專利名稱：在幀交換網(wǎng)絡(luò)中的虛鏈路的路由選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幀交換網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇的領(lǐng)域，并且更具體地涉及在AFDX網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
以太網(wǎng)是最眾所周知的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)可以在兩種不同的模式下運行，而這兩種模式是相兼容的一種所謂的共享模式，在這種模式中，同一個物理介質(zhì)在終端之間被共享，伴隨著幀之間的沖突檢測和隨機存??；以及一種所謂的交換模式，在這種模式中，終端通過虛連接來交換幀，因此確保了沒有沖突。
在交換以太網(wǎng)中，每個終端(源終端或目的終端)被單獨地連接到一個幀交換機，而交換機通過物理連接而彼此連接。更確切地，每個交換機具有多個端口，所述端口連接在其他交換機或終端耦合器的端口上。在源終端和目的終端之間的虛連接被限定為幀從源終端到目的終端經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)的路徑。同樣地，虛連接由所述幀經(jīng)過的交換機的列表來限定。對于所經(jīng)過的每個交換機，幀的交換通過預(yù)定的交換表根據(jù)目的地址來實現(xiàn)。該交換表非常簡單，因為它按照交換機的輸入端口和幀的目的地址來指示對應(yīng)的輸出端口。
幀交換網(wǎng)絡(luò)的另一個已知實例是ATM網(wǎng)絡(luò)，其中可以建立虛電路連接(VCC)以在源終端和目的終端之間路由基本幀或信元。
接下來，將會使用“虛鏈路”來表示在幀交換網(wǎng)絡(luò)中的端到端的第2級連接，諸如在交換以太網(wǎng)中的虛連接或者在ATM網(wǎng)絡(luò)中的虛電路連接。在幀交換網(wǎng)絡(luò)中，以管理的方式或者通過控制計劃的信令，來對通過網(wǎng)絡(luò)的虛鏈路進行路由選擇。鏈路的路由選擇在于限定和程序化網(wǎng)絡(luò)的不同交換機的交換表。通常，這些交換表可以是靜態(tài)的(管理地進行路由選擇)或者動態(tài)的(通過信令來進行路由選擇)。
在某些情況下，通過虛鏈路可以獲得確定的服務(wù)保證。例如，在ATM網(wǎng)絡(luò)中，CBR(固定比特率)服務(wù)的等級能夠在鏈路上保留固定的帶寬和在最小信息流量。然而，因為交換機只能支持給定最大信息流量，因此這個服務(wù)保證對鏈路的路由選擇強加了限制。
類似地，被發(fā)展用于航空工程的AFDX(航空電子全雙工交換式以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)是其中通過虛鏈路可以實現(xiàn)帶寬的保留的交換以太網(wǎng)。更確切地，在每個虛鏈路上都與幀之間的最小間隔以及最大幀大小相關(guān)聯(lián)。另外，對于每個虛鏈路，保證等待時間或者發(fā)送幀的最大時間。在交換機只能保證每個輸出端口的給定信息流量的情況下，虛鏈路的特性再次受到路由選擇的限制。
優(yōu)選地，本發(fā)明適用于(但是非唯一地)AFDX網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)站www.condoreng.com上可自由使用的題為“AFDX協(xié)議指南”的文件中以及在以申請人的名義提交的專利申請FR-A-2832011中，將會找到該網(wǎng)絡(luò)的詳細描述。下面將會簡單的描述該網(wǎng)絡(luò)的主要特點。
如預(yù)先提及的，AFDX網(wǎng)絡(luò)是基于交換以太網(wǎng)的。另外，AFDX網(wǎng)絡(luò)是全-雙工類型，其中每個終端都可以在不同的虛鏈路上同時發(fā)送和接收幀。由于虛鏈路具有保證等待時間的特點，因此AFDX網(wǎng)絡(luò)也確定通量的物理分離、帶寬和信息流量。因此，每個虛鏈路具有端到端所保留的路徑、具有在傳送間隔時的短暫中斷(稱為BAG，即帶寬分配間隙)并且具有最大幀大小。在每個具有預(yù)定吉格(gigue)誤差的傳送間隔的開始發(fā)送幀。最后，AFDX網(wǎng)絡(luò)是冗余的，出于可用率的原因，它被建成雙工通信。
數(shù)據(jù)以封裝在以太網(wǎng)幀中的IP數(shù)據(jù)包的形式被傳送。與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換(利用接收設(shè)備的以太網(wǎng)地址)不同，在AFDX網(wǎng)絡(luò)上的幀的交換利用級聯(lián)在幀頭上的虛鏈路的標識符。當交換機在它的輸入端口之一接收幀時，該交換機辨識虛鏈路的標識符并且從它的交換表上確定幀應(yīng)該在其上被發(fā)送的一個或多個輸出端口。在飛行中，交換機檢查所發(fā)送的幀的完整性，但是如果幀是錯誤的，則不要求重新發(fā)送被檢測到的錯誤的幀被刪除。在虛鏈路上傳送的幀被順序編號。在接收時，目的終端檢查幀的順序的完整性。
每個虛鏈路都是單向的。該虛鏈路只能來自一個源終端，但是可以同時通向多個目的終端。將虛鏈路區(qū)分為點對點模式(只能通向一個接收設(shè)備)和多點模式(可以通向多個接收設(shè)備)。
圖1示出了AFDX網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括終端LRU1到LRU5和幀交換機SW1、SW2?？梢钥吹?，將終端LRU3連接到終端LRU2的虛鏈路VL3是點對點類型的，而用于LRU2和LRU3的VL2以及用于LRU3到LRU5的VL1是多點類型的。
某些虛鏈路彼此是非常相關(guān)的，因為它們參與實現(xiàn)同一功能。例如，來自飛行器的不同的導(dǎo)航傳感器的虛鏈路參與同一定位功能。接下來，將參與實現(xiàn)同一功能的點對點類型的或多點類型的虛鏈路的整體稱為功能叢或簡單叢。
提供服務(wù)保證的幀交換網(wǎng)絡(luò)(如ATM和AFDX網(wǎng)絡(luò))需要對虛鏈路強加路由限制。另外，機載的應(yīng)用(尤其是航空應(yīng)用)要求一些附加的預(yù)防措施，這些預(yù)防措施經(jīng)常對導(dǎo)航導(dǎo)致路由選擇的限制。
直到現(xiàn)在，在AFDX網(wǎng)絡(luò)中的鏈路的路由選擇還是憑經(jīng)驗來執(zhí)行。這類型的路由選擇對于相對較小數(shù)量的虛鏈路是可以接受的。隨著航空系統(tǒng)的復(fù)雜性的增大，虛鏈路的數(shù)量將來可以達到幾千個。本發(fā)明旨在提供一種系統(tǒng)的和自動的路由選擇方法，該方法考慮了所有的路由選擇限制并且能夠使網(wǎng)絡(luò)使用的安全性最優(yōu)化。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由一種幀交換網(wǎng)絡(luò)中的虛鏈路的路由選擇方法所限定，所述幀交換網(wǎng)絡(luò)包括所述幀的多個源終端和/或目的終端，幀交換機通過物理連接來彼此連接，對于點對點類型，每個虛鏈路由穿過一個源終端和一個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的一條路徑來限定，而對于多點類型，由穿過一側(cè)一個源終端和另一側(cè)多個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的多條路徑來限定。對于至少一個虛鏈路，所述方法包括以下步驟 (a)從源終端和一個或多個目的終端之間的一組可能路徑中選擇滿足至少一個預(yù)定拓撲限制的路徑的子組； (b)在所述子組中通過對至少一個給定的成本函數(shù)進行最小化，對于點對點類型的虛鏈路，確定一條路徑，或者對于多點類型的虛鏈路，確定多條路徑； (c)根據(jù)如此確定的一條或多條路徑，對所述虛鏈路進行路由選擇。
根據(jù)第一變型，在所述虛鏈路是點對點鏈路并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同的區(qū)域時，如果分別連接到源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則所述拓撲限制有利地表示禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制，而在相反的情況下，所施加的所述拓撲限制是允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路、或要與所述已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路，或?qū)τ谒鼍W(wǎng)路的交換機，所述選擇步驟考慮隔離和/或并置可能路徑的附加拓撲限制?？商鎿Q地或可累積地，所述選擇步驟可以考慮多個附加拓撲限制，其中每個附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的多個子群Nsg組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于所述子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
上述的成本函數(shù)可以被選擇等于路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量。
根據(jù)第二變型，當所述虛鏈路是多點類型的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同區(qū)域時，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則有利地向所述鏈路的所述源終端和所述目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。如前所述，對于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路或者要與已經(jīng)進行路由選擇的所述虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路或者對于交換機，對所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加隔離和/或并置所述路徑的附加拓撲限制?？商鎿Q地或可累積地，所述選擇步驟可以考慮多個附加拓撲限制，其中每個附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑上，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
所述成本函數(shù)可以被取值等于路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每組可能路徑上被最小化，以為每個目的終端提供至少一條候選路徑。有利地，實現(xiàn)K條候選路徑的組合，其中K是所述鏈路的目的終端的數(shù)量，每個組合對應(yīng)于所述多點鏈路的路由選擇的一個可能的解(solution，方案)，并且第二成本函數(shù)在如此獲得的所述可能的解的組上被最小化。對于每個可能的解，所述第二成本函數(shù)評估不同組成路徑之間所共享的交換機的數(shù)量。
根據(jù)第三變型，對于參與實現(xiàn)同一功能的至少一群鏈路，即鏈路叢，每個鏈路都是點對點的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同的區(qū)域，對于所述叢的每個鏈路，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則向所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間邊界的限制，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。如前所述，關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路或者要與所述鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路、或關(guān)于交換機，可以對每個虛鏈路以及對于所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加隔離的和/或并置所述路徑的附加拓撲限制?？商鎿Q地或可累積地，所述選擇步驟可以考慮附加拓撲限制，其中每個附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
所述成本函數(shù)被取值等于路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且對于所述叢的每個鏈路，所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每組可能路徑上被最小化，以為每個鏈路提供至少一條候選路徑。有利地，實現(xiàn)N個候選路徑的組合，其中N是所述叢的鏈路的數(shù)量，每個組合對應(yīng)于所述叢的路由選擇的一個可能的解，并且第三成本函數(shù)在如此獲得的所述可能的解的組上被最小化。對于所述叢的路由選擇的每個可能的解，所述第三成本函數(shù)評估其解是該組合的路徑之間所共享的交換機的數(shù)量。
根據(jù)第四變型，對于參與實現(xiàn)同一功能的至少一群鏈路，即鏈路叢，在每個鏈路都是多點類型的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同的區(qū)域時，對于所述叢的每個鏈路，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則向所述鏈路的所述源終端和所述目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間邊界的限制，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間邊界一次的限制。如前所述，對于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路或者要與已經(jīng)進行路由選擇的所述虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路或者對于所述網(wǎng)絡(luò)的交換機，可以對每個虛鏈路以及對于所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加隔離和/或并置所述路徑的附加拓撲限制?？商鎿Q地或可累積地，所述選擇步驟可以考慮多個附加拓撲限制，其中每個附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的多個子群Nsg組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
所述成本函數(shù)被取值等于路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且對于所述叢的每個鏈路，所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和所述目的終端之間的每組可能路徑上被最小化，以為每個鏈路和每個目的終端提供至少一條候選路徑。有利地，實現(xiàn)K1+K2+...+KN條候選路徑的組合，其中Ki(1<i≤N)是所述叢的N個鏈路的各自的路徑的數(shù)量，每個組合對應(yīng)于所述叢的路由選擇的一個可能的解，并且第四成本函數(shù)在如此獲得的可能的解的所述組上被最小化。對于所述叢的確定路徑的每個可能的解，所述第四成本函數(shù)評估由對應(yīng)于所述解的所述叢的鏈路所經(jīng)過的交換機的數(shù)量。
在以上的所有變型中，所述網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域(例如)由單獨的電源供電。
最后，無論是哪種變型，有利地將會在通過對第二、第三或第四成本函數(shù)中任一個進行最小化所獲得的路徑選擇的解組上對第五成本函數(shù)進行最小化，其中所述第五成本函數(shù)評估所述網(wǎng)絡(luò)的最大負載的交換機的通信負載。
本發(fā)明還涉及一種計算機程序，所述計算機程序包括軟件工具，當在計算機上運行所述計算機程序時，所述軟件工具適于實現(xiàn)上面限定的方法的步驟。



圖1示出了AFDX網(wǎng)絡(luò)的實例； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的虛鏈路的路由選擇方法的流程圖； 圖3A至3E示出了在多點類型虛鏈路的情況下對成本函數(shù)進行最小化的機理； 圖4示出了用于點對點類型的虛鏈路的路由選擇的實例； 圖5示出了用于多點類型的虛鏈路的路由選擇的實例； 圖6示出了用于點對點類型的虛鏈路的叢的路由選擇的實例； 圖7示出了用于多點類型的虛鏈路的叢的路由選擇的實例； 圖8示出了由虛鏈路的一組組成路徑的實例，所述虛鏈路服從放松的隔離限制； 圖9示出了在放松的隔離限制下的虛鏈路的路由選擇的實例； 圖10A和10B分別示出了可接受的路由選擇的結(jié)構(gòu)和不可接受的路由選擇的結(jié)構(gòu)。

具體實施例方式 以本發(fā)明為基礎(chǔ)的方法是通過在可能的路徑中進行選擇來執(zhí)行虛鏈路的路由選擇，所述可能的路徑服從一個或多個預(yù)定的拓撲限制，然后在對預(yù)定的成本函數(shù)進行了最小化的這個或這些可能的路徑中進行選擇。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的路由選擇方法的原理。
所述方法在輸入端使用 -文件210，描述網(wǎng)絡(luò)的拓撲，即端結(jié)點(終端)、交換結(jié)點、以及結(jié)點之間的物理連接； -文件220，給出網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，即交換機端口的容量、通過虛鏈路的特性已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路； -文件230，給出一條或多條要進行路由選擇的虛鏈路的特性。通過分別連接到源終端和一個目的終端(點對點模式)或多個目的終端(多點模式)的交換機的標識符、傳送間隔時間(BAG)和鏈路上的幀的最大長度來描述每個虛鏈路；通過叢的可能屬性來描述；必要時通過叢的標識符來描述； -文件240，說明拓撲限制，該拓撲限制以后將會詳細描述。
在第一步驟250中，該算法進行源終端和目的終端之間的滿足由240指出的一個或多個拓撲限制的選擇。
在第二步驟260中，該算法進行一個成本函數(shù)的最小化或者相繼地或聯(lián)合地進行多個成本函數(shù)的最小化。如將來會詳細描述的，為了進行聯(lián)合的最小化，將混合的成本函數(shù)構(gòu)成為上述的成本函數(shù)的線性組合，加權(quán)系數(shù)被選擇為便于反映路由選擇中的成本的相對重要性?？商鎿Q地，成本函數(shù)按照遞減的優(yōu)先權(quán)順序被逐一最小化，每個最小化都基于前面的最小化步驟所提供的解的子組而被執(zhí)行。
如果一個/多個成本函數(shù)的最小化給出多個等價的解，則在這些解中隨機選擇一個解，在步驟260結(jié)束時，該解提供能夠使得虛鏈路被確定路由的一條路徑(點對點模式)或多條路徑(多點模式)。在步驟270中，網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)文件220被更新。重復(fù)進行該算法，直到?jīng)]有要進行路由選擇的虛鏈路。
在步驟280中，檢查是否要對所有的虛鏈路進行路由選擇，在肯定的情況下，根據(jù)實施例，進行網(wǎng)絡(luò)的決定檢查步驟290。該步驟由現(xiàn)有技術(shù)中已知的名為“網(wǎng)絡(luò)微積分”的算法負責，例如出版在信息理論上的IEEE Trans.的1998年5月的第44期第三章中由Jean-Yves Le Boudec寫的題為“Application of network calculus toguaranteed service networks(對于保障服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)微積分的應(yīng)用)”的文章。對于網(wǎng)絡(luò)的每個組成部分，該算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的所有點上的通信載波包絡(luò)來計算等待的限制和等待隊列的大小。對于網(wǎng)絡(luò)的每個組成部分，所述決定被保證用于受限的等待時間和等待隊列的正確大小。
在最后，在步驟295中更新幀交換機的交換表。這些交換表明確地確定網(wǎng)絡(luò)上的鏈路的路由選擇。
當網(wǎng)絡(luò)第一次運行時和/或每次虛鏈路必須被修改和增加時，可以使用該路由選擇方法。
前面提到的拓撲限制是兩種不同的類型的絕對限制和相對限制。
絕對限制不管網(wǎng)絡(luò)上是否存在的其他鏈路，只對虛鏈路的路由選擇有影響。例如，在飛行器上的機載AFDX網(wǎng)絡(luò)情況下，對應(yīng)于飛機的“左側(cè)”和“右側(cè)”的網(wǎng)絡(luò)的“左側(cè)”和“右側(cè)”由不同的供電總線供電。為了一條供電總線的故障不危害整個網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置下面的拓撲限制 -來自位于網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)的源終端并且通向位于網(wǎng)絡(luò)的相反一側(cè)的目的終端的虛鏈路只能越過隔開網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)的邊界一次。如果虛鏈路是多點類型的，則該限制適用于組成該鏈路的每條路徑； -來自位于網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)的源終端并且通向位于網(wǎng)絡(luò)的同一側(cè)的目的終端的虛鏈路不能越過隔開網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)的邊界。
當預(yù)定一個區(qū)域的任一終端可以通向另一區(qū)域的任一終端而無需通過第三方區(qū)域時，可以將這個規(guī)則容易地推廣到網(wǎng)絡(luò)可以被劃分為任意多個不同區(qū)域的情況。網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域由(例如)各自的電源供電。在所討論的區(qū)域中對區(qū)域內(nèi)的虛鏈路進行路由選擇，而區(qū)域之間的虛鏈路只能越過隔開所述區(qū)域的邊界一次，而無需通過第三方區(qū)域。
其他的絕對拓撲限制可以被確定為與網(wǎng)絡(luò)元件并置或隔離。我們理解這可以規(guī)定為虛鏈路必須通過給定的網(wǎng)絡(luò)元件(例如交換機或物理連接)或者相反地必須避免使用該元件。設(shè)想通過網(wǎng)絡(luò)的多個元件的并置可以導(dǎo)致虛鏈路的明確的路由選擇。從而“確定”該虛鏈路。
相對拓撲限制涉及虛鏈路之間的虛連接。因此可以在虛鏈路之間建立并置或隔離的限制。我們理解這可以規(guī)定兩個虛鏈路必須通過網(wǎng)絡(luò)的同一交換機或者相反地不可以分享任何共有交換機。相對拓撲限制可以涉及同一功能叢的不同虛鏈路，這種情況下，被設(shè)置的限制是隔離限制。所述相對拓撲限制也可以涉及屬于不同功能叢的虛鏈路。在這兩種情況下，可以對于已經(jīng)進行了路由選擇的鏈路或者要與所述鏈路同時進行路由選擇的鏈路來表示并置/隔離虛鏈路的拓撲限制。
有時候，為了能夠獲得路由選擇的解，按照并置和/或隔離表達的相對拓撲限制太嚴格。在這種情況下，如下面指出的，放松這些限制中的某些甚至全部。
我們考慮這樣一組虛鏈路，由于不能獨立考慮所述虛鏈路各自的路由選擇，所以同時執(zhí)行它們的路由選擇。這些虛鏈路中的每一條通常包括一條(點對點)或多條(多點)路徑。這些虛鏈路(以下被稱為虛鏈路群)的組成路徑的整體可以被劃分為子群，一條路徑可以屬于多個子群。通常，一個子群對應(yīng)一個由所述虛鏈路組保證的功能機構(gòu)。另外，為了實現(xiàn)相同的功能，不同的子群表示特定的冗余度。
如果Nsg是路徑群的子群的數(shù)量，則對所述虛鏈路組施加一個放松的隔離限制，根據(jù)該限制，在Nsg中最多nsg個子群(其中0≤nsg<Nsg)可以被交換機的故障無效。nsg＝0的情況對應(yīng)于特殊狀況，這種情況是人們不容許任何子群無效。關(guān)于交換機的故障，在這里我們理解或是交換有誤差或者沒有交換，或是交換的幀損壞。關(guān)于無效的子群，我們理解為，一個子群的所有路徑被同一交換機的故障所影響。
我們將會理解，放松的隔離限制比在考慮網(wǎng)絡(luò)冗余度并且未區(qū)分地適用虛鏈路的所有組成路徑的情況下的隔離限制提供更多的靈活性。
放松的隔離限制的實例在附錄中被給出。
如以上所見，在選擇一個滿足上述拓撲限制的可能的候選的子群之后，路由選擇算法在可能的候選子群中搜索使一個或多個成本函數(shù)最小化的一個或多個子群。
所考慮的第一成本函數(shù)是被虛鏈路經(jīng)過的交換機的數(shù)量。更確切地，如果所述鏈路是點對點類型的，則力圖使該鏈路經(jīng)過的交換機數(shù)量最小化。如果所述鏈路是多點類型的，則最小化被應(yīng)用于所述鏈路的組成路徑中的每一條所經(jīng)過的交換機的數(shù)量上。被經(jīng)過的交換機的數(shù)量小能夠減小虛鏈路或者該鏈路的每個組成路徑發(fā)生故障的可能性。
第二成本函數(shù)涉及多點類型的虛鏈路。第二成本函數(shù)被定義為多點類型鏈路的組成路徑所共用的交換機的數(shù)量。
第三成本函數(shù)涉及鏈路叢。該成本函數(shù)被定義為對于屬于同一叢的虛鏈路所共用的交換機的數(shù)量。
根據(jù)情況，第二或第三成本函數(shù)的最小化能夠減小同一虛鏈路或者同一叢中的多條虛鏈路的路徑發(fā)生聯(lián)合故障的可能性。
第四成本函數(shù)同樣涉及鏈路叢。該成本函數(shù)被定義為同一叢的所有虛鏈路所經(jīng)過的交換機的總數(shù)。
第五成本函數(shù)被定義為網(wǎng)絡(luò)的最大負載的交換機的輸出端口的信息流量。該成本函數(shù)的最小化旨在更好地分配網(wǎng)絡(luò)中的通信負載。
這些成本函數(shù)的實例不具有任何限制性。如果其他成本函數(shù)尤其旨在量化網(wǎng)絡(luò)中的一個元件或多個元件的故障的影響，則也可以考慮其他成本函數(shù)。
成本函數(shù)的相繼最小化可以得到一組準優(yōu)化的解。根據(jù)實施例的變型，通過加權(quán)系數(shù)來構(gòu)造成本函數(shù)的線性組合，所述加權(quán)系數(shù)反映出這些成本函數(shù)在路由選擇中的相對重要性，并且基于可能的解的組對如此構(gòu)造的新成本函數(shù)進行最小化。相似地，新成本函數(shù)可以被構(gòu)造為成本函數(shù)的乘積，每個成本函數(shù)被分配一個指數(shù)，該指數(shù)反映出成本函數(shù)在路由選擇中的相對重要性。
圖3A到3E示出了在多點類型的虛鏈路情況下對成本函數(shù)進行最小化的機理。
要進行路由選擇的虛鏈路來自于源終端E1并且通向目的終端R1和R2。假設(shè)滿足拓撲限制的路徑被預(yù)先選擇。對于一方面將E1連接到R1的每條可能路徑以及另一方面將E1連接到R2的每條可能路徑，通過研究經(jīng)過最小數(shù)量交換機的可能路徑，實現(xiàn)第一成本函數(shù)的最小化。在本實施例的情況中，對于E1-R1路徑和E1-R2路徑，最小數(shù)量都是3。最佳的解如圖3A至3D所示。相反地，注意到圖3E所示的解不是最佳的事實上，該解使整個虛鏈路上的交換機的數(shù)量最小化，而沒有使虛鏈路的每個組成路徑上的交換機的數(shù)量(連接E1-R2的路徑是4個)最小化。
第二成本函數(shù)的最小化導(dǎo)致在上述四個解中保留圖3A、3B和3D所示的解。事實上，對于圖3A、3B和3D所示的解，在兩個路徑之間共有的交換機的數(shù)量為1，而對于圖3C所示的解，在兩個路徑之間共有的交換機的數(shù)量為2。
第五成本函數(shù)的最小化能夠辨別上述步驟中保留的三個解。默認地，在剩余的解中隨機選擇所選擇的解。
路由選擇的問題屬于在限制下對一個成本函數(shù)/多個成本函數(shù)進行最小化的問題。有利地，在限制下的成本函數(shù)被表示為線性不等式的形式，并且成本函數(shù)是決策變量的線性表達式。因此，通過單純形算法可以實現(xiàn)最小化。我們注意到，單純形算法能夠解決的問題類型 　其中Ax≥c　且x≥0 (1) 其中，bT是代表線性形式(成本函數(shù))的向量，x是決策變量(正的)的向量，A表示限制矩陣以及c是常向量。
實際上，路由選擇算法在輸入端具有交換機的列表，標注為SS，并且對于每對源終端和目的終端，還具有允許從第一個到第二個的路徑的列表，每個路徑由它所經(jīng)過的交換機的有序列表來描述。以后會將被編索引的路徑列表標注為PP。有利地，PP將會預(yù)先被減小到已經(jīng)滿足某些絕對拓撲限制的路徑的列表，例如相對于獨立區(qū)域部分的某些拓撲限制。
因此，構(gòu)造矩陣Cps、Cfs、Cls、Cpss，前三個矩陣是P×S維的矩陣并且最后一個是P×S×S維矩陣，其中P是在文件中所索引的路徑的總數(shù)，S是網(wǎng)絡(luò)中的交換機的總數(shù)，通過以下來限定這些矩陣的元素 如果sw屬于路徑p，則cps(p，sw)＝1，如果sw不屬于路徑p，則cps(p，sw)＝0； 如果sw是p的第一交換機，則cfs(p，sw)＝1，如果sw不是p的第一交換機，則cfs(p，sw)＝0； 如果sw是p的最后一個交換機，則cls(p，sw)＝1，如果sw不是p的最后一個交換機，則cls(p，sw)＝0； 如果sw1和sw2是路徑p的相繼的交換機，則cpss(p，sw1，sw2)＝1，如果sw1和sw2不是路徑p的相繼的交換機，則cpss(p，sw1，sw2)＝0。
其中p是在兩個終端之間的路徑的標識符，sw、sw1和sw2是網(wǎng)絡(luò)中的交換機的標識符。
為了簡化路由選擇算法，認為所有的虛鏈路屬于功能叢，如果只需要一個連接，所述功能叢可以減小。將功能叢列表標注為FF。
FF的叢f由它的屬性所限定 -f.profile指出叢f包括一條虛鏈路(f.profile＝1)或者不是(f.profile＝0)； -f.cos給出屬于該叢的虛鏈路的標識符列表。
叢f的虛鏈路vl由它的屬性限定 -vl.f給出該鏈路所屬的叢的標識符； -vl.cost指出在虛鏈路上通信期間的成本；該成本可以(例如)按照傳送間隔和幀最大長度對來表示； -vl.rted指出已經(jīng)對該鏈路進行了路由選擇(vl.rted＝1)或者不是(vl.rted＝0)； -vl.txsw給出連接到源終端的交換機的標識符； -vl.rxsw給出連接到目的終端的交換機的標識符(點對點類型鏈路)或者分別連接到目的終端的多個交換機的標識符(多點鏈路)。
虛鏈路vl的組成路徑b由其屬性所限定 -b.vl是屬于虛鏈路的標識符； -b.swDest是連接到由所述路徑通向的目的終端的交換機的標識符。
此外，將虛鏈路的組成路徑的群的列表標注為GG，所述虛鏈路服從放松的隔離限制。GG的每個群g被限定為 -屬性g.sgErrmax指出在該群中的可以接受的無效子群的最大數(shù)量； -子群的列表為g.sglist。
最后，將相對于GG的不同的群的子群列表標注為SG。SG的每個子群sg被限定為 -屬性sg.group指出子群所屬的群； -列表sg.pathlist為該子群的組成路徑的列表。
另外，引入以下決策變量，所有都是正值 -如果路徑p組成虛鏈路vl，則vlPath[vl，p]等于1，否則等于0。我們注意到，如果路徑p由連接到終端vl.txsw的交換機出發(fā)，并且通向vl.rxsw中的一個交換機，則路徑p組成vl； -如果通過swDest結(jié)束的虛鏈路vl的組成路徑經(jīng)過交換機sw，則vlBrSw[vl，swDest，sw]等于1，否則等于0； -vlBrPerSw[vl，sw]等于經(jīng)過交換機sw的虛鏈路vl的組成路徑的數(shù)量； -如果虛鏈路vl的多個組成路徑經(jīng)過交換機sw，則comBrSw[vl，sw]等于1； -如果虛鏈路vl經(jīng)過交換機sw，則vlSw[vl，sw]等于1，否則等于0； -fvlPerSw[f，sw]等于經(jīng)過交換機sw的功能叢f的虛鏈路的數(shù)量； -如果功能叢f的多個虛鏈路經(jīng)過交換機sw，則comfSw[f，sw]等于1，否則等于0； -如果功能叢f的虛鏈路中的一個經(jīng)過交換機sw，則fSw[f，sw]等于1，否則等于0； -vlSwNb[vl，sw1，sw2]等于相繼經(jīng)過交換機sw1、sw2的虛鏈路vl的組成路徑的數(shù)量； -如果存在相繼經(jīng)過交換機sw1、sw2的虛鏈路vl的組成路徑，則vlSw[vl，sw1，sw2]等于1； -trfCst[sw1，sw2]是trfCstPast[sw1，sw2]與交換機sw1、sw2之間被累積在要確定路徑的虛鏈路的當前子組上的通信成本的和； -如果存在相繼經(jīng)過交換機sw1、sw2的所述當前子組的已進行了路由選擇的虛鏈路，則fixvl[sw1，sw2]等于1，否則等于0； -如果交換機sw對于子群sg的所有組成路徑是共有的，則sgSw[sg，sw]等于1，否則等于0。
強加給一個解(或者候選虛鏈路)的基礎(chǔ)限制是解的一個或多個組成路徑來自于源終端并且通向一個或多個目的終端，即 vlPath[vl，p]≤cfs(p，vl.txsw)以及 以及，對于虛鏈路的每個目的終端，只有一個來自于源終端的組成路徑，即 大部分絕對拓撲限制可以接受相同的形式。如上面所述的，通過從一開始就對組PP進行約束來考慮剩余的限制。
同樣可以按照線性不等式或者等式的形式根據(jù)上述的決策變量表達相對拓撲限制。因此對于在被隔離之前的組成路徑的每個Π，即不能分享任何共有交換機，隔離的限制被表示為 相似地，對于在受到并置限制(即，必須通過相同交換機)的組成路徑的組Π vlBrSw[b1.vl，b1.swDest，sw]＝vlBrSw[b2.vl，b2.swDest，sw] (5) 當然，對于所有要考慮的隔離和結(jié)合機構(gòu)，必須檢查限制，每個機構(gòu)配合一個確定的組Π。
可替換地，如果使用放松的隔離限制，則對于虛鏈路的組成路徑的所有群g∈GG，將會得出固定的這樣的限制 其中，決策變量sgSw[sg，sw]由以下限制限定 以及 (5″) 其中 事實上，表達式(5”)指出 如果則sgSw[sg，sw]＝1，否則sgSw[sg，sw]＝0。
成本函數(shù)也是根據(jù)上述的決策變量來表示的。
例如，旨在單獨使虛鏈路的組成路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量最小化的第一成本函數(shù)CF1可以表示為 其中，card(p)是標號列表p的基數(shù)，換言之，由路徑p所經(jīng)過的交換機的數(shù)量。
可以在數(shù)學(xué)上示出旨在使每個多點類型虛鏈路的不同路徑的共有交換機數(shù)量最小化的第二成本函數(shù)可以被表示為 相似地，旨在使相同功能叢的虛鏈路的共有交換機的數(shù)量最小化的第三成本函數(shù)可以被寫為 同樣地可以證明旨在使功能叢的鏈路所經(jīng)過的交換機的數(shù)量最小化的第四成本函數(shù)可以被表示為 第五成本函數(shù)旨在確定虛鏈路的路徑，以經(jīng)過具有最小負載的那些交換機?？梢愿鶕?jù)網(wǎng)路的狀態(tài)文件和要進行路由選擇的鏈路來確定兩個相鄰交換機之間的通信成本。這里，將相鄰的交換機稱為交換機sw1、sw2，所述交換機通過直接的物理鏈路來連接。更具體地，對于任意每對相鄰交換機sw1、sw2，首先確定是否存在相繼經(jīng)過所述每對交換機的至少一條虛鏈路 根據(jù)vlSwNb[vl，sw1，sw2]，通過以下的線性限制來表示決策變量vlSw[vl，sw1，sw2] vlSw[vl，sw1，sw2]≤vlSwNb[vl，sw1，sw2] vlSwNb[vl，sw1，sw2]≤(P+1)vlSw[vl，sw1，sw2](11) 事實上，這組線性限制意味著 如果vlSwNb[vl，sw1，sw2]＝0，則vlSw[vl，sw1，sw2]＝0 如果vlSwNb[vl，sw1，sw2]≥1，則vlSw[vl，sw1，sw2]＝1(12) 同樣地，根據(jù)和通過以下線性限制來表示決策變量fixvl[sw1，sw2] 其中，在F＝Card(FF)的情況下， 事實上，這組線性限制意味著 如果 則fixvl[sw1，sw2]＝0 如果 則fixvl[sw1，sw2]＝1(14) 然后，對于相鄰交換機中的任意一對，評估從sw1到sw2的輸出端口的通信成本 (15) 其中，trfCstPast[sw1，sw2]是在交換機sw1、sw2之間的通信成本，即在所有已經(jīng)進行了路由選擇的虛鏈路上累積的從sw1連接到sw2的輸出端口上的通信成本。
換言之，對已經(jīng)進行了路由選擇的鏈路(vl.rted＝1)和將要進行路由選擇的鏈路(vl.rted＝0)執(zhí)行通信成本的計算。值trfCstPast[sw1，sw2]被由確定的虛鏈路所導(dǎo)致的通信成本的值初始化，即確定的虛鏈路的路由選擇是單值的。該值可以被存儲在網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)文件中。
因此，第五成本函數(shù)表示為以下形式 通過設(shè)置線性限制 trfCstw[sw1，sw2]-trfCst[sw1，sw2]≥M(fixvl[sw1，sw2]-1) trfCstw[sw1，sw2]≤trfCst[sw1，sw2] trfCstw[sw1，sw2]≤Mfixvl[sw1，sw2] trfCst[sw1，sw2]<M (17) 其中， 事實上，對于所有的交換機對sw1，sw2，這組線性限制意味著trfCstw[sw1，sw2]＝trfCst[sw1，sw2] si fixvl[sw1，sw2]＝1 trfCstw[sw1，sw2]＝0 si fixvl[sw1，sw2]＝0 (18) 這允許在決策變量trfCstw[sw1，sw2]中只考慮將要進行路由選擇的虛鏈路的作用以及在將要進行路由選擇的虛鏈路中只通過sw1、sw2的虛鏈路。
如果希望實現(xiàn)成本函數(shù)的聯(lián)合最小化，需要構(gòu)造新函數(shù)函數(shù)CFi利用加權(quán)系數(shù)的線性組合，其中，0≤αi<1。最終，這是成本函數(shù)CF的最小研究，該成本函數(shù)以決策變量的值的形式給出路由選擇的最佳的解。如果在上述結(jié)果中存在多個最佳的解，則隨機選擇它們其中的一個。
可替換地，成本函數(shù)可以按照遞減的優(yōu)先權(quán)順序逐一地被最小化，每個成本函數(shù)都在由上述最小化步驟提供的解的子組上被最小化。在該實施例中，可以在最小化步驟中考慮一些限制。
無論通過成本函數(shù)的聯(lián)合最小化還是相繼最小化，如果虛鏈路的數(shù)量很大，則對組FF的整體最優(yōu)化可以導(dǎo)致很長的計算時間。
因此，有利地，將該組劃分為具有盡可能小的基數(shù)的若干獨立的子組，相對拓撲限制和成本函數(shù)的最小化只應(yīng)用在每個子組中。已經(jīng)給出，假設(shè)功能叢的虛鏈路不可以被獨立地進行路由選擇，每個子組必須由一個或多個叢構(gòu)成。路由選擇算法被順序地應(yīng)用在所述子組中。
然而應(yīng)當注意到，子組的獨立性可以不是全部的。因此，成本函數(shù)CF5的最小化基本上可以對將要進行路由選擇的所有虛鏈路起作用。在這種情況下，優(yōu)選具有最小的路由選擇自由度的虛鏈路的子組，例如，虛鏈路的子組基本上更短，其中，通過路由選擇方法，這些子組按照優(yōu)先權(quán)被處理。
將會在下面給出根據(jù)本發(fā)明的用于機載網(wǎng)絡(luò)的路由選擇的實例。在這些實例中，成本函數(shù)被相繼最小化。所考慮的路由選擇的單元在這里是功能叢，虛鏈路被視為具有唯一鏈路的一個功能叢。
圖4示出了在源終端E1和目的終端R1之間的點對點類型的虛鏈路(或單鏈路叢)的路由選擇的實例。
在步驟410中，應(yīng)用基礎(chǔ)限制以確定源終端和目的終端之間的可能路徑。
在步驟420中，如果存在所述已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路，則在考慮已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路時，應(yīng)用相對拓撲限制，隨后在步驟430中確定是否終端位于網(wǎng)絡(luò)的同一側(cè)。如果是這種情況，則在步驟435中，應(yīng)用禁止越過邊界的限制(區(qū)域內(nèi)的路由選擇)并且在由上述限制選擇的可能的解的組上對成本函數(shù)CF1進行最小化。相反地，如果終端不在網(wǎng)絡(luò)的同一側(cè)，則在步驟437中應(yīng)用越過邊界的限制(在區(qū)域之間只越過一次)，并且如第一種情況，在可能的解的組上對成本函數(shù)CF1進行最小化。
如果步驟435或437不提供唯一的路由選擇的解，則繼續(xù)在步驟440中在剩余的解上對成本函數(shù)CF5進行最小化。在步驟450中，更新網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)文件。
圖5示出了在源終端E1和多個(K)目的終端R1、R2、...、Rk之間的多點類型的虛鏈路(或單鏈路叢)的路由選擇的實例。
對于每對終端(E1，Rk)，在步驟5101，5102，...，510k中，應(yīng)用基礎(chǔ)限制以只保留E1和R1、R2、...、Rk之間的可能路徑。
在步驟5201、5202、...、520k中，對不同的路徑各自應(yīng)用考慮已經(jīng)路由選擇的鏈路的相對拓撲限制。
分別地在步驟5301、5302、...、530k中，在可能路徑的K個組中的每一個上，單獨對成本函數(shù)CF1進行最小化。
然后，在步驟540中，分別產(chǎn)生由步驟5301、5302、...、530k給出的路徑的所有組合。因此獲得正在考慮的虛鏈路的一組可能路徑解。
因此，在步驟550中，在這些可能的解的組上對成本函數(shù)CF2進行最小化。
如果步驟550不提供唯一的解，則在步驟560中在剩余的解的組上對成本函數(shù)CF4進行最小化。
如果步驟560還不能提供唯一的解，則在步驟570中在剩余的解的組上對成本函數(shù)CF5進行最小化并且在步驟580中更新網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)文件。
圖6示出了點對點類型的N條虛鏈路的叢的路由選擇的實例。每條鏈路來自于源終端Ei，通向目的終端Ri，1<i≤N。
對于每對終端(Ei，Ri)，在步驟610i中應(yīng)用基礎(chǔ)限制以只保留Ei和Ri之間的可能路徑。
除了在步驟640中獲得了對于鏈路叢的路由選擇的所有可能解，步驟620i、630i、640與步驟520k、530k、540相似。
然后在步驟650中在可能解的組上對成本函數(shù)CF3進行最小化。
如果步驟650不能提供一個唯一的解，則在步驟660中，在剩余的解的組上對成本函數(shù)CF4進行最小化。
如果步驟660還不能提供唯一的解，則在步驟670中在剩余的解的組上對成本函數(shù)CF5進行最小化并且在步驟680中更新網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)文件。
圖7示出了多點類型的N條虛鏈路的叢的路由選擇的實例。假設(shè)每條虛鏈路VLi來自于源終端Ei，并通向Ki個目的終端Rik，其中，1<i≤N并且1<k≤Ki。
在步驟710i中，對所有的終端對(Ei，Rik)應(yīng)用基礎(chǔ)限制，其中，1<k≤Ki，然后在步驟720i中，應(yīng)用如圖5中的相對拓撲限制。
在步驟720i的輸出端獲得Ki個可能路徑的組Pik。以構(gòu)成虛鏈路VLi，組Pik與給出的一個終端對(Ei，Rik)相關(guān)。
在步驟730i中，在這些組的每一個上對成本函數(shù)CF1進行最小化，如圖5中的步驟5301到530k。
在步驟740中，執(zhí)行在步驟730i中所有保留路徑的所有可能組合，在步驟730i中理解到，對于每個組合，為每個終端對(Ei，Rik)只選擇一個路徑。因此，每個組合對應(yīng)K1+K2...KN個保留路徑。因此，對于不同的虛鏈路VLi，獲得一組可能的路由選擇的解，即叢的可能路由選擇的一組解。
流程圖的剩余部分與圖6中的相應(yīng)部分一致，步驟750、760、770和780分別與在步驟650、660、670和680中表示的內(nèi)容一致。
附錄 放松的隔離限制通常施加在要同時進行路由選擇的虛鏈路的一群組成路徑上。
在圖8中已經(jīng)用符號表示了這樣的路徑群。
假設(shè)三條虛鏈路VL1、VL2、VL3要同時進行路由選擇并且假設(shè)它們的組成路徑是 在示出的實例中，受到放松隔離限制的路徑群GG被劃分為Nsg＝4個子群 放松的隔離限制由可以被同一交換機的故障無效的子群的最大數(shù)nsg<Nsg表示(例如，交換機的故障影響sg1的路徑

)。換言之，最少Nsg-nsg個子群必須每個都包含至少一條未被交換機故障破壞的路徑。
下面給出一個放松的隔離限制的應(yīng)用實例。我們考慮被命名為FMS(飛行管理系統(tǒng))的飛行管理系統(tǒng)和被命名為FCGU(飛行控制和導(dǎo)航單元)的飛行控制計算機之間的虛鏈路的路由選擇。在航行操作和飛行管理中，飛行管理單元傳統(tǒng)地負責協(xié)助飛行員。飛行控制計算機計算導(dǎo)航命令和飛行控制伺服命令。
如圖9所示，假設(shè)飛行器包括兩個FMS系統(tǒng)和四個FCGU計算機，每個FMS系統(tǒng)是虛鏈路(多點)的起點，目的地是四個FCGU計算機。
所示的架構(gòu)是“反復(fù)核對”類型每個FCGU計算機收到來自兩個FMS系統(tǒng)的飛行參數(shù)并且對它們進行比較。如果由同一個計算機收到的參數(shù)不同，則計算機顯示錯誤信號并且不對參數(shù)進行處理。安全性的需求設(shè)置使得在一個參數(shù)上的錯誤不可以通過多于一個計算機仍檢測不到。我們將FMS系統(tǒng)傳送的參數(shù)甚至這些參數(shù)的幀標注為a，假設(shè)這是正確的參數(shù)，以及將由FCGU計算機收到的錯誤的參數(shù)甚至參數(shù)的一個錯誤的幀標注為a＊，其中錯誤是由交換機的故障引起。
如圖10A和10B所示，當兩個錯誤參數(shù)/錯誤幀相同時，在雙邊損壞的情況下(在圖10A中是FCGU1A損壞，在圖10B中是FCGU1A和FCGU2A損壞)，計算機可能檢測不到錯誤。對于多于一個計算機，這個情況不應(yīng)該產(chǎn)生。因此，圖10A中所示的情況(只有一個未檢測到的錯誤)是可以接受的，而圖10B中所示的情況(兩個未檢測到的錯誤)是不能接受的。
我們考慮由要進行路由選擇的兩個虛鏈路的組成路徑構(gòu)成的群GG 并且，將群GG劃分為和FCGU計算機一樣多的子群，即，sg1，sg2，sg3，sg4，其中每個子群包括來自FMS系統(tǒng)通向被考慮計算機的兩條路徑。因此，指定一個交換機的故障最多無效4個子群(Nsg＝4)中的一個子群(nsg＝1)。這個放松隔離限制能夠保證在網(wǎng)絡(luò)的交換機發(fā)生故障以后，最多一個FCGU計算機誤判斷一個錯誤。
權(quán)利要求
1.一種幀交換網(wǎng)絡(luò)中的虛鏈路的路由選擇方法，所述幀交換網(wǎng)絡(luò)包括所述幀的多個源終端和/或目的終端，其中幀交換機通過物理連接彼此連接，對于點對點類型，每個虛鏈路由穿過一個源終端和一個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的一條路徑來限定，而對于多點類型，由穿過一側(cè)一個源終端和另一側(cè)多個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的多條路徑來限定，對于至少一個虛鏈路，所述方法的特征在于，包括以下步驟
(a)從所述源終端和一個或多個所述目的終端之間的一組可能路徑中選擇(250)滿足至少一個預(yù)定拓撲限制的路徑的子組；
(b)在所述子組中通過對至少一個給定的成本函數(shù)進行最小化，對于點對點類型的虛鏈路，確定(260)一條路徑，或者對于多點類型的虛鏈路，確定(260)多條路徑；
(c)根據(jù)如此確定的一條或多條路徑，對所述虛鏈路進行路由選擇(295)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由選擇方法，其特征在于，當所述虛鏈路是點對點的鏈路并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同區(qū)域時，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則所述拓撲限制是禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制(435)，而在相反的情況下，所述拓撲限制是允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制(437)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路由選擇方法，其特征在于，關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路、或要與所述已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路、或?qū)τ谒鼍W(wǎng)路的交換機，所述選擇步驟考慮隔離和/或并置可能路徑的附加拓撲限制(420)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路由選擇方法，其特征在于，所述選擇步驟考慮多個附加拓撲限制，其中每個所述附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于所述子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則所述子群被無效。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的路由選擇方法，其特征在于，成本函數(shù)(440)是路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由選擇方法，其特征在于，當所述虛鏈路是多點類型的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同區(qū)域時，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則向所述鏈路的所述源終端和所述目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制(5201，...520k)，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的路由選擇方法，其特征在于，在(5201，...520k)中，關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路、或要與已經(jīng)進行路由選擇的所述虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路、或關(guān)于交換機，對所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加隔離和/或并置所述路徑的附加拓撲限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的路由選擇方法，其特征在于，所述選擇步驟考慮多個附加拓撲限制，其中每個所述附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的路由選擇方法，其特征在于，所述成本函數(shù)是路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每組可能路徑上被最小化(5301，...，530k)，以為每個目的終端提供至少一條候選路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的路由選擇方法，其特征在于，實現(xiàn)(540)K條候選路徑的組合，其中K是所述鏈路的目的終端的數(shù)量，并且每個所述組合對應(yīng)于所述多點鏈路的路由選擇的一個可能的解，并且第二成本函數(shù)在如此獲得的所述可能的解的組上被最小化(550)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的路由選擇方法，其特征在于，對于每個可能的解，所述第二成本函數(shù)評估其不同組成路徑之間所共享的交換機的數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由選擇方法，其特征在于，對于參與實現(xiàn)同一功能的至少一群鏈路，即鏈路叢，當每個鏈路都是點對點的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同區(qū)域時，對于所述叢(6201，...，620N)的每個鏈路，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則向所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的路由選擇方法，其特征在于，關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路、或要與所述鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路、或關(guān)于交換機，對每個虛鏈路以及對所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加(6201，...，620k)隔離和/或并置所述路徑的附加拓撲限制。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的路由選擇方法，其特征在于，所述選擇步驟考慮多個附加拓撲限制，其中每個所述附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13、或14所述的路由選擇方法，其特征在于，所述成本函數(shù)是路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且對于所述叢的每個鏈路，所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每組可能路徑上被最小化(6301，...630N)，以為每個鏈路提供至少一條候選路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的路由選擇方法，其特征在于，實現(xiàn)(640)N個候選路徑的組合，其中N是所述叢的鏈路的數(shù)量，每個所述組合對應(yīng)于所述叢的路由選擇的一個可能的解，并且第三成本函數(shù)在如此獲得的所述可能的解的組上被最小化(650)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的路由選擇方法，其特征在于，對于所述叢的路由選擇的每個可能的解，所述第三成本函數(shù)評估其解是所述組合的路徑之間所共享的交換機的數(shù)量。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由選擇方法，其特征在于，對于參與實現(xiàn)同一功能的至少一群鏈路，即鏈路叢，當每個鏈路都是多點類型的并且所述網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個不同區(qū)域時，對于所述叢(7201，...720N)的每個鏈路，如果分別連接到所述源終端和所述目的終端的交換機屬于同一區(qū)域，則向所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加禁止越過區(qū)域之間的邊界的限制，而在相反的情況下，施加允許越過分別屬于所述源終端和所述目的終端的區(qū)域之間的邊界一次的限制。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的路由選擇方法，其特征在于，關(guān)于已經(jīng)進行路由選擇的虛鏈路、或要與已經(jīng)進行路由選擇的所述虛鏈路同時進行路由選擇的虛鏈路、或關(guān)于所述網(wǎng)絡(luò)的交換機，可以對每個虛鏈路以及對于所述鏈路的所述源終端和目的終端之間的每條可能路徑施加(7201，...。770N)隔離和/或并置所述路徑的附加拓撲限制。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的路由選擇方法，其特征在于，所述選擇步驟考慮多個附加拓撲限制，其中每個所述附加拓撲限制涉及要同時進行路由選擇的一組虛鏈路的一群組成路徑，其中所述群由所述路徑的Nsg個子群組成，所述附加限制表示最多nsg個子群可以被無效，其中0≤nsg<Nsg，如果屬于一個子群的所有路徑被所述網(wǎng)絡(luò)的同一交換機的故障影響，則該子群被無效。
21.根據(jù)權(quán)利要求18、19或20所述的路由選擇方法，其特征在于，所述成本函數(shù)是路徑所經(jīng)過的交換機的數(shù)量，并且對于所述叢的每個鏈路，所述成本函數(shù)在所述鏈路的所述源終端和所述目的終端之間的每組可能路徑上被最小化(7301，...，730N)，以為每個鏈路和每個目的終端提供至少一條候選路徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的路由選擇方法，其特征在于，實現(xiàn)(740)K1+K2+...+KN條候選路徑的組合，其中Ki是所述叢的N個鏈路的各自的路徑的數(shù)量，其中，1<i≤N，每個所述組合對應(yīng)于所述叢的路由選擇的一個可能的解，并且第四成本函數(shù)在如此獲得的可能的解的所述組上被最小化(750)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的路由選擇方法，其特征在于，對于所述叢的路由選擇的每個可能的解，所述第四成本函數(shù)評估由對應(yīng)于所述解的所述叢的鏈路所經(jīng)過的交換機的數(shù)量。
24.根據(jù)權(quán)利要求2、6、12或18所述的路由選擇方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域由單獨的電源供電。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的路由選擇方法，其特征在于，在通過對第二、第三或第四成本函數(shù)中任一個進行最小化所獲得的路由選擇的解的組上對第五成本函數(shù)進行最小化，其中所述第五成本函數(shù)評估所述網(wǎng)絡(luò)的最大負載的交換機的通信負載。
26.一種計算機程序，所述計算機程序包括軟件工具，當在計算機上運行所述計算機程序時，所述軟件工具適于實現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在幀交換網(wǎng)絡(luò)中對虛鏈路進行路由選擇的方法，該幀交換網(wǎng)絡(luò)包括所述幀的多個源終端和/或目的終端，其中幀交換機通過物理連接來彼此連接，對于點對點類型，每個虛鏈路由穿過一個源終端和一個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的一條路徑來限定，并且，對于多點類型，由穿過一側(cè)一個源終端和另一側(cè)多個目的終端之間的所述網(wǎng)絡(luò)的多條路徑來限定。通過在滿足至少一個預(yù)定拓撲限制的一組解上對至少一個成本函數(shù)進行最小化，所述方法實現(xiàn)了鏈路的路由選擇。
文檔編號H04L12/18GK101467390SQ200780022052
公開日2009年6月24日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者雷米·安德烈奧萊蒂, 弗雷德里克·米諾, 雷米·卡巴雷 申請人:法國空中客車公司