專利名稱：三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及多層光網(wǎng)絡(luò)中的資源聯(lián)合優(yōu)化，具體是一種
三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，正在向 下一代網(wǎng)絡(luò)NGN (Next Generation Network)演變和過渡。"網(wǎng)絡(luò)融合"是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的 主要思路，通過一種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)并不可行。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，多種網(wǎng)絡(luò)并存的現(xiàn) 狀經(jīng)歷了 IP/ATM、 IP/SDH和IP/WDM幾個(gè)階段。雖然IP/WDM被認(rèn)為是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的 最理想解決方案，但對于電信運(yùn)營商而言，在引進(jìn)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同時(shí)，仍將保留能帶來收 益的電信業(yè)務(wù)以及其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此，在很長一段時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)IP/SDH/ WDM這樣三層網(wǎng)絡(luò)共存的情況。目前國內(nèi)已建成的兩個(gè)WDM實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中國自然科學(xué)基金 網(wǎng)(NSFCnet)和中國高速信息示范網(wǎng)(CAIN0NET)，都是使用國內(nèi)基本成熟的IP/SDH/WDM設(shè) 備構(gòu)建的。 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由方法多是以Dijkstra方法為主，再輔以各種策略。在中小型集中 式網(wǎng)絡(luò)中，Dijkstra方法有著很好的效果，但是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大以及分布式網(wǎng)絡(luò)的普 及該方法逐漸地不適用于新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)現(xiàn)有的多層網(wǎng)絡(luò)大多是考慮的IP/W匿兩 層網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)卻是IP〃SDH/WDM三層結(jié)構(gòu)，因此研究三層光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合資源優(yōu) 化方法有重要的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。有必要就具體的最佳路徑搜索、路由以及層間資源 融合并共享等問題進(jìn)行深入探討和規(guī)劃。 由中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2009年4月15日公開，公開號為CN 101409596A的專利 申請"一種動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的波長路由光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法"，公開了一種動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的波長路由光網(wǎng)絡(luò) 規(guī)劃方法。該方法利用靜態(tài)優(yōu)化方法得到靜態(tài)優(yōu)化的光網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)光交叉節(jié)點(diǎn)的收發(fā)機(jī)數(shù) 目和每根光纖的復(fù)用波長數(shù)，將其作為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)模擬的輸入，得到網(wǎng)絡(luò)阻塞率。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)阻 塞率調(diào)整業(yè)務(wù)隨機(jī)抖動(dòng)的強(qiáng)度，多次調(diào)用靜態(tài)優(yōu)化方法完成光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。該方法基于靜態(tài) 優(yōu)化方法，保證了規(guī)劃結(jié)果的全局優(yōu)化特性，同時(shí)通過阻塞率驗(yàn)證，規(guī)劃所得到的波長路由 光網(wǎng)絡(luò)可適應(yīng)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)特性，使動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)下網(wǎng)絡(luò)阻塞率低于阻塞率上限。該方法存在如下 缺陷1)利用靜態(tài)優(yōu)化的方法對動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化雖然可以得到一定的效果，但是并不能 完全適用于動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)，無法最大限度的利用網(wǎng)絡(luò)資源；2)該方法中對于業(yè)務(wù)的路由選擇過 于簡單，只是選擇最短路徑，而在實(shí)際的情況中，需要考慮其他一些因素，如鏈路利用率和 時(shí)延等。 又如，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2006年8月9日公開，公開號為CN 1816007A的專利申 請"層次光網(wǎng)絡(luò)路由選擇失敗后的重路由方法"，公開了一種層次光網(wǎng)絡(luò)路由選擇失敗后的 重路由方法。在該方法中，當(dāng)一個(gè)源發(fā)起端路由失敗時(shí)，將路由不同的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)排 除信息對通過信令消息傳遞到前一個(gè)源發(fā)起端進(jìn)行重路由，直到重路由成功或回溯到路由 連接的首節(jié)點(diǎn)重路由失敗，其中，進(jìn)行重路由時(shí)，最多只能選擇任何一個(gè)排除信息對中的二
4元組中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)。該發(fā)明能夠有效地解決層次路由路由選擇或者重路由失敗回 溯過程中的有效性，防止出現(xiàn)存在鏈路但沒有路由可走的局面。該發(fā)明申請存在如下缺陷 1)重路由采用的回溯尋找的機(jī)制雖然可以找到新的路由，但是花費(fèi)時(shí)間過長，若是路由中 節(jié)點(diǎn)過多，時(shí)延將會大大增加，無法處理很多實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；2)在回溯的過程中，若回溯的節(jié)點(diǎn) 也失效，那么該方法將失效，不具有普適性。 本發(fā)明項(xiàng)目組對國內(nèi)外專利文獻(xiàn)、公開發(fā)表的期刊論文以及從網(wǎng)絡(luò)渠道進(jìn)行檢 索，再尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明密切相關(guān)和一樣的報(bào)道或文獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)或方法存在的缺點(diǎn)，提出了一種基于螞蟻代理適用
于IP/SDH/W匿三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，本發(fā)明將動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的選路和傳送分離開來，利
于對業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳送，路徑的實(shí)時(shí)恢復(fù)，提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率；在控制平面的尋路通
過螞蟻代理進(jìn)行，不僅綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的諸如網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況、業(yè)務(wù)等級等多方面情況，還適應(yīng)
大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)有效的對網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)，降低動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)請求的拒絕率；通
過不同網(wǎng)絡(luò)層與層之間的協(xié)同合作，充分利用各層的空閑資源。 下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明 本發(fā)明是一種三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，其特征在于該方法分為兩個(gè)部
分即層內(nèi)資源優(yōu)化和層間資源優(yōu)化，在每一層內(nèi)，將動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的選路和業(yè)務(wù)請求傳 送分離開來，采用基于螞蟻代理的綜合路由方法AIR(Ant agent-based integrated routingalgorithm)，利用在控制平面的螞蟻代理來進(jìn)行選路；在層與層之間采取聯(lián)合優(yōu) 化，使上層被阻塞的業(yè)務(wù)請求可以利用下層空閑的資源進(jìn)行傳送，達(dá)到層間聯(lián)合優(yōu)化，螞蟻 代理的選路和業(yè)務(wù)請求的到達(dá)是一個(gè)同步的過程，具體方法包括有
AIR算法在控制平面的選路步驟包括有 — .對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，在三層網(wǎng)絡(luò)IP/SDH/WDM中對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，從下層即 W匿層到上層即IP層依次為第1層，第2層，第3層，初始化路徑質(zhì)量評判參數(shù)e = e。=
o， e 。是存儲于螞蟻信息素表中的當(dāng)前最好的路徑質(zhì)量評判參數(shù)的值。
二.在三層網(wǎng)絡(luò)每一層的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之中建立兩張表一種是路由表，另一種是螞
蟻信息素表，螞蟻代理在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)螞蟻信息素表搜尋最優(yōu)路徑，同時(shí)將最優(yōu)路徑記錄在 路由表中，因網(wǎng)絡(luò)中一直保持著一定數(shù)量的螞蟻在進(jìn)行選路也即搜尋，所以使得螞蟻代理 的選路和業(yè)務(wù)請求的到達(dá)是一個(gè)同步的過程。路由表，用于記錄連接每一對源宿節(jié)點(diǎn)對的
路徑在該節(jié)點(diǎn)處的下一跳節(jié)點(diǎn)信息；螞蟻信息素表，用于記錄螞蟻代理在該節(jié)點(diǎn)處釋放的 信息素，螞蟻代理是根據(jù)螞蟻信息素表來搜尋路徑。通過在網(wǎng)絡(luò)中始終保持一定數(shù)量的螞 蟻，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)的更新路由表的信息，由于螞蟻代理是在控制平面，因此不會影響數(shù) 據(jù)平面的業(yè)務(wù)傳輸，保證螞蟻代理的選路和業(yè)務(wù)請求的到達(dá)是一個(gè)同步的過程；
搜尋最優(yōu)路徑，在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對源宿節(jié)點(diǎn)對，在其之間派出螞蟻代理搜尋
最優(yōu)路徑，并根據(jù)以下定義的路徑質(zhì)量評判參數(shù)評價(jià)路徑的優(yōu)劣
—『n" (1) 其中o《4《l， o為控制參數(shù)，擁有越大的e值的路徑是越好的路徑。
5
(i， j):為網(wǎng)絡(luò)中的一條鏈路; :為鏈路(i， j)的帶寬容量； Bfij :為鏈路(i， j)的剩余帶寬； :Rij = Bl^/Bij為該鏈路(i， j)的剩余帶寬率； Rmin :為路徑L上所有鏈路的Rij中的最小值； H :為一條從源節(jié)點(diǎn)S到目的節(jié)點(diǎn)d之間的路徑L的跳數(shù)。 所搜尋的路徑的質(zhì)量評判參數(shù)e與原存于上述螞蟻信息素表中路徑值e。進(jìn)行 比較，若e大于e。，則說明所搜尋到的路徑要優(yōu)于路由表中的路徑，將該路徑記錄在路由 表中代替原來的路徑，并令e就成為新的e。存儲于上述螞蟻信息素表中，螞蟻代理繼續(xù) 搜尋；若e小于或等于e。，則說明所搜尋到的路徑并不由于路由表中的路徑，那么放棄所 搜尋到的路徑和e ，螞蟻代理繼續(xù)搜尋，這些螞蟻代理從網(wǎng)絡(luò)初始化的時(shí)候開始行進(jìn)，不斷 更新，到所有業(yè)務(wù)終止時(shí)停止。 定義的路徑質(zhì)量評判參數(shù)e綜合考慮了許多相關(guān)因素，不僅只是最短的路徑，還 涉及鏈路利用率。或者說本發(fā)明在控制平面的尋路是通過螞蟻代理進(jìn)行，不僅綜合考慮網(wǎng) 絡(luò)的多方面情況，如網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況、業(yè)務(wù)等級等，還可以適應(yīng)大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)的情況，能 夠?qū)嵤┯行У膶W(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)。
三.判斷節(jié)點(diǎn)對間所經(jīng)過的螞蟻數(shù)量是否達(dá)到螞蟻種群的上限，是，則釋放螞蟻
代理；否，則繼續(xù)派出螞蟻代理對路徑信息進(jìn)行更新。
四.在業(yè)務(wù)傳送的過程中，若有節(jié)點(diǎn)失效，則回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，利用該節(jié)點(diǎn)之
中的螞蟻信息素表的信息，重新選擇新的下一跳路徑節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)的恢復(fù)通信。在已有技術(shù)中
若遇節(jié)點(diǎn)失效，就會回溯到原始點(diǎn)重新路由，時(shí)延長，不能實(shí)時(shí)反應(yīng)，而本發(fā)明只需返回到
上一節(jié)點(diǎn)中重新路由，縮短了時(shí)延，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)恢復(fù)通信。 層間聯(lián)合優(yōu)化的步驟包括有 —).在三層網(wǎng)絡(luò)的第1層動(dòng)態(tài)到達(dá)一個(gè)業(yè)務(wù)請求，1 = 1，2，3 ; 二).判斷在第l層是否有足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟
五)，若沒有足夠的資源，進(jìn)行步驟三)； 三).判斷第l層是否為第l層，若是第l層，拒絕該業(yè)務(wù)，若不是第l層，進(jìn)行步 驟四)； 四).將該業(yè)務(wù)通過層間鏈路傳送到第1-1層進(jìn)行傳送，并判斷在第1-1層是否有 足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟五)，若沒有足夠的資源，拒絕該業(yè)務(wù)， 這樣傳送有效地降低了網(wǎng)絡(luò)阻塞率； 五).根據(jù)該層每個(gè)節(jié)點(diǎn)路由表中所記錄的路徑傳送該業(yè)務(wù)； 六).將業(yè)務(wù)傳送到下一跳節(jié)點(diǎn)，并判斷該節(jié)點(diǎn)是否是宿節(jié)點(diǎn)，若是宿節(jié)點(diǎn)，則任 務(wù)結(jié)束，若不是宿節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟五)。 簡而言之。本發(fā)明在動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)請求到達(dá)時(shí)，首先判斷在該層是否有足夠的資源傳 輸該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，則根據(jù)該層節(jié)點(diǎn)內(nèi)的路由表將業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸；若在該層沒有 足夠的資源，則根據(jù)不同層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣通過層間鏈路轉(zhuǎn)到下層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳 輸，再通過層間鏈路傳送到原傳輸層的宿節(jié)點(diǎn)，若在下一層仍然沒有足夠的資源傳輸該業(yè) 務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)。
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本發(fā)明對動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的選路和傳送分離開來，選路是在控制平面通過螞蟻代理執(zhí) 行，傳送則是在數(shù)據(jù)平面進(jìn)行，這樣分開的處理有利于對業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳送，路徑的實(shí)時(shí) 恢復(fù)等。 本發(fā)明利用在控制平面的螞蟻代理來進(jìn)行選路，將選路和業(yè)務(wù)的傳輸分離開來。 在層與層之間采取聯(lián)合優(yōu)化的策略，使得上層被阻塞的業(yè)務(wù)可以利用下層空閑的資源進(jìn)行 傳送，從而達(dá)到層間聯(lián)合優(yōu)化的目的。 本發(fā)明通過不同網(wǎng)絡(luò)層與層之間的協(xié)同合作，可以充分利用各層的空閑資源，從 而達(dá)到全網(wǎng)優(yōu)化的目的。 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于在控制平面的選路步驟二中螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑，具體 步驟包括 1在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對源宿節(jié)點(diǎn)對(S， d)，在其之間派出螞蟻代理搜尋最優(yōu)路 徑； 2在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)處，螞蟻代理根據(jù)以螞蟻信息素表中的信息和路徑選擇概率函數(shù) 來選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，具體依據(jù)下式進(jìn)行 ZW (2) 3.選擇好下一跳節(jié)點(diǎn)之后，根據(jù)以下公式 t ij — (1- S ) t ij+ S t 。 (3) 更新局部信息素，然后螞蟻代理前往一下跳節(jié)點(diǎn)其中，S是局部信息素蒸發(fā)因
子，滿足0< S <1，、是信息素的初始值； 4.判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為宿節(jié)點(diǎn)，若是，進(jìn)行下一步驟即步驟5，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是宿 節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟2; 5.若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為宿節(jié)點(diǎn)，計(jì)算路徑質(zhì)量評判參數(shù)e ，并比較e與e。。若e大于 e。，令e。= e并進(jìn)行步驟6.;若e小于或等于e。，進(jìn)行步驟7. 6.從宿節(jié)點(diǎn)派出反向螞蟻代理到源節(jié)點(diǎn)，更新沿途所經(jīng)過節(jié)點(diǎn)的路由表和并按以 下公式更新螞蟻信息素表^ <~(1-+p\《,V(/,/)e7* 其中，其中Tbs表示最優(yōu)路徑；A《、1/Z^是信息素增量，Hbs是最優(yōu)路徑的跳數(shù)； 參數(shù)P是全局信息素蒸發(fā)因子。 7.判斷所派出的螞蟻代理的數(shù)目是否達(dá)到該螞蟻種群螞蟻代理數(shù)目的上限，若已 達(dá)到，進(jìn)行下一步即步驟8，若沒有達(dá)到，則進(jìn)行步驟1 ;
8.停止釋放螞蟻代理，直到下一個(gè)搜尋周期。 本發(fā)明在控制平面的尋路是通過螞蟻代理進(jìn)行，不僅綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的多方面情 況，如網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況、業(yè)務(wù)等級等，還可以適應(yīng)大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)的情況，能夠?qū)嵤┯行У?對網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)。 由于已有技術(shù)中的靜態(tài)優(yōu)化的方法對動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化雖然可以得到一定的效 果，但是并不能完全適用于動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)，無法最大限度的利用網(wǎng)絡(luò)資源；進(jìn)行重路由時(shí)，最多 只能選擇任何一個(gè)排除信息對中的二元組中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)；以及重路由采用的回溯
7尋找的機(jī)制雖然可以找到新的路由，但是花費(fèi)時(shí)間過長，若是路由中節(jié)點(diǎn)過多，時(shí)延將會大 大增加，無法處理很多實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)等問題。本發(fā)明針對以上問題，對三層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合資源 優(yōu)化，將整個(gè)優(yōu)化分為兩個(gè)部分即層內(nèi)資源優(yōu)化和層間資源優(yōu)化，在三層網(wǎng)絡(luò)中的每一層 內(nèi)，采用基于螞蟻代理的綜合路由方法AIR，在層間進(jìn)行該層是否有足夠的資源傳輸該業(yè)務(wù) 的判斷，并通過層間節(jié)點(diǎn)間鏈路進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)上層被阻塞的業(yè)務(wù)可以利用下層空閑的資 源進(jìn)行傳送，層與層之間的協(xié)同合作，充分利用了各層的空閑資源，達(dá)到全網(wǎng)的聯(lián)合優(yōu)化。
本發(fā)明將選路和業(yè)務(wù)的傳輸分離開來。螞蟻代理是在控制平面，不影響數(shù)據(jù)平面 的業(yè)務(wù)傳輸，可以對網(wǎng)絡(luò)整體狀況加以掌握以得到最優(yōu)路徑，并且可以對每一個(gè)到達(dá)的業(yè) 務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)選路，提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。 本發(fā)明在業(yè)務(wù)傳送的過程中，若有節(jié)點(diǎn)失效，則回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，利用該節(jié)點(diǎn) 之中的螞蟻信息素表的信息，重新選擇新的下一跳路徑節(jié)點(diǎn)，相對于已有技術(shù)的回溯到到 原點(diǎn)，節(jié)約了步驟和時(shí)間，實(shí)時(shí)高效的對網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)，實(shí)時(shí)的恢復(fù)通信，大大降低動(dòng) 態(tài)業(yè)務(wù)請求的拒絕率。 由于本發(fā)明在研究三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化的過程中不斷總結(jié)探索好創(chuàng)新，歸納出 路徑質(zhì)量評判參數(shù)^ = ^",—"+(l-。e-"的表示式、螞蟻代理訪問節(jié)點(diǎn)的概率的表達(dá)式
v = Z [^:r[^:r以及不同層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣，成功地解決了選路、傳輸、
回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)、實(shí)時(shí)恢復(fù)通信等具體的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)內(nèi)資源共享，各層的空閑資 源充分利用，全網(wǎng)優(yōu)化的目的，不需改進(jìn)，本發(fā)明可直接用于多于三層的多層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu) 化。
圖1是本發(fā)明中的AIR算法在控制平面的選路的流程圖；
圖2是本發(fā)明中的層間聯(lián)合優(yōu)化的流程圖；
圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中仿真所采用的三層網(wǎng)絡(luò)IP/SDH/WDM的拓?fù)鋱D； 圖5是本發(fā)明的多層光網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法與其他方法比較的業(yè)務(wù)阻塞率比
較曲線圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方
式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1 : 參見圖l，本發(fā)明是一種三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，是在三層網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，在第 l層光網(wǎng)絡(luò)中，是以光傳輸設(shè)備、光交叉連接設(shè)備(0XCs)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用光纖連接某些網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在第2層電路網(wǎng)絡(luò)中，是以電路傳輸設(shè)備、數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXCs)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)，用傳輸電路連接某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在第3層分組網(wǎng)絡(luò)中，是以路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用傳輸鏈路連接某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
8絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法分為兩個(gè)部分層內(nèi)資源優(yōu)化和層間資源優(yōu)化，
在每一層內(nèi)，采用基于螞蟻代理的綜合路由方法AIR(Ant agent-based integrated
routingalgorithm)，利用在控制平面的螞蟻代理來進(jìn)行選路；在層與層之間采取聯(lián)合優(yōu)
化，使上層被阻塞的業(yè)務(wù)請求可以利用下層空閑的資源進(jìn)行傳送，達(dá)到層間聯(lián)合優(yōu)化。本發(fā)
明將動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的選路和業(yè)務(wù)請求傳送分離開來，螞蟻代理的選路和業(yè)務(wù)請求的到達(dá)是一個(gè)
同步的過程。具體方法包括有 AIR算法在控制平面的選路步驟包括有 對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，在三層網(wǎng)絡(luò)IP〃SDH/WDM中對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，三層網(wǎng)絡(luò) IP〃SDH/W匿中，從下層即W匿層到上層即IP層依次為第l層，第2層，第3層。初始化路
徑質(zhì)量評判參數(shù)e = e。 = o， e。是存儲于螞蟻信息素表中的當(dāng)前最好的路徑質(zhì)量評判參 數(shù)的值。 二 .在三層網(wǎng)絡(luò)每一層的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之中建立兩張表一種是路由表，用于記錄連 接每一對源宿節(jié)點(diǎn)對的路徑在該節(jié)點(diǎn)處的下一跳節(jié)點(diǎn)信息；另一種是螞蟻信息素表，用于 記錄螞蟻代理在該節(jié)點(diǎn)處釋放的信息素。同時(shí)開始搜尋最優(yōu)路徑，在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對 源宿節(jié)點(diǎn)對，在其之間派出螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑，并根據(jù)以下定義的路徑質(zhì)量評判參數(shù) 評價(jià)路徑的優(yōu)劣
其中0《4《l，在本實(shí)施例中，令4 =0.6;o為控制參數(shù)，這里設(shè)定為o =
1/15。并且在本方法中認(rèn)為擁有越大的9值的路徑是越好的路徑。 為了對上述公式進(jìn)行解釋，給出以下定義 (i， j):為網(wǎng)絡(luò)中的一條鏈路； By :為鏈路(i， j)的帶寬容量; Bfij :為鏈路(i， j)的剩余帶寬； :Rij = Bl^/Bij為該鏈路(i， j)的剩余帶寬率； Rmin :為路徑L上所有鏈路的Rij中的最小值； H :為一條從源節(jié)點(diǎn)S到目的節(jié)點(diǎn)d之間的路徑L的跳數(shù)。 所搜尋的路徑的質(zhì)量評判參數(shù)e與原存于上述螞蟻信息素表中路徑值e。進(jìn)行 比較，若e大于e。，則說明所搜尋到的路徑要優(yōu)于路由表中的路徑，將該路徑記錄在路由 表中代替原來的路徑，并令e就成為新的e。存儲于上述螞蟻信息素表中，螞蟻代理繼續(xù) 搜尋；若e小于或等于e。，則說明所搜尋到的路徑并不由于路由表中的路徑，那么放棄所 搜尋到的路徑和e ，螞蟻代理繼續(xù)搜尋，這些螞蟻代理從網(wǎng)絡(luò)初始化的時(shí)候開始行進(jìn)，不斷 對路由表和螞蟻信息素表進(jìn)行更新，到所有業(yè)務(wù)終止時(shí)停止。 三.判斷節(jié)點(diǎn)對間所經(jīng)過的螞蟻數(shù)量是否達(dá)到螞蟻種群的上限，是，則停止釋放 螞蟻代理，否，則繼續(xù)派出螞蟻代理對路徑信息進(jìn)行更新。
四.在業(yè)務(wù)傳送的過程中，若有節(jié)點(diǎn)失效，則回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，利用該節(jié)點(diǎn)之
中的螞蟻信息素表的信息，重新選擇新的下一跳路徑節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)的恢復(fù)通信； 參見圖2，本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)還在于 在不同網(wǎng)絡(luò)層之間進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，其步驟包括有
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— ).在三層網(wǎng)絡(luò)的第1層動(dòng)態(tài)到達(dá)一個(gè)業(yè)務(wù)請求，在本實(shí)施例中1 = 2; 二).判斷在第l層是否有足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟
五)，若沒有足夠的資源，進(jìn)行步驟三)； 三).判斷第1層是否為第1層，若是第1層，則說明該層網(wǎng)絡(luò)之下沒有下層網(wǎng)絡(luò)， 拒絕該業(yè)務(wù)，若不是第l層即第2層，則說明該層網(wǎng)絡(luò)之下有下層網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行步驟四)；
四).將該業(yè)務(wù)通過層間鏈路傳送到第1-1層，即第1層進(jìn)行傳送，參加圖3，并判 斷在第1-1層即第1層是否有足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟五)，若沒 有足夠的資源，拒絕該業(yè)務(wù)； 五).根據(jù)該層每個(gè)節(jié)點(diǎn)路由表中所記錄的路徑傳送該業(yè)務(wù)； 六).將業(yè)務(wù)傳送到下一跳節(jié)點(diǎn)，并判斷該節(jié)點(diǎn)是否是宿節(jié)點(diǎn)，若是宿節(jié)點(diǎn)，則任 務(wù)結(jié)束，若不是宿節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟五)。 本發(fā)明在某對節(jié)點(diǎn)對之間有動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)請求傳輸時(shí)，首先判斷在該層是否有足夠的 資源傳輸該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，則根據(jù)該層節(jié)點(diǎn)內(nèi)的路由表將業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸；若在該層 沒有足夠的資源，則根據(jù)不同層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣通過層間鏈路轉(zhuǎn)到下層網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行傳輸，再通過層間鏈路傳送到原傳輸層的宿節(jié)點(diǎn)，若在下層網(wǎng)絡(luò)仍然沒有足夠的資源傳 輸該業(yè)務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)。通過層間聯(lián)合優(yōu)化，可以共享不同網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)資源，從而降低 整個(gè)三層網(wǎng)絡(luò)的阻塞率。層內(nèi)最佳路徑的搜索結(jié)合層間協(xié)同合作的資源共享達(dá)到實(shí)時(shí)恢復(fù) 通信的多層網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合優(yōu)化。
實(shí)施例2 : 三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法同實(shí)施例l，參見圖1和圖2，控制平面的選路步驟二 中螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑，具體步驟包括 1在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對源宿節(jié)點(diǎn)對(S， d)，在其之間派出螞蟻代理搜尋最優(yōu)路 徑； 2在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)處，螞蟻代理根據(jù)螞蟻信息素表中的信息和路徑選路概率函數(shù)來 選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，具體依據(jù)下式進(jìn)行
^_ (2)
&Z[T/ni ,, ^ 3.選擇好下一跳節(jié)點(diǎn)j之后，根據(jù)以下公式 t ij — (1- S ) t ^ S t 。 (3) 更新局部信息素，然后螞蟻代理k前往一下跳節(jié)點(diǎn)其中，S是局部信息素蒸發(fā)因
子，滿足0< S <1，這里取S =0.8，、是信息素的初始值，取值為t。=1; 4.判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為宿節(jié)點(diǎn)d，若是，進(jìn)行下一步驟即步驟5，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i不是
宿節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟2; 5.判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為宿節(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i為宿節(jié)點(diǎn)，計(jì)算路徑質(zhì)量評判參數(shù)
e，并比較e與e。。若e大于e。，令e。= e并進(jìn)行步驟6.;若e小于或等于e。，進(jìn) 行步驟7. 6.從宿節(jié)點(diǎn)派出反向螞蟻代理k到源節(jié)點(diǎn)，更新沿途所經(jīng)過節(jié)點(diǎn)的路由表和并按
以下公式更新螞蟻信息素表<formula>formula see original document page 11</formula> 式中Tbs表示最優(yōu)路徑；△《=1//^是信息素增量，^是最優(yōu)路徑的跳數(shù)；參數(shù)P
是全局信息素蒸發(fā)因子，取值為P =0.7。 7.判斷所派出的螞蟻代理k的數(shù)目是否達(dá)到該螞蟻種群螞蟻代理數(shù)目的上限，在 本實(shí)施例中，螞蟻種群大小為100。若已達(dá)到，進(jìn)行下一步即步驟8.，若沒有達(dá)到，則進(jìn)行步 驟l ; 8.停止釋放螞蟻代理k，直到下一個(gè)搜索周期。 本發(fā)明通過路徑質(zhì)量評判參數(shù)的設(shè)定，能夠高效地搜尋層內(nèi)的最佳路徑，并且根 據(jù)蟻群方法自組織和分布式的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)有效的對網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí) 的傳送，路徑的實(shí)時(shí)恢復(fù)通信。
實(shí)施例3: 三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法同實(shí)施例2，參見圖3， 用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式分別表示每一層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，同一層內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的鄰接矩 陣，不同層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣。 第1層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合是G1 = (V1， E1)，其中V1表示第1層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，E1表 示第1層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的相鄰鏈路集合，1 = 1，2，3。例如，1 = 1表示物理光網(wǎng)絡(luò)層，1 = 2 表示電路層，1 = 3表示基于分組的IP網(wǎng)絡(luò)層。 第1層內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)的鄰接矩陣為N、同樣的，1 = 1，2，3。在圖3中以N2即1 = 2
為例
52C2"2五2
爿2—01001 —
5210110
01010
D201101
￡210010 在上面的矩陣中，W表示這是在第2層網(wǎng)絡(luò)中，A2 E2為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，大括號內(nèi)為 矩陣元素。矩陣中元素為l表示這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有鏈路存在，元素為O表示這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之 間沒有鏈路存在。 不同層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣為N12和N23。 N12表示第1層和第2層之間相鄰
節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣，N23表示第2層和第3層之間相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣。在圖3中以N12
為例
別ClDl￡1Fl
一000100—
52001000
iV12 = C2100000
Z)2010000
五2000001
11
矩陣中元素為1表示這兩個(gè)不同層的節(jié)點(diǎn)之間有層間鏈路，元素為0則表示這兩個(gè)不同層的節(jié)點(diǎn)之間沒有層間鏈路。 需要說明的是，在第1層光網(wǎng)絡(luò)中，是以光傳輸設(shè)備、光交叉連接設(shè)備(0XCs)作為
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用光纖連接某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在第2層電路網(wǎng)絡(luò)中，是以電路傳輸設(shè)備、數(shù)字交叉
連接設(shè)備(DXCs)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用傳輸電路連接某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在第3層分組網(wǎng)絡(luò)中，是
以路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用傳輸設(shè)備連接某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 第1步，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，并在每一層的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中建立兩種表一種是路由
表，用于記錄連接每一對源宿節(jié)點(diǎn)對的路徑在該節(jié)點(diǎn)處的下一跳節(jié)點(diǎn)信息；另一種是螞蟻
信息素表，用于記錄螞蟻代理在該節(jié)點(diǎn)處釋放的信息素。 這些螞蟻代理按照AIR算法運(yùn)行，搜尋不同節(jié)點(diǎn)對之間的最優(yōu)路徑，并且將該路
徑記錄在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表中。需要注意的是，這些螞蟻代理從網(wǎng)絡(luò)初始化的時(shí)候開始行
進(jìn)，到所有業(yè)務(wù)終止時(shí)停止。螞蟻代理的尋路和業(yè)務(wù)請求的傳送是一個(gè)同步的過程，并且由
于螞蟻代理是在控制平面，因此不會影響數(shù)據(jù)平面的業(yè)務(wù)傳輸。所以該算法可以對網(wǎng)絡(luò)整
體狀況加以掌握以得到最優(yōu)路徑，并且可以對每一個(gè)到達(dá)的業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。 第2步，在各層網(wǎng)絡(luò)上，動(dòng)態(tài)到達(dá)業(yè)務(wù)請求，該業(yè)務(wù)請求的到達(dá)速率服從泊松分
布，業(yè)務(wù)連接請求的持續(xù)時(shí)間服從指數(shù)分布。參見圖3，以圖3中第2層網(wǎng)絡(luò)為例。該層的
鄰接矩陣為N、第2層與第1層的相鄰節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣為N23。若在節(jié)點(diǎn)對(C2，E2)之間
有業(yè)務(wù)請求，則首先判斷在該層是否有足夠的資源傳輸該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，則根據(jù)該
層節(jié)點(diǎn)內(nèi)的路由表將業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸；若在該層沒有足夠的資源，則根據(jù)不同層之間相鄰節(jié)
點(diǎn)連接關(guān)系矩陣為N、可知(C2，E2)在第l層的映射節(jié)點(diǎn)為(A1，F(xiàn)1)，那么將該業(yè)務(wù)從第2
層通過層間鏈路C2 Al轉(zhuǎn)到第1層的(Al， Fl)之間進(jìn)行傳輸，再通過層間鏈路Fl E2
傳送到宿節(jié)點(diǎn)E2，若在第1層仍然沒有足夠的資源傳輸該業(yè)務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)。 第3步，在業(yè)務(wù)傳送的過程中，若有節(jié)點(diǎn)失效，則回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，利用該節(jié)
點(diǎn)之中的螞蟻信息素表的信息，根據(jù)公式(2)重新選擇新的下一跳路徑節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)的恢復(fù)通信。 本發(fā)明充分在層內(nèi)綜合考慮了鏈路利用率和路徑的跳數(shù)，并利用螞蟻代理進(jìn)行實(shí)
時(shí)的選路，從而可以避開那些被頻繁使用的鏈路，使得這些關(guān)鍵鏈路不會過早的擁塞，同時(shí)
有控制了路徑的跳數(shù)使得該路徑不會占用太多的網(wǎng)絡(luò)資源，更多的為后續(xù)業(yè)務(wù)考慮，從而
降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率。在層與層之間充分地利用了網(wǎng)絡(luò)各層的空閑資源，使得上層網(wǎng)絡(luò)被阻塞
的業(yè)務(wù)可以利用下層網(wǎng)絡(luò)的空閑資源，達(dá)到層間資源共享，從而降低整個(gè)三層網(wǎng)絡(luò)的阻塞
率，提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，使得網(wǎng)絡(luò)資源得以聯(lián)合優(yōu)化。 實(shí)施例4: 為檢驗(yàn)本發(fā)明提出的基于螞蟻代理的多層綜合路由方法的有效性，采用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行驗(yàn)證，如圖4和圖5。仿真拓?fù)鋱D4是美國MCI網(wǎng)的三層網(wǎng)絡(luò)IP/SDH/WDM，本發(fā)明仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)定條件如下 1)網(wǎng)絡(luò)IP層(第3層)鏈路的最大配置帶寬為622Mbit/s，SDH層(第2層)鏈路的最大配置帶寬為2. 5Gbit/s，WDM層(第l層)配置8個(gè)波長，每個(gè)波長的帶寬為2. 5Gbit/s，并且W匿層的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有全波長轉(zhuǎn)換能力。層間鏈路帶寬的配置為第3層到第2層的層間鏈路帶寬為622Mbit/s，第2層到第1層的層間鏈路帶寬為2. 5Gbit/s。其中IP
12層有19個(gè)節(jié)點(diǎn)和32條鄰接鏈路，SDH層有22個(gè)節(jié)點(diǎn)和47條鄰接鏈路，WDM層有27個(gè)節(jié)點(diǎn)和56條鄰接鏈路。 2)每一個(gè)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)等概率的隨機(jī)在三層中產(chǎn)生，其源宿節(jié)點(diǎn)在該層中同樣以等概率隨機(jī)產(chǎn)生，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的所有源宿節(jié)點(diǎn)對間的業(yè)務(wù)強(qiáng)度均相同。 3)業(yè)務(wù)連接請求的到達(dá)為泊松過程，到達(dá)速率服從均值為A的泊松分布，業(yè)務(wù)連接請求的持續(xù)時(shí)間服從均值為1/y的指數(shù)分布，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是A/iiErlangs。
4)系統(tǒng)無等待隊(duì)列，一旦連接請求被拒絕，則立即丟棄。 5)每次仿真產(chǎn)生100000個(gè)業(yè)務(wù)連接請求，結(jié)果數(shù)據(jù)為仿真運(yùn)行100次的統(tǒng)計(jì)平均值。 圖5為本發(fā)明的多層光網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法與其他方法比較的業(yè)務(wù)阻塞率比較曲線圖，圖5所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在圖4仿真拓?fù)湎路抡嫠?，仿真條件如上所述。參見圖5，為比較本發(fā)明基于螞蟻代理的三層聯(lián)合路由算法性能的改進(jìn)，將本發(fā)明與其他幾種模式進(jìn)行對比。其中Model表示在每一層內(nèi)采用的最短路路由算法，在網(wǎng)絡(luò)層與層之間沒有聯(lián)合優(yōu)化的策略。Mode2表示在每一層內(nèi)采用的是AIR路由算法，在網(wǎng)絡(luò)層與層之間沒有采用聯(lián)合優(yōu)化的策略。Mode3在每一層內(nèi)采用的是AIR路由算法，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)層與層之間采用聯(lián)合優(yōu)化的策略，即本發(fā)明所提出的三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法。從圖5中可以看出，隨著業(yè)務(wù)強(qiáng)度的增加，Mode2有著比Model更低的阻塞率，這是因?yàn)椋诿恳粚觾?nèi)，AIR路由策略要比最短路算法有著更好的性能，因?yàn)槠淇紤]到了網(wǎng)絡(luò)的資源分布情況，使得業(yè)務(wù)的傳輸總是在那些有著更低的鏈路利用率的鏈路上傳輸，從而可以更加充分的利用每一層的網(wǎng)絡(luò)資源。比較Mode2和Model的曲線，說明AIR算法在單層內(nèi)是有效的，相對于其他算法可以更有效的降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率。同時(shí)，還可以看到，Mode3即本發(fā)明的全部技術(shù)方案有著最低的阻塞率，在業(yè)務(wù)強(qiáng)度為90 Erlangs(愛爾蘭)時(shí)，Mode3的阻塞率為0. 17，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相同業(yè)務(wù)強(qiáng)度下Model的阻塞率O. 83和Mode2的阻塞率O. 68，這是因?yàn)樵趯觾?nèi)使用了 AIR算法，在層間采用了層間聯(lián)合資源優(yōu)化策略，使得上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)可以使用下層網(wǎng)絡(luò)的空閑資源，從而達(dá)到層與層之間網(wǎng)絡(luò)資源共享的目的，本發(fā)明可直接用于多于三層的多層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化。
權(quán)利要求
一種三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，其特征在于該方法分為兩個(gè)部分即層內(nèi)資源優(yōu)化和層間資源優(yōu)化，在每一層內(nèi)，將動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的選路和業(yè)務(wù)請求傳送分離開來，采用基于螞蟻代理的綜合路由方法AIR，利用在控制平面的螞蟻代理來進(jìn)行選路；在層與層之間采取聯(lián)合優(yōu)化，使上層被阻塞的業(yè)務(wù)請求可以利用下層空閑的資源進(jìn)行傳送，達(dá)到層間聯(lián)合優(yōu)化，螞蟻代理的選路和業(yè)務(wù)請求的傳送是一個(gè)同步的過程，具體方法包括有AIR算法在控制平面的選路步驟包括有(1).對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，在三層網(wǎng)絡(luò)IP/SDH/WDM中對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，初始化路徑質(zhì)量評判參數(shù)θ＝θ0＝0；(2).在多層網(wǎng)絡(luò)每一層的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之中建立兩張表一種是路由表，另一種是螞蟻信息素表，路由表用來存儲源宿節(jié)點(diǎn)對之間的路徑信息，螞蟻信息素表，用于記錄螞蟻代理在該節(jié)點(diǎn)處釋放的信息素，螞蟻代理是根據(jù)螞蟻信息素表來搜尋路徑，通過在網(wǎng)絡(luò)中始終保持一定數(shù)量的螞蟻，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)的更新路由表的信息，保證螞蟻代理的選路和業(yè)務(wù)請求的到達(dá)是一個(gè)同步的過程；最優(yōu)路徑的搜尋，是在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對源宿節(jié)點(diǎn)對，在其之間派出螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑，并根據(jù)以下定義的路徑質(zhì)量評判參數(shù)評價(jià)路徑的優(yōu)劣 <mrow><mi>θ</mi><mo>=</mo><msup> <mi>ζe</mi> <mrow><msup> <mi>R</mi> <mi>mn</mi></msup><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>ζ</mi> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>σH</mi> </mrow></msup> </mrow>所搜尋的路徑的質(zhì)量評判參數(shù)θ與原存于上述螞蟻信息素表中θ0進(jìn)行比較，若θ大于θ0，令θ成為新的θ0存儲于上述兩表中，若θ小于或等于θ0，放棄所搜尋到的路徑和θ；(3).判斷節(jié)點(diǎn)對間所經(jīng)過的螞蟻數(shù)量是否達(dá)到螞蟻種群的上限，是，則停止釋放螞蟻代理，否，則繼續(xù)派出螞蟻代理對路徑信息進(jìn)行搜尋和更新；(4).在業(yè)務(wù)傳送的過程中，若有節(jié)點(diǎn)失效，則回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，利用該節(jié)點(diǎn)之中的螞蟻信息素表的信息，重新選擇新的下一跳路徑節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)的恢復(fù)通信；層間聯(lián)合優(yōu)化的步驟包括有1).在三層網(wǎng)絡(luò)的第l層動(dòng)態(tài)到達(dá)一個(gè)業(yè)務(wù)請求；2).判斷在第l層是否有足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟5)，若沒有足夠的資源，進(jìn)行步驟3)；3).判斷第l層是否為第1層，若是第1層，拒絕該業(yè)務(wù)，若不是第1層，進(jìn)行步驟4)；4).將該業(yè)務(wù)通過層間鏈路傳送到第l-1層進(jìn)行傳送，并判斷在第l-1層是否有足夠的資源傳送該業(yè)務(wù)，若有足夠的資源，進(jìn)行步驟5)，若沒有足夠的資源，拒絕該業(yè)務(wù)；5).根據(jù)該層每個(gè)節(jié)點(diǎn)路由表中所記錄的路徑傳送該業(yè)務(wù)；6).將業(yè)務(wù)傳送到下一跳節(jié)點(diǎn)，并判斷該節(jié)點(diǎn)是否是宿節(jié)點(diǎn)，若是宿節(jié)點(diǎn)，則任務(wù)結(jié)束，若不是宿節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，其特征在于所述控制平面的 選路步驟(2)中螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑，具體過程包括(2a).在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)挑選一對源宿節(jié)點(diǎn)對，在其之間派出螞蟻代理搜尋最優(yōu)路徑； (2b).在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)處，螞蟻代理根據(jù)以螞蟻信息素表中的信息和路徑選擇概率函數(shù)來選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，具體依據(jù)下式進(jìn)行<formula>formula see original document page 3</formula>(2c).選擇好下一跳節(jié)點(diǎn)之后，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 3</formula>更新局部螞蟻信息素，然后螞蟻代理前往一下跳節(jié)點(diǎn)其中，S是局部信息素蒸發(fā)因 子，滿足0< S <1，、是信息素的初始值；(2d).判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為宿節(jié)點(diǎn)，若是，進(jìn)行下一步驟即步驟(2e)，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是宿節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行步驟(2b);(2e).若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為宿節(jié)點(diǎn)，計(jì)算路徑質(zhì)量評判參數(shù)e，并比較e與e。；若e大于 e。，令e。= e并進(jìn)行步驟(2f);若e小于或等于e。，進(jìn)行步驟(2g);(2f).從宿節(jié)點(diǎn)派出反向螞蟻代理到源節(jié)點(diǎn)，更新沿途所經(jīng)過節(jié)點(diǎn)的路由表和并按以 下公式更新螞蟻信息素表<formula>formula see original document page 3</formula>其中，其中Tbs表示最優(yōu)路徑；A《=1//^是信息素增量，Hbs是最優(yōu)路徑的跳數(shù)；參數(shù)P是全局信息素蒸發(fā)因子；(2g).判斷所派出的螞蟻代理的數(shù)目是否達(dá)到該螞蟻種群螞蟻代理數(shù)目的上限，若已 達(dá)到，進(jìn)行下一步即步驟(2h)，若沒有達(dá)到，則進(jìn)行步驟(2a);(2h).停止釋放螞蟻代理，直到下一個(gè)搜尋周期。
全文摘要
本發(fā)明是一種三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源優(yōu)化方法，分為兩部分層內(nèi)資源優(yōu)化和層間資源優(yōu)化，每一層利用控制平面的螞蟻代理進(jìn)行選路，定義路徑質(zhì)量評判參數(shù)θ綜合與通信相關(guān)的諸多因素，以最佳路徑更新路由表和螞蟻信息素表；減低網(wǎng)絡(luò)阻塞率，在傳送節(jié)點(diǎn)失效時(shí)回溯到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)螞蟻信息素表實(shí)時(shí)恢復(fù)通信；層間通過層間鏈路連接，使上層被阻塞的業(yè)務(wù)請求利用下層空閑資源傳送。層內(nèi)螞蟻代理的選路和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)業(yè)務(wù)請求的傳送是同步的過程。充分地利用了各層的空閑資源，大大降低動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)請求拒絕率，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，解決了三層網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)合優(yōu)化的難題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的網(wǎng)絡(luò)狀況響應(yīng)和恢復(fù)通信，本發(fā)明可直接用于多于三層的多層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化。
文檔編號H04Q11/00GK101753450SQ20091025442
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者劉三陽, 徐展琦, 鄭巍, 齊小剛 申請人:西安電子科技大學(xué)