專利名稱：一種用于光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的預(yù)置圈啟發(fā)式構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)中預(yù)置圈的一種啟發(fā)式構(gòu)造方法，屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)生存性是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)絡(luò)時需要考慮的重要問題。隨著密集波分復(fù) 用(DWDM)技術(shù)的不斷發(fā)展，復(fù)用的光信道數(shù)不斷增加，光傳送網(wǎng)的承載容量和傳輸速率急 劇擴(kuò)大，鏈路傳輸速率已達(dá)數(shù)10(ibpS，這使光網(wǎng)絡(luò)的可靠性和生存能力受到很大的挑戰(zhàn)。W. D. Grover最早提出了預(yù)置圈(P圈，P-cycle)的概念。采用預(yù)置圈的配置保護(hù) 方法，可以做到與環(huán)網(wǎng)的保護(hù)恢復(fù)速度相近。同時，預(yù)置圈不僅能保護(hù)環(huán)上鏈路，還可以保 護(hù)跨接鏈路，因此具有較高的效率。而在預(yù)置圈法設(shè)計過程中，首先要做的事情就是在光網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造出一系列容量利 用率高的圈。其中，評價一個預(yù)置圈算法的好壞主要有3個標(biāo)準(zhǔn)總?cè)哂喽?、預(yù)置圈的個數(shù) 和算法的計算時間?？?cè)哂喽鹊鸵馕吨?00%保護(hù)網(wǎng)絡(luò)時所用的空閑容量少，可以有效地 提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。減少預(yù)置圈的個數(shù)可以減輕預(yù)置圈繁瑣的配置和維護(hù)工作，同時 也減小了配置錯誤的風(fēng)險。算法的計算時間影響著網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行恢復(fù)操作的速 度，算法的計算時間越短，網(wǎng)絡(luò)故障時的業(yè)務(wù)開始進(jìn)行恢復(fù)的速度越快，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營所付出的 代價也就越小。因此預(yù)置圈法的設(shè)計目標(biāo)是冗余度低、預(yù)置圈的個數(shù)少且計算時間短。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)快速有效地構(gòu)造預(yù)置圈，實(shí)現(xiàn)對光網(wǎng)絡(luò)的有效保護(hù)，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用 率，本發(fā)明提出了一種用于光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的預(yù)置圈啟發(fā)式構(gòu)造方法。為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方法1.基于最大和次大工作容量的初始預(yù)置圈計算方法在網(wǎng)絡(luò)中計算出工作容量最大鏈路P，從網(wǎng)絡(luò)中刪除P，然后以P的兩個端點(diǎn)作為 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，計算工作容量次大的鏈路Q，其中P和Q節(jié)點(diǎn)分離，P和Q組成初始圈。計算出初 始預(yù)置圈下的網(wǎng)絡(luò)資源冗余度R，和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的未保護(hù)鏈路比M,如果M < R，并且M小于算 法約束值，則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)保護(hù)資源的分配和更新，繼續(xù)為其他未分配到保護(hù)資源的工作容量 計算預(yù)置圈。否則，對初始預(yù)置圈進(jìn)行擴(kuò)張。2.基于優(yōu)先策略和數(shù)量約束的初始預(yù)置圈SP-Add擴(kuò)張方法針對邊的擴(kuò)張，采用以下的優(yōu)先策略，首先對引入較多的跨接邊的邊進(jìn)行擴(kuò)張，在 引入跨接邊的數(shù)量相同時，對引入圈上邊較少的邊進(jìn)行擴(kuò)張，當(dāng)跨接邊和圈上邊的數(shù)量都 相等時，對度數(shù)較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)張。邊的擴(kuò)張方法采用SP-Add(Simple P-cycle-Add)方法。在邊進(jìn)行擴(kuò)張時，采用上 述的優(yōu)先擴(kuò)張策略，選出K個優(yōu)先擴(kuò)張的邊，對每邊進(jìn)行一次擴(kuò)張，每次擴(kuò)張之后選冗余度 最小的預(yù)置圈，計算此時網(wǎng)絡(luò)的未保護(hù)鏈路比，并與約束值和該圈的冗余度比較，滿足約束 條件則結(jié)束擴(kuò)張，進(jìn)行保護(hù)資源的配置和網(wǎng)絡(luò)鏈路的更新，否則以冗余度最小的圈為初始圈繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)張。3.預(yù)置圈的評估方法為了使預(yù)置圈的計算快速收斂，方法的目標(biāo)值是網(wǎng)絡(luò)資源的冗余度，約束值是網(wǎng) 絡(luò)未保護(hù)鏈路比。4.鏈路資源的配置方法存儲每一步所選出的預(yù)置圈，并將在預(yù)置圈上鏈路減去一倍的工作容量，跨接的 鏈路減去兩倍的工作容量，然后重新運(yùn)行算法，配置保護(hù)資源，直到網(wǎng)絡(luò)空閑資源不足，或 者所有的工作容量得到了保護(hù)。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是1.以兩條端點(diǎn)相同但其他節(jié)點(diǎn)分離的工作容量大的鏈路構(gòu)成初始圈獲取到冗余 度較小的初始預(yù)置圈。2.采用SP-Add方法和優(yōu)先策略來決定擴(kuò)張的邊，基于擴(kuò)張邊的數(shù)量約束，提高擴(kuò) 張效率，減少預(yù)置圈的計算時間，降低冗余度。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。附圖1為預(yù)置圈對業(yè)務(wù)的保護(hù)示意圖。附圖2為預(yù)置圈的啟發(fā)式構(gòu)造方法的框架圖。附圖3為預(yù)置圈的啟發(fā)式構(gòu)造方法的流程圖。
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，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方式作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述。附圖3所示為本發(fā)明的流程圖。具體流程如下描述。步驟1.輸入網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)銰 = (N, S)，其中N為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集，S是網(wǎng)絡(luò)中雙向 鏈路的集合。網(wǎng)絡(luò)工作容量分布矩陣W，其中Wi是第i條鏈路上的工作容量。方法的約束 值，是未保護(hù)鏈路比可接受的最大值V。步驟2.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸ぷ魅萘浚嬎愠鲆粭l工作容量最大的鏈路P，然后從網(wǎng) 絡(luò)中刪除該鏈路，然后以P的兩個端點(diǎn)作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，計算出一條工作容量最大的鏈路Q。步驟3.將P和Q組成初始圈，計算此時的網(wǎng)絡(luò)的未保護(hù)鏈路比M，以及網(wǎng)絡(luò)的總?cè)?余度R。如果M < V，并且M < R，則轉(zhuǎn)至步驟5。步驟4.對初始圈采用SP-Add方法對圈上的邊進(jìn)行一次擴(kuò)張。采用如下的優(yōu)先策 略首先對引入較多的跨接邊的邊進(jìn)行擴(kuò)張，在引入跨接邊的數(shù)量相同時，對引入圈上邊較 少的邊進(jìn)行擴(kuò)張，當(dāng)跨接邊和圈上邊的數(shù)量都相等時，對度數(shù)較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)張。依據(jù) 上述優(yōu)先方法，對圈上可擴(kuò)張的邊進(jìn)行排序，并選擇出K個優(yōu)先擴(kuò)張的邊，對其進(jìn)行一次擴(kuò) 張，一次擴(kuò)張之后，計算這些圈的冗余度，并選擇出冗余度最小的圈，冗余度為R，計算此時 網(wǎng)絡(luò)的未保護(hù)鏈路比M，如果M < V，并且M < R，則轉(zhuǎn)至步驟5，否則的話，將該圈作為初始 圈，轉(zhuǎn)至步驟4。步驟5.存儲所選的預(yù)置圈，同時更新網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路上的工作容量，圈上的鏈路減去一倍的工作容量，跨接的鏈路減去兩倍的工作容量，其他工作容量不變，如果當(dāng)前網(wǎng)絡(luò) 所有工作容量都已經(jīng)具有保護(hù)資源，或者保護(hù)資源不足以保護(hù)，則方法結(jié)束，否則轉(zhuǎn)至步驟 2。 上面對本發(fā)明所述的一種用于光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的預(yù)置圈啟發(fā)式構(gòu)造方法進(jìn)行了詳細(xì) 的說明，但本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)形式并不局限于此。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不 用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的預(yù)置圈啟發(fā)式構(gòu)造方法，其特征在于首先基于最大和次大 工作容量的計算方法得到初始預(yù)置圈，然后根據(jù)預(yù)置圈的評估方法進(jìn)行評估，若滿足要求 則進(jìn)行預(yù)置圈的存儲和保護(hù)資源的配置，不滿足要求則進(jìn)行基于優(yōu)先策略和數(shù)量約束的 SP-Add擴(kuò)張方法對初始預(yù)置圈進(jìn)行擴(kuò)張，對擴(kuò)張后的預(yù)置圈進(jìn)行評估，滿足要求則進(jìn)行預(yù) 置圈的存儲和保護(hù)資源的配置，否則選出擴(kuò)張后最接近評估要求的預(yù)置圈作為初始圈，繼 續(xù)進(jìn)行擴(kuò)張，直至找到滿足要求的預(yù)置圈。
2.如權(quán)利要求1所述的基于最大和次大工作容量的初始預(yù)置圈計算方法，其特征在 于，初始圈由網(wǎng)絡(luò)中一條工作容量最大的鏈路和與之同端點(diǎn)的工作容量次之的鏈路組成， 這樣的初始圈具有較高的資源利用率，為后續(xù)圈的擴(kuò)張?zhí)峁┝说腿哂喽鹊某跏既?，有利?方法收斂，減少計算時間。
3.如權(quán)利要求1所述的基于優(yōu)先策略和數(shù)量約束的初始預(yù)置圈SP-Add擴(kuò)張方法，其特 征在于，根據(jù)擴(kuò)張優(yōu)先策略選出K個優(yōu)先擴(kuò)張的邊，分別進(jìn)行一次SP-Add擴(kuò)張，然后選出冗 余度小的圈。若選出的圈不滿足條件，則用最小冗余度的作為初始圈繼續(xù)根據(jù)擴(kuò)張方法進(jìn) 行擴(kuò)張。該方法提高了擴(kuò)張效率和資源利用率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的預(yù)置圈啟發(fā)式構(gòu)造方法，屬于通信領(lǐng)域。該方法的特點(diǎn)在于基于最大和次大工作容量的初始圈計算方法得到初始預(yù)置圈，然后對初始圈進(jìn)行評估，滿足要求則進(jìn)行預(yù)置圈的存儲和保護(hù)資源的配置，否則基于優(yōu)先策略和數(shù)量約束的SP-Add擴(kuò)張方法對初始預(yù)置圈進(jìn)行擴(kuò)張，對擴(kuò)張后的預(yù)置圈進(jìn)行評估，滿足要求則進(jìn)行預(yù)置圈的存儲和保護(hù)資源的配置，否則選出擴(kuò)張后最接近評估要求的預(yù)置圈作為初始圈，繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)張，直至找到滿足要求的預(yù)置圈。其中初始圈由網(wǎng)絡(luò)中一條工作容量最大的鏈路和與之同端點(diǎn)的工作容量次之的鏈路組成，具有較高的資源利用率，為后續(xù)圈的擴(kuò)張?zhí)峁┝说腿哂喽鹊某跏既ΑｎA(yù)置圈的擴(kuò)張方法，采用擴(kuò)張優(yōu)先策略和數(shù)量約束的SP-Add方法，提高擴(kuò)張效率和資源利用率。
文檔編號H04Q11/00GK102123003SQ20101062077
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者王宏祥, 紀(jì)越峰, 韓紅蕊 申請人:北京郵電大學(xué)