專利名稱：在通信系統(tǒng)中防止設備故障影響的制作方法
一般來說，本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領域，具體來說，本發(fā)明涉及用于在通信系統(tǒng)中防止設備故障影響的系統(tǒng)。
網(wǎng)絡管理中最重要的概念之一是維持網(wǎng)絡的抗毀性。當存在鏈路或節(jié)點故障時，任何受影響的路由應當盡快被修復。節(jié)點故障可視為多個鏈路的故障，因為節(jié)點故障影響業(yè)務量的方式就好像端接于該節(jié)點的所有鏈路出故障一樣。本發(fā)明適用于鏈路和節(jié)點分集保護方案這里分集涉及保護路徑(鏈路和/或節(jié)點)所用的資源與工作路徑所用的資源完全分離的屬性。
因為期望網(wǎng)絡承載由面向數(shù)據(jù)的應用的持續(xù)迅速增長帶來的大業(yè)務量，網(wǎng)絡抗毀性已變成極為重要的問題。與此同時，一直在推動著大型網(wǎng)絡中的效率最大化和成本最小化。節(jié)點能夠監(jiān)測通過它們的連接的狀態(tài)以檢測故障。在SDH傳送網(wǎng)絡中，例如，這可利用跟蹤監(jiān)測和所謂的非侵入監(jiān)測來實現(xiàn)，這兩種監(jiān)測在ITU-T規(guī)范G.783中都有定義。
主要用在環(huán)網(wǎng)中的傳統(tǒng)保護方案消耗大量帶寬。與環(huán)網(wǎng)上相比，網(wǎng)狀網(wǎng)上的共享保護(其中在多個保護路徑之間共享資源)需要較少的附加容量來提供故障保護。雖然共享保護網(wǎng)狀網(wǎng)消耗較少的網(wǎng)絡資源，但是存在較長的業(yè)務恢復時間。因此在這類網(wǎng)絡中需要一種適當?shù)捏w系結構來實現(xiàn)快速恢復。
本發(fā)明提供一種包括多個節(jié)點和用于提供節(jié)點之間連接的多個鏈路的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)；其中鏈路和節(jié)點的一個子集形成用于通過通信系統(tǒng)傳送工作數(shù)據(jù)的工作路徑；其中系統(tǒng)包括鏈路和節(jié)點的另一個子集，用于形成保護路徑，以便在工作路徑中無故障時傳送非工作數(shù)據(jù)，并且在工作路徑中出故障的情況下為工作數(shù)據(jù)提供備選路徑；其中系統(tǒng)包括保護裝置，其中在檢測到工作路徑中的故障之前由保護裝置確定備選路徑。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，系統(tǒng)包括用于為鏈路和節(jié)點分配相對于工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個或多個成本值的裝置，以及用于根據(jù)一個或多個成本值選擇節(jié)點和鏈路的另一個子集，從而為工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑的裝置。
本發(fā)明還提供一種在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中保護工作路徑的方法，所述系統(tǒng)包括多個節(jié)點和用于提供節(jié)點之間的連接的多個鏈路；包括通過構成工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個子集傳遞工作數(shù)據(jù)并且指定鏈路和節(jié)點的另一個子集形成保護路徑的步驟；其中保護路徑在工作路徑中無故障時不傳送工作數(shù)據(jù)，以及在工作路徑中出故障的情況下為工作數(shù)據(jù)提供備選路徑。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明還提供一種包括以下步驟的方法為鏈路和節(jié)點分配相對于工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個或多個成本值，以及根據(jù)一個或多個成本值選擇節(jié)點和鏈路的另一個子集，從而為工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑。
現(xiàn)在參照附圖通過舉例的方式來描述本發(fā)明的實施例，圖中

圖1至3表示具有傳送網(wǎng)元(TNE)內(nèi)部的保護交換的傳統(tǒng)操作；圖4至7表示TNE的網(wǎng)絡，說明根據(jù)本發(fā)明的各種保護機制；圖8和9表示本發(fā)明可應用于的通信系統(tǒng)的各種方面。
由于SONET/SDH傳送網(wǎng)絡非常普及，所以將參照這種網(wǎng)絡舉例說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這種網(wǎng)絡。在傳統(tǒng)SONET/SDH網(wǎng)絡中，可以在50ms或更短時間以內(nèi)從故障鏈路或節(jié)點恢復，但是這方面的實現(xiàn)依賴于具有1+1備份的光網(wǎng)絡鏈路，其中為每個工作鏈路分配一個備份鏈路。為了避免這種資源浪費，本發(fā)明提供共享恢復機制，這提供了增強的網(wǎng)絡抗毀性而使所消耗的網(wǎng)絡資源最少。
下表就路徑計算(即計算要遍歷的鏈路和節(jié)點的順序)、資源選擇(即在鏈路內(nèi)選擇要用的信道)以及資源分配(即在節(jié)點中交叉連接的實際實現(xiàn)，以及因而發(fā)生的鏈路中信道的占線)總結了四種可能的保護方案。
本發(fā)明涉及表中第三種類型的保護方案，而傳統(tǒng)SDH保護(APS或自動保護交換)是第四種類型。
第三種類型，僅在故障出現(xiàn)之后使用資源。同樣的資源可分配給若干恢復路徑，只要這些恢復路徑從未同時被單個故障激活。以這樣的方式在不同恢復路徑之間共享資源是本發(fā)明的“共享恢復”的定義。
在傳送網(wǎng)元(TNE)中的SNCP操作現(xiàn)在參照圖1至3，說明為了在工作路徑和保護路徑之間以及相反方向以無業(yè)務量影響方式交換、在節(jié)點中所需的交叉連接機制。如上所述，我們采用SDH術語來舉例，但是同樣的概念機制可用于所有傳送網(wǎng)絡體系結構中。
圖1說明單個子網(wǎng)連接保護(SNCP)保護方案如何實現(xiàn)，如ITU-T建議G.805第7.2.2.章節(jié)中所定義。工作端口A和B經(jīng)由TNE的交換矩陣來交換數(shù)據(jù)。保護端口C正在保護工作端口B如果出現(xiàn)影響端口B的故障，則利用端口C開始預先規(guī)劃的保護。保護利用TNE內(nèi)的分割功能和選擇功能。選擇模塊(Sel.)選擇它接收的兩個信號(即，從每個端口B和C得到一個信號)中最好的一個，并經(jīng)由矩陣把所選信號發(fā)送到端口A。分割模塊將它經(jīng)由矩陣從端口A接收的信號分割成兩個信號，向每個端口B和C發(fā)送一個信號。工作端口A沒有相應的保護端口故障影響的部分A將不利地影響通信。為了在需要時執(zhí)行保護交換而需要的與工作(W)和保護(P)路徑都有關的相關信息被存儲在保護表中?？稍赥NE所用的控制單元的任何實現(xiàn)中提供該表。
圖2示出與圖1的TNE類似的TNE，其中添加了保護端口D。按照圖2，經(jīng)由保護端口D通過SNCP保護工作端口A，而經(jīng)由保護端口C通過SNCP保護工作端口B。附加的選擇功能(Sel.)在它從端口A和D接收的兩個信號之中選擇最佳信號，并將其經(jīng)由矩陣發(fā)送到“B側”分割功能。附加的分割功能將它經(jīng)由矩陣從“B側”選擇功能接收的信號一分為二，向端口A和D中的每一個發(fā)送一個信號。這種行為確保在工作路徑的一個或多個資源出故障的情況下，業(yè)務量通過保護路徑的相應資源正確地傳送。此外，還有可能當工作路徑再次變得可用時，禁用保護路徑并轉(zhuǎn)回到工作路徑，而不會負面影響所傳送的業(yè)務量。保護表包含為了在需要時對于端口A或B執(zhí)行保護交換而需要的相關信息。
圖3描繪在沒有故障時TNE如何工作。圖3的TNE具有兩個工作端口(A，B)和兩個保護端口(D，C)。如圖所示，在正常工作期間，未實現(xiàn)保護方案。在工作端口A與B之間經(jīng)由TNE內(nèi)部的交換矩陣雙向傳遞工作業(yè)務量。保護表包含為了在需要時執(zhí)行保護交換所需的相關信息。保護表的激活將導致如圖2所示的雙重保護方案的實現(xiàn)。
典型通信網(wǎng)絡包括一個或多個工作路徑，它們跨接網(wǎng)絡中的一組資源，也就是節(jié)點(例如TNE)和鏈路。如果僅考慮鏈路之中出現(xiàn)的故障，則保護被定義為“利用鏈路分集的保護”。如果除鏈路之外還考慮故障節(jié)點，則保護被定義為“利用節(jié)點分集的保護”。
按照本發(fā)明，可以按照以下順序來配置、激活和去活預先規(guī)劃的局部修復方案1.當配置工作路徑時，還計算一組繞行路，它們的并集可繞過工作路徑中的所有資源(對于鏈路分集或節(jié)點分集)。為了共享恢復，存儲備選路徑的詳細情況(即，用于繞行路的鏈路和節(jié)點)，以便可能將來在故障情況下使用，但不立即實現(xiàn)。繞行路必須按特定標準來選擇，以允許保護資源的有效共享參見下面的“選擇和配置繞行路”。備選路徑不用來傳送工作數(shù)據(jù)，除非在工作路徑中已檢測到故障。
2.當故障發(fā)生時，準確地找到在工作路徑中哪個(些)資源(鏈路或節(jié)點)出故障可能花費較長時間，但是源和目標節(jié)點以及可能還有一組中間節(jié)點可非常快地檢測到工作路徑在某處出故障參見以下“指定監(jiān)測點”。
3.當檢測到存在故障、但未確定其位置時，采用SNCP立即激活所有繞行路，從而同時激活多個繞行路參見以下“激活繞行路”。這在最短恢復時間內(nèi)獲得必需的保護。
4.稍后，當節(jié)點完全確定故障的位置時，只有實際繞過故障資源的繞行路被保留在原位參見以下“選擇保護繞行路”。如果同時激活了保護相同故障資源的兩條繞行路，則最簡單的是允許它們保持激活，一直到處理好故障為止，當然也可去活一條。
5.釋放其它所有繞行路，即，執(zhí)行未命中部分去活參見以下“重新激活未用的繞行路”。
6.當故障被修復時，還釋放最后的繞行路。
選擇和配置繞行路當請求具有預先規(guī)劃的保護的路徑時，計算工作路徑和一組保護繞行路。按照傳統(tǒng)技術，通常可借助于最短路徑算法來計算工作路徑。
對于構成工作路徑的組成部分的各個資源(鏈路或節(jié)點)，必須有至少一條繞行路來容許該資源上的故障。各個繞行路最好使用盡量少的資源。
如上所述，可能出現(xiàn)兩個繞行路保護同樣資源的情況。如果需要節(jié)點分集，這是不可避免的，因為如果兩個相鄰節(jié)點被不同繞行路保護，則他們之間的鏈路將由這些繞行路同時保護。這在圖4中說明。按照圖4的實施例，工作路徑從源節(jié)點S通過節(jié)點2、3和4延伸到目標節(jié)點D。圖4的網(wǎng)絡還具有三個繞行路徑繞行路10延伸在節(jié)點S、6與3之間；繞行路12延伸在節(jié)點2、7和4之間；以及繞行路14延伸在節(jié)點3、8與D之間。源節(jié)點S和目標節(jié)點D執(zhí)行跟蹤監(jiān)測。例如，工作路徑上的節(jié)點2和3被分開的繞行路保護。(節(jié)點2受繞行路10保護，節(jié)點3受繞行路12保護。結果，節(jié)點2與3之間的鏈路同時受到繞行路10和12的保護)。應當指出，圖4的三個繞行路(10、12和14)為工作路徑提供多個不相交的(即不直接連接的)備選者。但是，為簡明起見，繞行路的這種組合在這里稱為單個備選路徑。這是有效的，因為只有所有這些繞行路的組合為工作路徑的每個資源提供保護。
兩種節(jié)點參與繞行路端接繞行路的節(jié)點(TD)(即那些也被工作路徑穿過的節(jié)點)以及處于繞行路中間的節(jié)點(ID)。ID節(jié)點存儲定義繞行路所需的交叉連接的信息而不實現(xiàn)它，除非在該ID節(jié)點所保護的工作路徑的資源中檢測到故障，如下所述。ID節(jié)點還可將唯一路徑標識符與交叉連接定義相關聯(lián)，以便在請求激活繞行路時可以識別它(參見下文)。
在正常的無故障工作中，TD節(jié)點實現(xiàn)構成工作路徑的一部分的“工作”交叉連接。TD節(jié)點存儲定義“繞行路”交叉連接的信息，“繞行路”交叉連接也就是會將業(yè)務量從工作路徑轉(zhuǎn)到繞行路、即保護路徑上的路徑中的“分岔”。
指定監(jiān)測點根據(jù)一個優(yōu)選實施例，通過從各繞行路的開頭和結尾都發(fā)送“激活繞行路”消息而不是只從一端發(fā)送，提高了激活繞行路的速度(“激活繞行路”消息包含用于交叉連接定義的唯一路徑標識符)。這把信令所需的時間減少到在最長繞行路的一半上的傳播延遲。當監(jiān)測TD節(jié)點檢測到工作電路中的故障時，信令將在該節(jié)點開始。由于這些原因，建議將非侵入監(jiān)測功能放在所有TD節(jié)點上。附圖中給出一些實例，其中，在圖5所示的實例中，并非工作路徑中的所有節(jié)點都實現(xiàn)監(jiān)測點(即僅節(jié)點4和7，參考下文)，在圖6所示的實例中，工作路徑中的所有節(jié)點都實現(xiàn)監(jiān)測點。
根據(jù)圖5的實施例，工作路徑從源節(jié)點S通過節(jié)點2、4、5、7和8延伸到目標節(jié)點D。圖5的網(wǎng)絡還具有三個繞行路徑，它們分別延伸在節(jié)點S、3、4；4、6、7；以及7、9、D之間。源節(jié)點S和目標節(jié)點D執(zhí)行跟蹤監(jiān)測。僅節(jié)點4和7執(zhí)行非侵入監(jiān)測。根據(jù)圖6的實施例，工作路徑從源節(jié)點S通過節(jié)點S、2、3、4和D延伸到目標節(jié)點D。圖6的網(wǎng)絡還具有三個繞行路，它們分別延伸在節(jié)點S、6、3；2、7、4；以及3、8、D之間。源節(jié)點S和目標節(jié)點D執(zhí)行跟蹤監(jiān)測。節(jié)點2、3和4執(zhí)行非侵入監(jiān)測。
激活繞行路當實現(xiàn)監(jiān)測的(TD)節(jié)點檢測工作路徑故障時，它們都通過繞行路徑發(fā)送“激活繞行路”消息?！凹せ罾@行路”消息包含唯一路徑標識符，用于通知ID節(jié)點必須激活哪個繞行路連接?！凹せ罾@行路”消息實際上向ID節(jié)點標識要激活繞行路徑的哪些部分(即，利用唯一路徑標識符，用于上文在“選擇和配置繞行路”下面提到的交叉連接定義)?？梢园压ぷ髀窂胶退衅湎嚓P繞行路看作具有唯一標識符的單個對象，如果任何節(jié)點接收具有特定標識符的“激活繞行路”消息，它激活實現(xiàn)與該標識符相關的繞行路的連接。這包括實現(xiàn)適當繞行路交叉連接的TD節(jié)點(SNCP分岔)。
ID節(jié)點又傳播所接收的“激活繞行路”消息，除非它們已經(jīng)接收它(即，構成在繞行路連接的另一端的TD節(jié)點)并且實現(xiàn)先前定義的與消息中的唯一路徑標識符對應的交叉連接。
如果一個節(jié)點正試圖向故障資源傳播“激活繞行路”消息(即，由禁用告警標識為有故障的鏈路故障節(jié)點被其相鄰節(jié)點當作故障鏈路)，通向故障資源的通過節(jié)點的交叉連接被該節(jié)點本身在本地自發(fā)刪除，并且節(jié)點產(chǎn)生“刪除繞行路”消息以恢復所述不可用的繞行路(參見以下“去活未用的繞行路”)。
選擇保護繞行路特定資源上的單個故障將通過一個或多個繞行路來保護?？赡茉诰W(wǎng)絡中存在另一些繞行路不保護故障資源，因而可被釋放，即，首先實現(xiàn)所有繞行路，然后去活其中的一些繞行路。當識別故障資源并確定其位置時(例如通過節(jié)點診斷)，可能識別出哪些繞行路正保護故障資源而哪些繞行路不是這樣。后者則可被釋放，從而允許它們傳送其它業(yè)務量并且預防其它故障(如果有)，由此增強網(wǎng)絡彈性。這可視為早期部分去活即，在修復故障前去活一些繞行路。
現(xiàn)在參照圖7來描述非保護繞行路的識別。圖7示出與圖6中類似的具有重疊繞行路的網(wǎng)絡。根據(jù)圖7的實施例，工作路徑從源節(jié)點S通過節(jié)點2、3、4和5延伸到目標節(jié)點D。圖7的網(wǎng)絡還具有三個繞行路徑，它們分別延伸在節(jié)點S、8與3之間；2、7與5之間；以及3、9與D之間。圖7的網(wǎng)絡具有故障資源(見長釘符號)，即工作路徑上的TD節(jié)點3和4之間的鏈路。經(jīng)過節(jié)點7和9的兩個繞行路徑都保護故障資源，而經(jīng)過節(jié)點8的繞行路不是這樣，因而可被釋放。為了找出非保護繞行路，使用以下算法(1)用＜L和L＞指明其中已檢測到故障資源的告警的節(jié)點，如下用＜L指明其中向目標檢測到故障的節(jié)點，用L＞指明其中向工作路徑的源檢測到故障的節(jié)點。＜L和L＞可被看作節(jié)點內(nèi)的狀態(tài)字段。
(2)用＜P指明其中在目標方向開始繞行路的節(jié)點。用P＞指明其中在源方向開始繞行路的節(jié)點(＜P和P＞僅存在于TD節(jié)點中)。＜P和P＞也可看作節(jié)點內(nèi)的狀態(tài)字段。＜P、P＞、＜L和L＞不是互斥的參見圖7。
因此，在圖7的實施例中，TD節(jié)點具有以下狀態(tài)S ＝ ＜P； 4 ＝ L＞；2 ＝ ＜P； 5 ＝ P＞；3 ＝ ＜P P＞ ＜L；D ＝ P＞。
根據(jù)圖7的實施例，僅節(jié)點3和4檢測到故障，雖然在實際中有更多的TD節(jié)點可做到這一點。
(3)帶有＜L的節(jié)點在離開故障資源的方向、即朝著源節(jié)點沿工作路徑發(fā)送“返回源”消息。
(4)如果帶有＜P的節(jié)點接收“返回源”消息，則沿工作路徑傳播消息并且不采取行動。同一節(jié)點還可能同時標有＜P和＜L。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象在帶有＜L的第一節(jié)點與帶有＜P的第二節(jié)點之間傳遞消息，雖然實際上不需要任何消息。
(5)如果標有P＞的節(jié)點接收“返回源”消息，則沿工作路徑傳播消息，并且恢復繞行路，如下所述。同一節(jié)點也可能同時標有P＞和＜L。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象以類似于以上在步驟(3)對于＜P和＜L描述的情況的方式把消息從＜L傳遞到P＞。
(6)標明L＞的節(jié)點在離開故障資源的方向、即朝著目標節(jié)點沿工作路徑發(fā)送“返回目標”消息。
(7)如果標有P＞的節(jié)點接收“返回目標”消息，則沿工作路徑傳播消息而不采取行動。同一節(jié)點可能同時標有P＞和L＞。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象以類似于以上在步驟(3)對于＜P和＜L描述的情況的方式把消息從L＞傳遞到P＞。
(8)如果標有＜P的節(jié)點接收“返回目標”消息，則沿工作路徑傳播消息并恢復繞行路，如下所述。同一節(jié)點可能同時標有＜P和L＞。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象以類似于以上在步驟(3)對于＜P和＜L描述的情況的方式把消息從L＞傳遞到＜P。
轉(zhuǎn)到圖7的實施例，“返回目標”消息從節(jié)點4(L＞)發(fā)送并通過節(jié)點5(P＞)傳播到目標節(jié)點D(P＞)什么也不做，因為消息僅經(jīng)過具有P＞的節(jié)點，表示保護繞行路。
同時，在圖7中，“返回源”消息從節(jié)點3(＜P，P＞和＜L)發(fā)送并通過節(jié)點2(＜P)傳播到源節(jié)點S(＜P)。當在節(jié)點3、然后在節(jié)點2和S遇到指示＜P時，什么也沒發(fā)生。當在節(jié)點3遇到指示P＞時，經(jīng)由節(jié)點8的繞行路被去活并且恢復資源。
去活未用的繞行路未用的繞行路的去活總是在TD節(jié)點中發(fā)起。繞行路上的工作信號被迫轉(zhuǎn)到工作路徑上，然后“刪除繞行路”消息從發(fā)起繞行路去活的TD節(jié)點沿繞行路徑發(fā)送，并且所有的繞行路交叉連接被刪除。TD和ID節(jié)點中與繞行路交叉連接相關的信息繼續(xù)與其相關聯(lián)的路徑標識符一起被保留，以便進一步用于將來故障的情況中。
現(xiàn)在參照圖8和9并采用以下符號和定義，通過舉例來描述選擇保護路徑的過程。
符號 念作“那里存在”的存在量詞。
{a，b，c}包含a、b和c的集合；∈ 集合隸屬關系； 子集；∪ 并；∩ 交； 否定； 空集定義通過圖示G＝{N，E，c}來描述網(wǎng)絡，其中N＝{...ni，...}是節(jié)點的集合，EN×N是鏈路的集合，其中各鏈路提供集合N的兩個節(jié)點之間的連接。正是該資源給定兩個相鄰節(jié)點之間的帶寬并且由那兩個節(jié)點來標識； 是成本函數(shù)其中 實數(shù)域。成本c是把鏈路映射成實數(shù)的函數(shù)；若干成本值可分配給一個鏈路，這些值都可用實數(shù)來表達，主要值包括經(jīng)濟成本、總容量、所用容量和剩余容量；這里還使用兩個輔助的經(jīng)過修改的成本函數(shù)。在其它本發(fā)明適用的情況下(例如在所有光網(wǎng)絡中)，可能需要非常復雜的成本函數(shù)來表達物理光纖參數(shù)和光信號質(zhì)量。為了本示范實施例的目的，我們采取一個簡單的成本函數(shù)。
ef是故障鏈路；nf是故障節(jié)點網(wǎng)絡上的路徑wp由節(jié)點序列及其對應的鏈路來描述wp＝[n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，nk]，只要鏈路ei連接節(jié)點ni和ni+1，即，它滿足屬性ei＝(ni，ni+1)。我們將稱n1為wp的源，稱nk為其目標。
給定一條路徑wp和該路徑上預期用保護路徑或繞行路來保護的資源(鏈路ef或節(jié)點nf)，如下定義另外兩個成本函數(shù)cl和cn 與各故障鏈路(ef)相關聯(lián)的成本cl是無限的(即，從未使用)。與路徑(wp)上的工作鏈路相關聯(lián)的成本是零(即，始終使用)。否則，成本由函數(shù)c給定。
與各故障節(jié)點(nf)相關聯(lián)的成本cn是無限的(即，從未使用)。與路徑(wp)上的工作鏈路相關聯(lián)的成本是零(即，始終使用)。否則，成本由函數(shù)c給定。成本函數(shù)c是輸入網(wǎng)絡的定義的一部分，并且被視為例如在網(wǎng)絡初始化時是預定的。
這兩個成本函數(shù)(cl，cn)用來查找保護路徑wp的潛在故障源(ef)或(nf)的最小成本繞行路。成本函數(shù)cl把成本∞分配給鏈路ef，以防止它用作它本身的繞行路。成本函數(shù)cl把成本0分配給wp中的一些鏈路，這些鏈路已被配置成確保只要可用，就總是被選中。成本函數(shù)cn以類似的方式分配與節(jié)點nf相關的成本。
這些成本函數(shù)用來促進局部性，即，最接近要保護的資源的資源。這樣，繞行路的長度、所用資源量以及用于實現(xiàn)繞行路的時間都減至最小。
現(xiàn)在參照附圖來討論分擔風險鏈路組(SRLG)的概念，其中圖1表示通過多個資源的路徑。SRLG指明分擔同樣故障風險的資源、例如共用同樣導管的光纖的池，共用同樣節(jié)點的鏈路就屬于同一個SRLG。
一個鏈路可能屬于不止一個SRLG。在圖1中，例如，兩個導管定義兩個SRLG，而光纖板定義另一個SRLG，由此從A到B的鏈路屬于三個SRLG。
這里使用以下命名慣例。
兩點A與B之間的路徑由AB來表示。
AB中的資源的連續(xù)子集被稱為AB的段，并且用下標來標明(例如AB1，ABi，ABk)。
如果是e鏈路，則把e所屬的SRLG集合寫為SRLG(e)。
如果路徑wp＝[n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，nk]，則把∪iSRLG(ei)寫為SRLG(wp)。
如果兩條鏈路屬于同一個SRLG，則一條鏈路干擾另一條鏈路。
如果g是SRLG并且g∈SRLG(wp)，則其元素是鏈路。
稱關于鏈路集干擾的路徑wp閉合(更一般地說，鏈路集閉合)為IntClos(wp)＝∪igi，對于所有gi∈SRLG(wp)圖2舉例說明鏈路集關于干擾閉合的概念。參照圖2，可以斷言以下語句AB和CD屬于SRLG2；SRLG(AB)＝{SRLG1，SRGL2}；SRLG({CD，EF})＝SRLG(CD)∪SRIG(EF)＝{SRLG2，SRLG3，SRLG4}；AB干擾GH和CD；IntClos({CD，EF})＝{AB，CD，EF，IJ}當從A到B請求具有保護的路徑時，應當計算工作路徑AB和一組保護繞行路d1(AB)，...dk(AB)。
按照定義，繞行路di(AB)保護工作路徑的段ABi。
工作路徑通常借助于最短路徑算法來計算。保護繞行路應當滿足以下屬性對于每個所考慮的支持工作路徑的資源(鏈路或節(jié)點)，應當存在至少一個恢復該資源上故障的繞行路∪iABi＝AB。這意味著，所有繞行路的組合將提供A與B之間的完整備選路徑。有利的是，各繞行路應當使用盡可能少的資源來允許最大的資源恢復。通過對于已用資源設置成本為零以及對于故障資源設置成本為∞，促使繞行路盡可能近地沿著AB，并且只是偏離故障資源。這通過對這些成本運用最小成本算法來實現(xiàn)。
用于繞行路實現(xiàn)的允許資源為·空閑(未使用的)資源·已用于其它工作路徑的繞行路的資源，只要兩條繞行路所保護的段沒有共同故障點即，對于di(AB)，一些資源已用于dj(XY)，如果ABi和XYj沒有共同故障點。
該算法保證以下對于每個繞行路di(AB)，SRLG(AB)∩SRLG(di(AB))＝否則，單個故障可能同時影響工作和保護。
如果SRLG(ABi)∩SRLG(XYj)≠，則di(AB)和dj(XY)使用不相交的資源集，因此可同時實現(xiàn)。
這是必需的，因為如果SRLG(ABi)∩SRLG(XYj)≠，則存在至少一個資源，其故障會同時影響段ABi和XYj，因此，為了有效的恢復，應當可以同時分配di(AB)和dj(XY)。
兩個路由或段、繞行路或者無論任何資源集如果未被相同的一個或多個鏈路支持，則它們處于鏈路分集中，也就是說，沒有單個鏈路故障可同時使兩組資源發(fā)生問題。
在路徑的所有鏈路上迭代進行用于保護的資源的調(diào)查，即一次考慮一條鏈路，并調(diào)查在它上面防止故障有多好。
初始化利用具有選擇算法的成本函數(shù)c在E中的空閑資源上計算AB＝[A＝n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，B＝nk]使繞行路集初始化DS＝使迭代故障鏈路初始化fl＝e1設置i＝1設置一些工作路徑所用的所有資源“忙”而繞行路所用的所有資源“空閑”迭代利用成本函數(shù)cl(AB,fl)在E中的空閑資源上計算AB’；其中AB’是從A到B的另一條路徑，沿著與路徑AB不同的路線。
設置ABi＝AB-(AB∩AB’)設置di(AB)＝AB’-(AB∩AB’)求出IntClos(ABi)求出所有dj(XY)，使得XYj使用IntClos(ABi)中的一些鏈路如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空閑資源，則在DS中插入di(AB)如果AB∩AB’的B側僅包括節(jié)點B，終止將fl設置到AB∩AB’的B側上的第一鏈路再次設置繞行路所用的所有資源“空閑”遞增i繼續(xù)迭代否則設置任何dj(XY)所用的資源“忙”(暫時用于這次迭代)繼續(xù)迭代現(xiàn)在考慮具有節(jié)點分集的保護路徑計算所用的算法。
兩個路由或段、繞行路或無論什么資源集如果未被相同節(jié)點支持，則處于節(jié)點分集中，也就是說，沒有單個節(jié)點故障可同時使兩組資源發(fā)生問題。
初始化利用具有選擇算法的成本函數(shù)c在E中的空閑資源上計算AB＝[A＝n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，B＝nk]使繞行路集初始化DS＝使迭代故障節(jié)點初始化fn＝n2設置i＝1設置一些工作路徑所用的所有資源“忙”而繞行路所用的所有資源“空閑”迭代利用成本函數(shù)cn(AB，fn)在E中的空閑資源上計算AB’設置ABi＝AB-(AB∩AB’)設置di(AB)＝AB’-(AB∩AB’)求出IntClos(ABi)求出所有dj(XY)，使得XYj使用IntClos(ABi)中的一些鏈路如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空閑資源，則在DS中插入di(AB)將fn設置到AB∩AB’的B側上的第一節(jié)點如果fn＝B，終止再次設置繞行路所用的所有資源“空閑”遞增i繼續(xù)迭代否則設置任何dj(XY)所用的資源“忙”(暫時用于這次迭代)繼續(xù)迭代由于SDH傳送網(wǎng)的極大普及性，以上主要參照這種網(wǎng)絡通過舉例說明了本發(fā)明。但是，本領域的技術人員應當明白，本發(fā)明可應用于所有形式的傳送網(wǎng)以及包括但不限于網(wǎng)狀和環(huán)形拓撲的所有拓撲。
上述實施例僅以舉例的方式給出，不是用來限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明有利地提供了用于快速切換到預定保護路徑的裝置和方法，還提供了適合在共享局部修復方案以及其它形式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中計算用于保護路徑的繞行路的路由算法、方法和裝置。這種算法考慮到工作路徑的干擾，從而允許針對在分擔風險組中的多個資源的故障修復多個業(yè)務。還考慮到局部性的最大化，以便允許在故障期間使用最少量的資源以及加速繞行路激活。
權利要求
1.一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括多個節(jié)點和用于提供所述節(jié)點之間連接的多個鏈路；其中所述鏈路和節(jié)點的一個子集形成用于通過所述通信系統(tǒng)傳送工作數(shù)據(jù)的工作路徑；其中所述系統(tǒng)包括鏈路和節(jié)點的另一個子集，用于形成保護路徑，以便在所述工作路徑中無故障時傳送非工作數(shù)據(jù)，并且在所述工作路徑中出故障的情況下為所述工作數(shù)據(jù)提供備選路徑；其中所述系統(tǒng)包括保護裝置，其中在檢測到所述工作路徑中的故障之前由所述保護裝置確定備選路徑。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護裝置被設置成在檢測到所述工作路徑中的故障時，激活整個保護路徑以傳送所述工作數(shù)據(jù)。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護裝置被設置成識別所述故障的位置，并把所述工作數(shù)據(jù)返回到所述工作路徑中未受所述故障影響的那些部分。
4.如權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護裝置被設置成去活所述保護路徑中不需要為所述工作數(shù)據(jù)提供路徑的任何鏈路或節(jié)點。
5.如任一上述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一個子集的節(jié)點包括存儲器，用于在檢測到所述工作路徑中的故障之前存儲所述保護路徑的詳細情況。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護路徑的詳細情況與唯一路徑標識符相關聯(lián)。
7.如權利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一個子集中的各個節(jié)點包括用于存儲所述保護路徑的詳細情況的保護表。
8.如任一上述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，兩個子集共有的節(jié)點中至少一個包括用于檢測所述工作路徑中故障的裝置以及在檢測到所述工作路徑中故障時通過向所述另一個子集的節(jié)點發(fā)送激活消息來激活所述保護路徑的裝置。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于發(fā)送所述激活消息的裝置的所述節(jié)點還包括用于向所述另一個子集的每個相鄰節(jié)點發(fā)送所述激活消息的裝置。
10.如權利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激活消息包含唯一路徑標識符，用于通知所述另一個子集的節(jié)點要激活哪些連接。
11.如任一上述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點包括用于檢測所述工作路徑中故障位置的裝置以及用于在檢測到所述故障位置時通過所述第一子集沿離開所述故障的方向發(fā)送去活消息的裝置。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，各個節(jié)點包括用于以下用途的裝置檢測所述去活消息的接收，以及在收到這種消息時，去活從該節(jié)點經(jīng)由其中那些路徑未形成保護路徑的所述另一個子集的節(jié)點到所述工作路徑的故障部分的任何路徑。
13.一種在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中保護工作路徑的方法，所述系統(tǒng)包括多個節(jié)點和用于提供所述節(jié)點之間連接的多個鏈路；包括通過構成所述工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個子集傳遞工作數(shù)據(jù)并且指定鏈路和節(jié)點的另一個子集形成保護路徑的步驟；其中所述保護路徑在所述工作路徑中無故障時不傳送工作數(shù)據(jù)，以及在所述工作路徑中出故障的情況下為所述工作數(shù)據(jù)提供備選路徑。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，包括以下步驟檢測所述工作路徑中的故障，并且在檢測到所述工作路徑中的故障時，激活整個保護路徑以傳送所述工作數(shù)據(jù)。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，包括以下步驟識別所述故障的位置并把所述工作數(shù)據(jù)返回到所述工作路徑中未受所述故障影響的那些部分。
16.如權利要求14或15所述的方法，其特征在于，包括以下步驟去活所述保護路徑中不需要為所述工作數(shù)據(jù)提供路徑的任何鏈路或節(jié)點。
17.如權利要求13到15中任一項所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在檢測到所述工作路徑中的故障之前在所述另一個子集的節(jié)點中存儲所述保護路徑的詳細情況。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，包括以下步驟將所述保護路徑的詳細情況與唯一路徑標識符相關聯(lián)。
19.如權利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述另一個子集中的各個節(jié)點包括用于存儲所述保護路徑的詳細情況的保護表。
20.如權利要求13到19中任一項所述的方法，其特征在于，包括以下步驟兩個子集共有的節(jié)點中至少一個檢測所述工作路徑中故障，以及在檢測到所述工作路徑中故障時，通過向所述另一個子集的節(jié)點發(fā)送激活消息來激活所述保護路徑。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，包括以下步驟發(fā)送所述激活消息的所述節(jié)點向所述另一個子集的每個相鄰節(jié)點發(fā)送所述激活消息。
22.如權利要求20到21中任一項所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在所述激活消息中包括唯一路徑標識符，以便通知所述另一個子集的節(jié)點要激活哪些連接。
23.如權利要求13到22中任一項所述的方法，其特征在于，包括以下步驟至少一個節(jié)點檢測所述工作路徑中故障的位置，并且在檢測到所述故障位置時，通過所述第一子集沿離開所述故障的方向發(fā)送去活消息。
24.如權利要求23所述的方法，其特征在于，包括以下步驟節(jié)點檢測所述去活消息的接收，以及在收到這種消息時，去活從該節(jié)點經(jīng)由其中那些路徑未形成保護路徑的所述另一個子集的節(jié)點到所述工作路徑的故障部分的任何路徑。
25.如權利要求13到24中任一項所述的方法，其特征在于，包括多個節(jié)點和用于提供所述節(jié)點之間連接的多個鏈路；包括為鏈路和節(jié)點分配關于工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個或多個成本值以及根據(jù)所述一個或多個成本值選擇節(jié)點和鏈路的另一個子集、從而為工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑的步驟。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，包括以下步驟選擇具有最低成本值的子集。
27.如權利要求25到26所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述工作路徑上除被保護的至少一個節(jié)點或鏈路以外的節(jié)點和鏈路設置低于其它節(jié)點和鏈路的成本值的一個或多個成本值。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述較低成本值是零。
29.如權利要求25到28所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述被保護的至少一個節(jié)點或鏈路設置高于其它節(jié)點和鏈路的成本值的一個或多個成本值。
30.如權利要求25到29所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述被保護的至少一個節(jié)點或鏈路設置所述一個或多個成本值，使得該節(jié)點或鏈路不會被選中。
31.如權利要求25到30所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括另一條工作路徑和用于所述另一條工作路徑的保護。
32.如權利要求31所述的方法，其特征在于，包括以下步驟把關于節(jié)點或鏈路的工作路徑的一個或多個成本值設置成中間值，只要所述工作路徑上以及由該節(jié)點或鏈路所保護的另一工作路徑上的節(jié)點和/或鏈路沒有共同故障點。
33.如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述中間值位于所述較高值和較低值之間。
34.如權利要求33所述的方法，其特征在于，包括以下步驟如果所述工作路徑上以及由節(jié)點或鏈路所保護的另一工作路徑上的節(jié)點和/或鏈路具有至少一個共同故障點，則把關于所述節(jié)點或鏈路的工作路徑的一個或多個成本值設置成較高值，使得該節(jié)點或鏈路不會被選中。
35.如權利要求25到34所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為每個鏈路和節(jié)點分配一個或多個關于所述工作路徑的各個鏈路和節(jié)點的成本值。
36.如權利要求25到35所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在檢測到所述工作路徑中的故障之前確定所述保護路徑。
37.如權利要求31到36所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述鏈路和節(jié)點分配關于所述另一條工作路徑的另一個成本值，并且根據(jù)所述另一個成本值選擇所述節(jié)點和鏈路的另一個子集，從而為所述另一條工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑。
38.權利要求1到12的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于為鏈路和節(jié)點分配關于工作路徑的鏈路和節(jié)點的一個或多個成本值的裝置；以及用于根據(jù)所述一個或多個成本值選擇所述節(jié)點和鏈路的另一個子集、從而為所述工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑的裝置。
39.如權利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于選擇具有最低成本值的子集的裝置。
40.如權利要求38到39所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于為所述工作路徑上除被保護的至少一個節(jié)點或鏈路以外的節(jié)點或鏈路分配低于其它節(jié)點和鏈路的成本值的成本值。
41.如權利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述較低成本值是零。
42.如權利要求38到41所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述被保護的至少一個節(jié)點或鏈路分配高于其它節(jié)點和鏈路的成本值的成本值。
43.如權利要求38到42所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述被保護的節(jié)點或鏈路的成本值經(jīng)過設置，使得該節(jié)點或鏈路不會被選中。
44.如權利要求38到43所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來形成另一條工作路徑和用于所述另一條工作路徑的保護路徑的節(jié)點和鏈路的另一個子集。
45.如權利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為節(jié)點或鏈路分配關于工作路徑的各鏈路和節(jié)點的一個或多個中間成本值，只要所述工作路徑中的鏈路或節(jié)點以及由所述節(jié)點或鏈路所保護的另一工作路徑中的鏈路和節(jié)點沒有共同故障點。
46.如權利要求45所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中間值位于所述較高值和較低值之間。
47.如權利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置在工作路徑中的鏈路和節(jié)點以及由節(jié)點或鏈路所保護的另一工作路徑中的鏈路或節(jié)點具有共同故障點的情況下，把關于所述工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點的一個或多個較高成本值分配給所述節(jié)點或鏈路，使得該節(jié)點或鏈路不會被選中。
48.如權利要求38到47所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述鏈路和節(jié)點分配關于所述工作路徑的各個鏈路和節(jié)點的成本值。
49.如權利要求38到48所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于在檢測到所述工作路徑中的故障之前確定所述保護路徑的保護裝置。
50.如權利要求43到49所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述鏈路和節(jié)點分配關于所述另一條工作路徑的另一個成本值，并且根據(jù)所述另一個成本值選擇所述節(jié)點和鏈路的另一個子集，從而為所述另一條工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點形成保護路徑。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具有由多個鏈路連接的多個節(jié)點；其中所述鏈路和節(jié)點的一個子集形成用于通過通信系統(tǒng)傳送工作數(shù)據(jù)的工作路徑，鏈路和節(jié)點的另一個子集提供保護路徑，用于在工作路徑中無故障時傳送非工作數(shù)據(jù)，并且在工作路徑中出故障的情況下為工作數(shù)據(jù)提供備選路徑；其中在檢測到工作路徑中的故障之前由保護裝置來確定所述備選路徑。
文檔編號H04Q11/04GK1703886SQ200380101215
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權日2002年10月14日
發(fā)明者D·卡維利亞, G·費亞施, F·拉澤里, M·莫利納里 申請人:馬科尼通訊有限公司