專利名稱：可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)保護方法，具體是一種可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法。用于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著Internet和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)的生存性、資源的利用率以及網(wǎng)絡(luò)的可擴展性提出了越來越高的要求。基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)型拓撲和網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲已提出許多保護恢復(fù)策略。在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中(如BLSR)可實現(xiàn)快速的保護恢復(fù)(約50ms)，但至少需要預(yù)留100％的備份資源。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，采用1+1的專用保護方法可以實現(xiàn)小于50ms的快速保護恢復(fù)，但預(yù)留的備份資源也至少超過100％以上。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，G.Li等2002年在美國電氣與電子工程師協(xié)會的信息通訊國際會議(即《IEEE INFOCOM 2002》)的第1卷上發(fā)表了一篇文章為共享保護資源的連接高效地選擇分布式路徑(“Efficient Distributed PathSelection for Shared Restoration Connections”)，該文章通過仿真比較了最短路徑保護策略(SPR)、部分信息保護策略(PIR)和完全信息保護策略(FIR)，結(jié)果表明他們提出的完全信息保護策略(FIR)具有很高的資源利用率(＜70％)。這表明如果在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中合理選擇共享路徑保護方法可以實現(xiàn)很高的資源利用率。但是共享路徑保護方法在故障恢復(fù)時需要復(fù)雜的信令，而且當故障發(fā)生后，中間各節(jié)點的開關(guān)需要實時配置，因此無法實現(xiàn)如環(huán)型網(wǎng)絡(luò)一樣快速的保護恢復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法，使其可以為動態(tài)業(yè)務(wù)提供類似1+1專用保護方法的保護恢復(fù)速度，并且同時具備類似共享路徑保護方法的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明首先采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為每個新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條工作路徑，然后把網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的所有預(yù)置保護路徑分別映射成各自源宿節(jié)點之間的邏輯鏈路，并且根據(jù)每條保護路徑的跳數(shù)，路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬，以及新到達的業(yè)務(wù)請求的帶寬確定每條邏輯鏈路的代價，然后采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條最短保護路徑。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，失效的業(yè)務(wù)則被倒換到預(yù)先構(gòu)造好的預(yù)置保護路徑上，實現(xiàn)快速的保護恢復(fù)。最短路徑算法可以采用成熟的算法，如Disjkstra算法。
本發(fā)明實現(xiàn)的具體步驟如下(1)設(shè)新到達的業(yè)務(wù)請求帶寬為B，設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每條鏈路的代價相同，均為1，ε為一個很小值，如10-6。
(2)建立動態(tài)業(yè)務(wù)請求的工作路徑當一個業(yè)務(wù)請求(假設(shè)帶寬為B)到達時，采用路由算法(如Disjkstra算法)在可用的網(wǎng)絡(luò)資源中尋找一條最佳工作路徑W，假設(shè)這條工作路徑上有L條鏈路。
(3)建立動態(tài)業(yè)務(wù)請求的預(yù)置保護路徑a、構(gòu)造新的拓撲圖把已經(jīng)存在的某條預(yù)置保護路徑映射成源宿節(jié)點(s，d)之間的邏輯鏈路R并計算其代價totalcostV(s，d)。如果源宿節(jié)點(s，d)之間不存在真實的鏈路，則新拓撲中增加一條邏輯鏈路，并且其代價為totalcostV(s，d)；如果源宿節(jié)點(s，d)之間存在真實的鏈路，則選取B和totalcostV(s，d)兩者中的較小值作為新拓撲中鏈路(s，d)的代價。totalcostV(s，d)的計算方法如下分別求出邏輯鏈路R相對工作路徑W上的每條鏈路m的代價cost＝B×(1+ε)-R+SRLG[m]。這L個值中的最大值設(shè)為costV。如果costV小于等于0，則costV＝ε。邏輯鏈路的代價totalcostV(s，d)＝L×costV。其中R為預(yù)置保護路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬，SRLG[m]表示新到達業(yè)務(wù)請求經(jīng)過的鏈路m上其它工作業(yè)務(wù)已經(jīng)使用了該保護路徑作為自己的保護路徑，SRLG(m)是這些工作業(yè)務(wù)的帶寬總和。
b、在新構(gòu)造的拓撲圖中建立保護路徑根據(jù)新構(gòu)造的拓撲圖中的代價，采用最短路徑算法計算新到達業(yè)務(wù)請求的保護路徑。如果保護路徑上的鏈路為虛鏈路，則在這條虛鏈路對應(yīng)的已經(jīng)存在的預(yù)置保護路徑上增加預(yù)留帶寬costV；如果保護路徑上的鏈路不是虛鏈路，則在該鏈路上預(yù)留帶寬B。把預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)資源的保護路徑配置成預(yù)置保護路徑。
采用本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)保護方法，為每一個新到達的業(yè)務(wù)請求同時建立了一條工作路徑和一條預(yù)置保護路徑。由于這條預(yù)置保護路徑已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生之前建立好，所以當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時不必使用復(fù)雜的信令去配置恢復(fù)路徑，從而簡化了網(wǎng)絡(luò)操作，并可以實現(xiàn)對動態(tài)業(yè)務(wù)的100％的快速保護恢復(fù)(＜50ms)；采用本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)保護方法，預(yù)置的保護路徑之間可以充分得共享資源，從而可以實現(xiàn)接近于共享路徑保護方法的網(wǎng)絡(luò)資源利用率和網(wǎng)絡(luò)阻塞特性，從而使網(wǎng)絡(luò)有限的資源可以提供更多的業(yè)務(wù)


圖1為本發(fā)明的具體實施實例中所采用的網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖。
圖2為針對不同強度的動態(tài)業(yè)務(wù)，本發(fā)明方法與1+1專用保護方法、最短路徑保護方法和完全信息保護方法在網(wǎng)絡(luò)阻塞性能上的比較示意圖。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖和實施例對實施方式作詳細的描述。
圖1為本發(fā)明采用的網(wǎng)絡(luò)拓撲實例，圖1中共有25個節(jié)點，編號從0到24。假設(shè)所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都具有波長變換能力，每條鏈路上有一對方向相反的單向光纖，每條光纖中有16個波長。網(wǎng)絡(luò)中的每個波長請求按照獨立的泊松(Poisson)分布到達網(wǎng)絡(luò)，平均到達率為λ。每個連接的保持時間遵從負指數(shù)分布，連接的平均保持時間為1/μ＝1個單位時間，不失一般性，假定所有的時間單位均為“秒”，即1/μ＝1s。網(wǎng)絡(luò)的負載可以用ρ＝λ/μ來表示，因為1/μ＝1，所以λ的大小就表示了網(wǎng)絡(luò)的負載。在本發(fā)明中仿真了106個波長業(yè)務(wù)請求，這些業(yè)務(wù)均勻分布在所有的節(jié)點中。每一條鏈路的代價相同且均為1。在建立最短路徑時采用的是Dijkstra’s算法。
在構(gòu)造新拓撲時，計算邏輯鏈路的代價cost(s，d)的偽代碼如下所示newcostV(s，d)＝0；oldcostV(s，d)＝0；For新到達業(yè)務(wù)的工作路徑上的每條鏈路mnewcost(s，d)＝(1+ε)-R+SRLG[m]；IF oldcostV(s，d)＜newcostV(s，d)thenoldcostV(s，d)＝newcostV(s，d)；End IF
End ForIF oldcostV(s，d)＜＝0 thenoldcostV(s，d)＝ε；End IFtotalcostV(s，d)＝L×oldcostV(s，d)；IF totalcostV(s，d)＜1 thencost(s，d)＝totalcostV(s，d)；ELSEcost(s，d)＝1；End IF說明(a)存在的每一條預(yù)置保護路徑都映射成一條源宿節(jié)點之間的邏輯鏈路，并與真實鏈路的代價比較，并取其中的較小值；(b)偽代碼中的R為預(yù)置保護路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬(c)偽代碼中的SRLG[m]表示新到達業(yè)務(wù)請求經(jīng)過的鏈路m上其它工作業(yè)務(wù)已經(jīng)使用了該保護路徑作為自己的保護路徑，SRLG(m)是這些工作業(yè)務(wù)的帶寬總和網(wǎng)絡(luò)資源的冗余度是衡量網(wǎng)絡(luò)保護方法好壞的重要性能指標。網(wǎng)絡(luò)資源的冗余度是指網(wǎng)絡(luò)中備份資源的總?cè)萘颗c網(wǎng)絡(luò)中的工作資源總?cè)萘康谋戎?。一般地，如果一種算法可以得到更低的網(wǎng)絡(luò)資源冗余度，那么這種算法就能使網(wǎng)絡(luò)具有更好的性能。通過數(shù)值仿真的方法，把本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)保護方法與完全網(wǎng)絡(luò)信息保護策略(FIR)、最短路徑保護策略(SPR)和1+1專用保護方法的網(wǎng)絡(luò)資源冗余度進行了比較，其結(jié)果如附圖2所示。
從附圖2的阻塞性能結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)保護方法的網(wǎng)絡(luò)冗余度顯著低于1+1專用路徑保護方法。
權(quán)利要求
1.一種可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法，其特征在于，首先采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為每個新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條工作路徑，然后把網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的所有預(yù)置保護路徑分別映射成各自源宿節(jié)點之間的邏輯鏈路，并且根據(jù)每條保護路徑的跳數(shù)，路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬，以及新到達的業(yè)務(wù)請求的帶寬確定每條邏輯鏈路的代價，然后采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條最短保護路徑，當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，失效的業(yè)務(wù)則被倒換到預(yù)先構(gòu)造好的預(yù)置保護路徑上，實現(xiàn)保護恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法，其特征是，具體實現(xiàn)步驟如下(1)設(shè)新到達的業(yè)務(wù)請求帶寬為B，設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每條鏈路的代價相同，均為1，ε為一個很小值；(2)建立動態(tài)業(yè)務(wù)請求的工作路徑當一個帶寬為B業(yè)務(wù)請求到達時，采用最短路由算法在可用的網(wǎng)絡(luò)資源中尋找一條最佳工作路徑W，假設(shè)這條工作路徑上有L條鏈路；(3)建立動態(tài)業(yè)務(wù)請求的預(yù)置保護路徑a.構(gòu)造新的拓撲圖把已經(jīng)存在的某條預(yù)置保護路徑映射成源宿節(jié)點(s，d)之間的邏輯鏈路R并計算其代價totalcostV(s，d)，如果源宿節(jié)點(s，d)之間不存在真實的鏈路，則新拓撲中增加一條邏輯鏈路，并且其代價為totalcostV(s，d)；如果源宿節(jié)點(s，d)之間存在真實的鏈路，則選取B和totalcostV(s，d)兩者中的較小值作為新拓撲中鏈路(s，d)的代價；b.在新構(gòu)造的拓撲圖中建立保護路徑根據(jù)新構(gòu)造的拓撲圖中的代價，采用最短路徑算法計算新到達業(yè)務(wù)請求的保護路徑，如果保護路徑上的鏈路為虛鏈路，則在這條虛鏈路對應(yīng)的已經(jīng)存在的預(yù)置保護路徑上增加預(yù)留帶寬costV；如果保護路徑上的鏈路不是虛鏈路，則在該鏈路上預(yù)留帶寬B，把預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)資源的保護路徑配置成預(yù)置保護路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法，其特征是，所述的totalcostV(s，d)和costV，其計算方法如下分別求出邏輯鏈路R相對工作路徑W上的每條鏈路m的代價cost＝B×(1+ε)-R+SRLG[m]，這L個值中的最大值設(shè)為costV，如果costV小于等于0，則costV＝ε；邏輯鏈路的代價totalcostV(s，d)＝L×costV，其中R為預(yù)置保護路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬，SRLG[m]表示新到達業(yè)務(wù)請求經(jīng)過的鏈路m上另外的工作業(yè)務(wù)已經(jīng)使用了該保護路徑作為自己的保護路徑，SRLG(m)是這些工作業(yè)務(wù)的帶寬總和。
全文摘要
一種可共享帶寬的預(yù)置網(wǎng)絡(luò)保護方法，用于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為每個新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條工作路徑，然后把網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的所有預(yù)置保護路徑分別映射成各自源宿節(jié)點之間的邏輯鏈路，并且根據(jù)每條保護路徑的跳數(shù)，路徑上已經(jīng)預(yù)置的帶寬，以及新到達的業(yè)務(wù)請求的帶寬確定每條邏輯鏈路的代價，然后采用傳統(tǒng)的最短路徑算法為新到達的業(yè)務(wù)請求建立一條最短保護路徑。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，失效的業(yè)務(wù)則被倒換到預(yù)先構(gòu)造好的預(yù)置保護路徑上，實現(xiàn)快速的保護恢復(fù)。本發(fā)明為動態(tài)的業(yè)務(wù)提供100％的保護恢復(fù)，其保護恢復(fù)速度接近1+1專用路徑保護方法，而其網(wǎng)絡(luò)資源利用率則接近共享路徑保護方法。
文檔編號H04L1/22GK1921409SQ20061002939
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者許田, 曹莊琪, 沈啟舜, 祝國龍, 朱琨 申請人:上海交通大學(xué)