200中無 法建立單跳光路時，則對LSP連接請求采用多跳光路選路的方式，但應(yīng)使光路 跳數(shù)最少。在MinTH算法中，盡管可以保證IP業(yè)務(wù)流跨越的光路跳數(shù)最少，但由于 MinTH盡可能多地使用單跳光路，所以在網(wǎng)絡(luò)中有相同業(yè)務(wù)數(shù)量的情況下要建 立較多的光路，而建立光路時并不優(yōu)先使用已有光路，所以會耗費(fèi)較多的波長 鏈路；這時，當(dāng)后來的業(yè)務(wù)帶寬需求較大時，就有可能在整個系統(tǒng)中沒有空閑 的波長鏈路可用，從而導(dǎo)致該業(yè)務(wù)連接失敗，致使連接請求阻塞率增大，因而 不能充分利用網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。在MinLP算法中，力求使承載一個LSP連接請求需要新建的光路數(shù)最少， MinLP的選路步驟為如果源、宿節(jié)點(diǎn)已有多條光路路徑，選擇跳數(shù)最少的一條光路路徑來承載 新到的LSP連接請求；如果新建光路，新建的光i^t量應(yīng)為最少。在MinLP算法中，只力求網(wǎng)絡(luò)中的光路數(shù)最少，在選路過程中，沒有考慮 可用帶寬選路的影響，因此也不能充分利用網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種確定路由路徑的方法和路由路徑確定單元。解決 端。本發(fā)明公開了一種確定路由路徑的方法，包括A、 接收業(yè)務(wù)連接請求消息，所述的業(yè)務(wù)連接請求消息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、 宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；B、 根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息和請求帶寬在各個波長 平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，所述的邏輯鏈路的 代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一 波長鏈路的代價函數(shù)值；C、 將所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。 所述的邏輯鏈路的代價函數(shù)值與該邏輯鏈路的波長鏈 成正比。 所述的邏輯鏈路的代價函數(shù)值與該邏輯鏈路的剩余帶寬成正比。 所述的步驟B具體包括Bl、按下述公式計(jì)算各個波長平面上的各個邏輯鏈路的代價函數(shù)值，并利 用所得的邏輯鏈路的代價函數(shù)值更新網(wǎng)絡(luò)拓樸信息、」[4+(1-")^]x她(C(尸丄))， "6,+00 ， 6 > 6,式中^表示節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n之間的邏輯鏈路，《"是在波長平面為A'的邏輯鏈路^占用的波長鏈路數(shù)，N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬，"是代價函數(shù)值系數(shù)(0<"<1) , M"(C(《))是所有波長平面的各個波長鏈路的最 小代價函數(shù)值；B2、根據(jù)更新的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋 找代價函數(shù)值最小的路徑。當(dāng)代價函數(shù)值最小路徑的代價函數(shù)值不為無窮大時，所述的方法還包括 在當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑的波長鏈路上新建邏輯鏈路，刪除拓樸圖中當(dāng)前業(yè)務(wù)路由 路徑上新建邏輯鏈路對應(yīng)的波長鏈路，并將波長鏈路的帶寬賦給該新建邏輯鏈 路，將所述當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的所有邏輯鏈路的剩余帶寬減去請求帶寬。
所述的方法還包括接收業(yè)務(wù)釋放請求消息，所述的業(yè)務(wù)釋放請求消息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、宿節(jié) 點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；在拓樸圖中將所述的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬 加上請求帶寬。當(dāng)拓樸圖中所述的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬等 于波長鏈路帶寬時，將該邏輯鏈路恢復(fù)為波長鏈路。 本發(fā)明還公開了一種路由路徑確定單元，包括接收單元，用于接收業(yè)務(wù)請求消息，所述的業(yè)務(wù)連接請求消息包括源節(jié)點(diǎn) 標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；路徑確定單元，用于根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息和請求 帶寬在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，將 所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，所述的邏輯鏈路的 代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一波長鏈路的代價函數(shù)值。所述的路徑確定單元包括計(jì)算單元，用于按下述公式計(jì)算各個波長平面上的各個邏輯鏈路的代價函 數(shù)值c(/'):,["爭+0-")l〗x她(C(《))，式中匸表示節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n之間的邏輯鏈路，《"是在波長平面為A的邏輯 鏈路^占用的波長鏈路數(shù)，N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬，"是代價函數(shù)值系數(shù)(0<"<1),滅'"(c(《))是所有波長平面的各個波長鏈路的最 小代價函數(shù)值；代價函數(shù)值更新單元，用于根據(jù)計(jì)算單元所得的邏輯鏈路的代價函數(shù)值更 新網(wǎng)絡(luò)拓樸信息；
獲取路徑單元，用于才艮據(jù)所述的更新單元更新的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息在各個波長 平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，并將所述的代價函 數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。所述的路由路徑確定單元還包括拓樸信息更新單元，當(dāng)代價函數(shù)值最小 路徑的代價函數(shù)值不為無窮大時，刪除拓樸圖中當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的波長鏈 路，并將所述當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬減去請求帶寬。因此，通過優(yōu)先使用邏輯鏈路，并考慮可用帶寬和已有邏輯鏈路中波長鏈 路數(shù)對選路的影響，充分利用了網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。附困說明圖l是本發(fā)明提出的路由算法流程圖；圖2 (a)是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)物理拓樸示例圖；圖2 (b)是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)初始分層圖示例；圖2 (c)是本發(fā)明的網(wǎng)洛接受業(yè)務(wù)連接請求rl后的分層圖示例；圖2 (d)是本發(fā)明的網(wǎng),受業(yè)務(wù)連接請求r2后A的的分層圖示例；圖2 (e)是本發(fā)明的網(wǎng)洛接受業(yè)務(wù)連接請求r3后^的分層圖示例； 圖3是本發(fā)明仿真用的NSFNetwork骨千網(wǎng)物理拓樸圖； 圖4示出了不同"取值對網(wǎng)絡(luò)阻塞率的影響；圖5示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的業(yè)務(wù)請求占用邏輯鏈5 的情況； 圖6示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的業(yè)務(wù)占用波長鏈路數(shù)的情況； 圖7示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的情況； 圖8示出了MCTLN、 MinTH、 MinLP三種算法網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的情況； 圖9示出了本發(fā)明的路由路徑確定單元。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖
描繪本發(fā)明
的實(shí)施例。本發(fā)明提出了一種用于IP over WDM光互聯(lián)網(wǎng)中確定路由路徑方法一 MCTLN(Minimizing the Cost of Total Lightpaths in Network )。該算法的基本思 想是，在基于IPoverWDM的光互聯(lián)網(wǎng)中，不僅要考慮WDM層的選路，還要考 慮IP層的選路，本發(fā)明所述的邏輯鏈路即光路。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)先選擇已建邏 輯鏈路來承載IP業(yè)務(wù)流，在選擇邏輯鏈路過程中，優(yōu)先選擇剩余帶寬較小，且 占用波長鏈路數(shù)較少的邏輯鏈路，這樣，就會節(jié)省盡可能多的波長鏈路資源， 從而提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源的利用率，另夕卜，這樣也有利于較大帶寬的業(yè)務(wù)的 建立，降低業(yè)務(wù)阻塞率。下面參照圖l描述本發(fā)明確定路由路徑的方法。步驟l、根據(jù)光纖所提供的波長集，將給定光網(wǎng)絡(luò)的物理拓樸轉(zhuǎn)化為若干 互不相鄰的波長平面，構(gòu)建分層拓樸圖，初始化各個波長鏈路的代價函數(shù)值。將網(wǎng)絡(luò)物理拓樸表示為G (N， L， F， W)，其中N代表節(jié)點(diǎn)集，L代表雙向 鏈路集，F(xiàn)是每條鏈路上的光纖集，W是每個光纖上的可用波長集。假設(shè)每條鏈路都是由一對方向相反的單向光纖組成，每條光纖提供陣l個波長。節(jié)點(diǎn)數(shù)和 鏈iMt分別用INI和ILI表示。圖2(a)示出了一種物理拓樸圖，其中，|N|=6， |L|=6，F(xiàn)為單光纖，1,1=2。圖2(a)所示的物理拓樸G (N， L， F, W)可構(gòu)建為如圖2 (b)所示的分層拓樸圖，在該分層拓樸圖中，有2個波長平面圖A平面和^平面；G(N， L， ， F， W)中的每個節(jié)點(diǎn) e^在每個波長平面圖中都被復(fù)制l次；鏈路^"都映射到每個波長平面上，每條波長鏈路對應(yīng)物理拓樸中的某 條光纖的一個波長。本發(fā)明的各個波長平面圖中的鏈路可分為波長鏈路和邏輯鏈路兩種。波長鏈路《"表示A波長平面上節(jié)點(diǎn)m和n之間的波長通道，即，指物理拓樸G中兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間波長^對應(yīng)的波長通道；邏輯鏈路&"表示物理拓樸G中，在任意兩個節(jié)點(diǎn)m和n之間建立的一條邏輯鏈路，該邏輯鏈路^f吏用波長、由于建
立邏輯鏈路必然要占用波長鏈路，因此， 一條邏輯鏈路建立后，在分層拓樸圖中就應(yīng)該去掉該邏輯鏈路所占用的波長鏈路；當(dāng)該條波長鏈路上的所有邏輯鏈路被拆除，在A'波長平面上的拓樸圖中將恢復(fù)邏輯鏈路所占用的波長鏈路。分層拓樸圖建立后，可按公式(1)計(jì)算各個波長平面上每條波長鏈路的 代價函數(shù)值。<formula>formula see original document page 11</formula>
在式(1)中，A，表示在A波長平面上的波長鏈路(被邏輯鏈路^的占用情況。當(dāng)/"，=1時，表示節(jié)點(diǎn)m、 n在A波長平面上的波長鏈路《被邏輯鏈路)占用，這時C (《)=+00,意味著該條波長鏈路被占用，其資源已被轉(zhuǎn)移到邏輯鏈路上；當(dāng)^，'=0，即波長鏈路未被使用，則代價函數(shù)值為一個由多種 因素(如該波長鏈路的物理長度、該波長鏈路的建設(shè)費(fèi))共同決定的值，這時，對于波長鏈路《來說，其代價函數(shù)值C ( 乂")可根據(jù)多種因素(如物理長度和/或建設(shè)費(fèi)用)來確定，在本發(fā)明中，C (《)的大小不影響本發(fā)明的效果， 因此，可將各個波長平面上的各個波長鏈路設(shè)為相同的值，如設(shè)為l。步驟2、接收IP業(yè)務(wù)請求消息(以下簡稱業(yè)務(wù)請求消息)，所述的業(yè)務(wù)請 求消息包括連接請求消息和釋放請求消息。業(yè)務(wù)連接請求消息表示為r (s, d， b)，其中，s、 d分別是業(yè)務(wù)請求消息攜帶的源、宿結(jié)點(diǎn)標(biāo)識，b是請求帶寬； 業(yè)務(wù)釋放請求表示為^ (s, d, b),其中，s、 d分別是業(yè)務(wù)請求消息攜帶的源、 宿結(jié)點(diǎn)標(biāo)識，b是請求帶寬。步驟3、判斷業(yè)務(wù)請求消息的類型是否為連接請求，若是，執(zhí)行步驟4，否 則執(zhí)行步驟24。步驟4、當(dāng)業(yè)務(wù)請求消息為連接請求消息時，根據(jù)請求帶寬b和波長平面上
邏輯鏈路的剩余帶寬A ,按公式(2 )計(jì)算各波長平面上各個邏輯鏈路的代價函 數(shù)值c ( ^ )。<formula>formula see original document page 12</formula>式(2)中《"是波長為A的邏輯鏈路^占用的波長鏈路數(shù)，N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié) 點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬，"是代價函數(shù)值系數(shù)(0<"<1)，"用于調(diào)整邏輯鏈路的剩余帶寬和所占波長鏈路數(shù)在選路時的比重，M"^^》是當(dāng)前 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下各個波長平面中所有波長鏈路的最小代價函數(shù)值。由公式(2)可知，當(dāng)請求帶寬b大于當(dāng)前邏輯鏈路的剩余帶寬b/時，即b〉b,時，c(&")為+co，即，對于當(dāng)前業(yè)務(wù)i貪求而言，該邏輯鏈路不可用。由公式(2)可知，當(dāng)請求帶寬b小于或等于當(dāng)前邏輯鏈路的剩余帶寬b,時，即b^b/時，C ( )為[fl^ + (l-or)i]xM"(C(/4)),這時因o^ + (l-aA小于l， 所以["I + (1 — a)x M"(C(/4)) 'J、于M"(C(/t),即+ (1 -x M"(C(;^))小于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下各個波長平面中所有波長鏈路的代價函數(shù)值，即，任一邏 輯鏈路的代價函數(shù)值都小于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下各個波長平面中所有波長鏈路的 代價函數(shù)值，因此，只要兩節(jié)點(diǎn)之間同時存在波長鏈路和邏輯鏈路時，根據(jù)選 取最小代價函數(shù)值的路徑原則，都會優(yōu)先選取邏輯鏈路。這也就意味著，優(yōu)先 選取已建立的邏輯鏈路作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。在《,+(1一")|多項(xiàng)式中，可通過選取適當(dāng)?shù)?來平衡邏輯鏈路中剩余帶寬和該邏輯鏈路所占波長鏈路數(shù)的比重。當(dāng)0>">1時，剩余帶寬和波長鏈路數(shù)都要考慮，并隨著"的增大，在源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間各條邏輯鏈路的波長鏈路數(shù)所占的比重逐漸增加，剩余帶寬所占的比重逐漸減小；當(dāng)"等于l時，在源 節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間各條邏輯鏈路中，不考慮剩余帶寬這一因素，根據(jù)選取最小12 代價函數(shù)值的路徑原則，會優(yōu)先選取邏輯鏈路數(shù)最小的鏈路作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，即在選路過程中優(yōu)先選擇占用波長鏈 :較少的邏輯鏈路，實(shí)現(xiàn)節(jié)約 資源的目的；當(dāng)"等于0時，在源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間各條邏輯鏈路中，不考慮 波長鏈路數(shù)這一因素，根據(jù)選取最小代價函數(shù)值的路徑原則，會優(yōu)先選取剩余 帶寬最小的鏈路作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，這樣就可以保證后續(xù)到達(dá)的請求帶寬較大的業(yè)務(wù)請求找到可用邏輯鏈路的概率更大。因此，根據(jù)"|+(1—")^會優(yōu)選剩余帶寬較小、且該兩點(diǎn)邏輯鏈路中所點(diǎn)波長鏈路數(shù)較小的邏輯鏈路作為 當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，并可通過選取適當(dāng)?shù)?來調(diào)整邏輯鏈路中剩余帶寬和所 占波長鏈路數(shù)的比重，從而選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬫溌纷鳛楫?dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。 步驟5、在各個波長平面上，可利用Dijkstra算法(狄杰斯特拉算法)尋找最小代價函數(shù)值的路徑A。也可用其它算法(如Bellman-Ford算法)尋找最小代價函數(shù)值的路徑，然后，將各個波長平面上找到的最小代價函數(shù)值的路徑A進(jìn)行比較，選取最小代價函數(shù)值的路徑尺。步驟6、判斷是否找到多條最小代價函數(shù)值的路徑，若是，執(zhí)行步驟7，否 則，執(zhí)行步驟17。步驟7、如果找到多條最小代價函數(shù)值的路徑^，判斷各條路徑中所包含 的邏輯Mi^數(shù)是否相等，若相等，則執(zhí)行步驟9，否則，執(zhí)行步驟8。步驟8、選取邏輯鏈路最多的一條路徑作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，然后執(zhí) 行步驟IO。步驟9、按照First-fit準(zhǔn)則從多條最小代價函數(shù)值的路徑^中選擇一條路徑 作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，或者選擇任意一條路徑作為該業(yè)務(wù)的路由路徑，并 分配相應(yīng)的帶寬資源，然后執(zhí)行步驟IO。步驟IO、根據(jù)步驟8或步驟9所選擇的當(dāng)前業(yè)務(wù)的路徑建立邏輯鏈路，即， 在物理拓樸圖上刪除該路徑上經(jīng)過的波長鏈路，新建與波長鏈路相應(yīng)的邏輯鏈 路，再修改當(dāng)前業(yè)務(wù)路徑上新建和已建邏輯鏈路的可用帶寬，即，將當(dāng)前業(yè)務(wù) 路徑上新建邏輯鏈路的可用帶寬修改為波長鏈路帶寬減去請求帶寬，將當(dāng)前業(yè) 務(wù)路徑上已建邏輯鏈路的可用帶寬修改為原可用帶寬減去請求帶寬，然后返回步驟2，接收下一個業(yè)務(wù)請求消息。步驟17、當(dāng)沒有找到多條路徑時，判斷是否找到一條最小代價函數(shù)值的路徑，若是，執(zhí)行步驟18，否則，執(zhí)行步驟19。步驟18、將該條路徑作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，然后執(zhí)行步驟IO。 步驟19、拒絕該業(yè)務(wù)連接請求，然后返回步驟2，接收下一個業(yè)務(wù)請求消每步驟24、如果業(yè)務(wù)請求是釋放請求消息，則將承載所述業(yè)務(wù)的邏輯鏈路的 可用帶寬修改為原可用帶寬加上請求帶寬。否等于波長鏈路的帶寬，若是，則執(zhí)行步驟26，否則，返回步驟2，接收下一 個業(yè)務(wù)請求消息。步驟26、若承載所述釋放請求消息的源宿節(jié)點(diǎn)之間的邏輯鏈路的可用帶寬 等于波長鏈路的帶寬，說明其上沒有承載任何業(yè)務(wù)，則拆除該邏輯鏈路，在該 邏輯鏈路對應(yīng)的分層圖上恢復(fù)該邏輯鏈路占用的波長鏈路，本發(fā)明需要在l叫個波長平面上分別運(yùn)行Dijkstra最短路算法，Dijkstra最短 路算法的計(jì)算復(fù)雜度為0(W2),這樣對于N個結(jié)點(diǎn)的IP over WDM光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，MCTLN算法的計(jì)算復(fù)雜度為W叫W"。 實(shí)施例一下面以接收三個業(yè)務(wù)連接請求消息(/^2，〃3，)， 一個業(yè)務(wù)釋放請求消息(/ /,) 為例描述本發(fā)明的路由方法。初始時，沒有邏輯鏈路，各波長鏈路代價函數(shù)值 均為A加"，為方便敘述，設(shè)A柳-1。接收到業(yè)務(wù)連接請求消息為^ (">, "4， 0.4)?？筛鶕?jù)該連接請求的請求 帶寬0.4和波長平面上邏輯鏈路的剩余帶寬1，按公式(2)分別計(jì)算各波長平面
上邏輯鏈路的代價函數(shù)值。在分層拓樸圖的各個波長平面上，用Dijkstra最短路算法在各波長平面上尋找各自的最小代價函數(shù)值的路徑^;在圖2 (b)所示的分層圖的^波長平面上為當(dāng)前業(yè)務(wù)連接請求消息r' (" ， "4, 0.4)找到最短路徑,在^波長平面上找到最短路徑( "42 ),由于找到兩條最短路徑。可按First-Fit準(zhǔn) 則選一條路徑或任選一條路徑作為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路徑；在上述的兩個波長平面中，找到的兩條最短路徑代價函數(shù)值均為2，且兩條路徑所在的波長平面^，^上邏輯鏈路數(shù)均為0，依照First-Fit準(zhǔn)則選取^波長平面上的最短路徑("''，";，")，并在4波長平面上新建邏輯鏈路()。在^波長平面上新建了邏輯鏈路(《")，刪除它所經(jīng)過的波長鏈路( ) , ,由于每條波長鏈路的帶寬容量為l,建立邏輯鏈路后，波長鏈路的帶寬容量被邏輯鏈路占用，則邏輯鏈路(";，"i )的帶寬容量為l, 由于其上承載的業(yè)務(wù)連接帶寬請求為0.4，則該邏輯鏈路可用帶寬為1 - 0.4 = 0.6 (如圖2 (c)所示)。新的業(yè)務(wù)連接請求^ ( "5， 0.2)到達(dá)。計(jì)算邏輯鏈路的代價函數(shù)值。此時，c(/w) = 1 w 、 Y J = 0.267,("取0.5)。用Dijkstra最短路算法在〈^兩個波長平面上尋徑，如圖2(c)所示，最小 代價函數(shù)值的路徑為^的波長平面上的最短路徑為("4, As),將尸45變?yōu)檫壿?鏈路4。由邏輯鏈路A和^承載請求^。刪除^波長平面上的波長鏈路(《"；)，將邏輯鏈路A的剩余帶寬改為0.6 - 0.2 = 0.4,將邏輯鏈路"5的剩余帶寬改為1 - 0.2 = 0.8。此時^分層圖如圖2( d) 所示，^的分層拓樸圖不變。繼續(xù)等待業(yè)務(wù)請求消息。
新的業(yè)務(wù)連接請求消息^ ("', "4, 0.7)到達(dá)。計(jì)算邏輯鏈路費(fèi)用值。此時，C("4) = +o) , C(4)=LW C J "v =0.433,( 取0.5)。用Dijkstra最短路算法在^，4兩個波長平面上尋徑，在圖2(b)中^的波長 平面上找到最小代價函數(shù)值的路徑( "〗)，該路徑由波長鏈路( )， (《，"42)組成。通過這兩條波長鏈路為該業(yè)務(wù)連接請求新建一條邏輯鏈路《， 由邏輯鏈路&承載請求"3。刪除^波長平面上("'2，"22 ) ， ( S，"42 )兩條波長鏈路，將邏輯鏈路G的剩余帶寬改為1-0.7=0.3。此時^的分層圖如圖2 (e)所示，^的分層圖不變。繼 續(xù)等待業(yè)務(wù)請求消息。業(yè)務(wù)釋放請求消息W, "4, 0,4)到達(dá)。該請求要釋放的是根據(jù)業(yè)務(wù)連接請求消息^ ("', "4， 0.4)所建立的資源。 由于為"'("■， "4， 0.4)所建的邏輯鏈路為(《"i ),在(《")的剩余帶寬上加上0.4，此時("i'，")的剩余帶寬為0.8。等待業(yè)務(wù)請求消息。 為檢驗(yàn)本發(fā)明提出的路由算法的有效性，采用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。 為了更好進(jìn)行比較和分析，仿真拓樸采用NSF Network骨干網(wǎng)，共14個節(jié)點(diǎn)，21條鏈路。所有節(jié)點(diǎn)都不具備波長變換能力，遵守波長一致性限制，如圖3所示。本發(fā)明計(jì)算機(jī)仿真所設(shè)定的條件如下在光網(wǎng)絡(luò)的物理拓樸中，每條鏈路 由l對方向相反的單向光纖組成，每根光纖可支持4個波長，每個波長鏈路的帶 寬容量歸一化為l;業(yè)務(wù)請求的請求帶寬服從均勻分布U(O, 1 );在NSF Network 網(wǎng)絡(luò)中，到達(dá)請求消息的源、宿節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)1到9中隨機(jī)選定；假定所有連接請 求消息r ( s ， d ， b)按照到達(dá)率為"的泊松過程到達(dá)，所建連接的持續(xù)時間服從 均值為"^的指數(shù)分布，在仿真中假設(shè)^=1。允許l對節(jié)點(diǎn)間同時存在多個業(yè)務(wù) 連接。需要為到達(dá)的每個請求建立邏輯鏈路。如果沒有成功，則拒絕該次請求。 一旦被拒絕，就立即丟棄，即無等待隊(duì)列。圖4示出了不同"取值對網(wǎng)絡(luò)阻塞率的影響。仿真實(shí)_瞼中將阻塞率定義為 阻塞率=丟棄的連接請求個數(shù)/總的連接請求個數(shù)。從中我們可以看到(1)、 隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，網(wǎng)絡(luò)阻塞率也隨之增加；(2)、在業(yè)務(wù)到達(dá)率相同的 情況下，當(dāng)"=0.5時，阻塞率最大。圖5示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的業(yè)務(wù)請求占用邏輯鏈路數(shù)的情況。從中 我們可以的看到在網(wǎng)絡(luò)負(fù)栽相同的情況下，隨著"的變化，占用邏輯鏈M: 也在變大，其中"-0.1最大、0.5次之、0.9最小。換句話說，"-O.l時新建光 路最多、0.5次之、0.9最少。圖6示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的業(yè)務(wù)占用波長鏈路數(shù)的情況，從圖7的 仿真結(jié)果可以看出當(dāng)"等于O.l、 0.5、 0.9時，所對應(yīng)的占用波長鏈路數(shù)大小 基本相同。圖7示出了"等于0.1、 0.5、 0.9時的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的情況，從中可以看出， 在網(wǎng)絡(luò)負(fù)栽較小時，"等于O.l、 0.5、 0.9時帶寬利用率相同，但隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 的增加，"等于0.1基本保持平穩(wěn)，而"等于0.5和0.9曲線變化幅度較大，無明 顯規(guī)律。圖8示出了MCTLN、 MinTH、 MinLP三種算法對網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的情況， 仿真實(shí)驗(yàn)中將帶寬利用率定義為帶寬利用率=所有業(yè)務(wù)占用帶寬/所有邏輯鏈 路帶寬，從圖8可以看出MCTLN的帶寬利用率是最大的，而MinTH帶寬利用 率最小。如圖9所示，本發(fā)明還公開了一種路由路徑確定單元，包括接收單元， 用于接收業(yè)務(wù)請求消息，所述的業(yè)務(wù)連接請求消息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo) 識和請求帶寬；路徑確定單元，用于根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓樸 信息和請求帶寬在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最
小的路徑，將所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，所述 的邏輯鏈路的代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一波長鏈路的代價函數(shù)值。所述的路徑確定單元包括計(jì)算單元，用于按下述公式計(jì)算各個波長平面 上的各個邏輯鏈路的代價函數(shù)值<formula>formula see original document page 18</formula>式中乙表示節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n之間的邏輯鏈路，《"是在波長平面為A的邏輯鏈路C占用的波長鏈路數(shù)，N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬容量，"是代價函數(shù)值系數(shù)(0<"<1) ， M'"(C(《》是所有波長平面的各個波長鏈路的 最小代價函數(shù)值；代價函數(shù)值更新單元，用于根據(jù)計(jì)算單元所得的邏輯鏈路的 代價函數(shù)值更新網(wǎng)絡(luò)拓樸信息；獲:^徑單元，用于根據(jù)所述的更新單元更新 的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最 小的路徑，并將所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑；拓 樸信息更新單元，當(dāng)代價函數(shù)值最小路徑的代價函數(shù)值不為無窮大時，刪除拓 樸圖中當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的波長鏈路，并將所述當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的邏輯 鏈路的剩余帶寬減去請求帶寬。雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，在不脫離本 發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，就可使本發(fā)明有許多變形和變化，本發(fā)明的范圍 由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1、一種確定路由路徑的方法，其特征在于，包括A、接收業(yè)務(wù)連接請求消息，所述的業(yè)務(wù)連接請求消息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；B、根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑驼埱髱捲诟鱾€波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，所述的邏輯鏈路的代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一波長鏈路的代價函數(shù)值；C、將所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的邏輯鏈路的代價函數(shù) 值與該邏輯鏈路的波長鏈#成正比。
3、 才艮據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的邏輯鏈路的代價函數(shù) 值與該邏輯鏈路的剩余帶寬成正比。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述的步驟B 具體包括Bl、按下述公式計(jì)算各個波長平面上的各個邏輯鏈路的代價函數(shù)值，并利 用所得的邏輯鏈路的代價函數(shù)值更新網(wǎng)絡(luò)拓樸信息c(C)=<formula>formula see original document page 2</formula>+oo， 6>6, 式中^表示節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n之間的邏輯鏈路，《"是在波長平面為^的邏輯 鏈路C占用的波長鏈M, N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬，"是 代價函數(shù)值系數(shù)(0< <1) ， M"(C(之))是所有波長平面的各個波長鏈路的最 小代價函數(shù)值；B2、根據(jù)更新的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋 找代價函數(shù)值最小的路徑。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)代價函數(shù)值最小路徑的代價函數(shù)值不為無窮大時，所述的方法還包括在當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑的波長鏈路 上新建邏輯鏈路，刪除拓樸圖中當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上新建邏輯鏈路對應(yīng)的波長 鏈路，并將波長鏈路的帶寬賦給該新建邏輯鏈路，將所述當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上 的所有邏輯鏈路的剩余帶寬減去請求帶寬。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括 接收業(yè)務(wù)釋放請求消息，所述的業(yè)務(wù)釋放請求消息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；在拓樸圖中將所述的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬 加上請求帶寬。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)拓樸圖中所述的源節(jié)點(diǎn)至 宿節(jié)點(diǎn)之間路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬等于波長鏈路帶寬時，將該邏輯鏈路 恢復(fù)為波長鏈路。
8、 一種路由路徑確定單元，其特征在于，包括接收單元，用于接收業(yè)務(wù)請求消息，所述的業(yè)務(wù)連接請求消息包括源節(jié)點(diǎn) 標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識和請求帶寬；路徑確定單元，用于根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息和請求帶寬在各個波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，將 所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑，所述的邏輯鏈路的 代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一 波長鏈路的代價函數(shù)值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的路由路徑確定單元，其特征在于，所述的路徑確 定單元包括計(jì)算單元，用于按下述公式計(jì)算各個波長平面上的各個邏輯鏈路的代價函 數(shù)值<formula>formula see original document page 3</formula>式中^表示節(jié)點(diǎn)m到節(jié)點(diǎn)n之間的邏輯鏈路，^"是在波長平面為&的邏輯鏈路&"占用的波長鏈路數(shù)，N是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，C是每個波長鏈路的帶寬，"是 代價函數(shù)值系數(shù)(0<"<1) ， M"(C(之》是所有波長平面的各個波長鏈路的最小代價函數(shù)值；代價函數(shù)值更新單元，用于根據(jù)計(jì)算單元所得的邏輯鏈路的代價函數(shù)值更新網(wǎng)絡(luò)拓樸信息；獲^徑單元，用于根據(jù)所述的更新單元更新的網(wǎng)絡(luò)拓樸信息在各個波長 平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，并將所述的代價函 數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。
10、根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的路由路徑確定單元，其特征在于，所述的路 由路徑確定單元還包括拓樸信息更新單元，當(dāng)代價函數(shù)值最小路徑的代價函 數(shù)值不為無窮大時，刪除拓樸圖中當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的波長鏈路，并將所述 當(dāng)前業(yè)務(wù)路由路徑上的邏輯鏈路的剩余帶寬減去請求帶寬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定路由路徑的方法，包括接收業(yè)務(wù)連接請求信息，所述的業(yè)務(wù)連接請求信息包括源節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、宿節(jié)點(diǎn)標(biāo)識；根據(jù)包括波長鏈路、邏輯鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒃诟鱾€波長平面上的源節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)之間尋找代價函數(shù)值最小的路徑，所述的邏輯鏈路的代價函數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)中任一波長鏈路的代價函數(shù)值；將所述的代價函數(shù)值最小的路徑確定為當(dāng)前業(yè)務(wù)的路由路徑。本發(fā)明還公開了一種路由路徑確定單元，根據(jù)本發(fā)明，通過優(yōu)先使用邏輯鏈路，并考慮可用帶寬和已有邏輯鏈路中波長鏈路數(shù)對選路的影響，充分利用了網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。
文檔編號H04L12/54GK101155137SQ20061015268
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者徐展琦, 橋 李, 飛 王, 揚(yáng) 蘇, 靜 霍 申請人:華為技術(shù)有限公司;西安電子科技大學(xué)