專利名稱：一種面向電力控制業(yè)務(wù)的ason網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)，該優(yōu)化方法的主要特征是以電力控制業(yè)務(wù)中所要求的雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱為約束。
背景技術(shù)：
ASON是能夠智能化地自動完成光網(wǎng)絡(luò)交換連接功能的光傳送網(wǎng)，由傳送平面、 控制平面和管理平面三個平面組成。ASON引入了獨立的控制平面，使光傳送網(wǎng)具備了自動完成網(wǎng)絡(luò)帶寬分配和動態(tài)配置電路的能力。IETF制訂了通用多協(xié)議標簽交換(GMPLS， Generalized multiprotocol label switching)協(xié)議應(yīng)用于 ASON 控制平臺。GMPLS 提供存儲包括帶寬、時延等鏈路特性參數(shù)的機制，采用基于約束的最短路徑優(yōu)先(CSPF: Constraint-Based Shortest Path First)算法，動態(tài)計算數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。ASON承載電力控制業(yè)務(wù)時，針對繼電保護的特殊性要求，需要考慮額外的路徑約束。例如，單向業(yè)務(wù)通道時延小于5ms，端到端雙向業(yè)務(wù)通道時延差小于330 μ S?，F(xiàn)用的 GMPLS約束路由算法，包括K最短路由算法(K Shortest I^ath)、整數(shù)線性規(guī)劃算法、啟發(fā)式算法等，均沒有考慮端到端雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱的約束條件，因此不能適用電力控制業(yè)務(wù)的承載。本發(fā)明所要解決的問題是提出一種優(yōu)化設(shè)計方法，該方法面向承載電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)，并且在繼電保護所要求的時延約束以及SRLG分離約束條件下，最終得出符合業(yè)務(wù)需求的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)方案。與本發(fā)明相近的公開專利，主要有以下3篇。(1) “自動交換光網(wǎng)絡(luò)中多約束條件下最短路徑查找方法及裝置(CN 200710140101)”
該專利公開了一種自動交換光網(wǎng)絡(luò)中多約束條件下最短路徑查找方法及裝置，包括， 索引單元、比較單元。發(fā)明的應(yīng)用目標，是通過引入多索引的方法來計算最短路徑，節(jié)省了計算次數(shù)，提高了速度。但，該發(fā)明所述內(nèi)容不涉及SRLG分離約束，也不能涵蓋電力控制業(yè)務(wù)的雙向約束。(2) “一種支持策略解析的多約束條件路由選擇方法(CN 200910088758) ”
該專利公開了一種支持策略解析的多約束條件路由選擇方法，對路徑計算限制因素進行有效分類，針對各種限制因素采用相應(yīng)解決方案，考慮多個并發(fā)、預約或預測請求的全局優(yōu)化處理，通過算法外在機制控制，得到在不同情況和需求下的最佳路徑選擇。但，該發(fā)明所述內(nèi)容，不適用于電力控制業(yè)務(wù)的雙向時延約束。(3) “一種用于ASON批量路徑計算的路由信息更新的方法(CN 200910148206)” 該專利公開了一種用于ASON批量路徑計算的路由信息更新的方法，涉及路由信息更
新，可以在批量建立業(yè)務(wù)時快速準確地預測網(wǎng)絡(luò)中的路由信息變化，減少因多條業(yè)務(wù)搶占資源造成的業(yè)務(wù)建立失敗幾率；發(fā)明所述方法，能提高恢復業(yè)務(wù)的恢復成功率、縮短恢復時間。但該發(fā)明所述內(nèi)容，不涉及約束路由。
(4) “一種在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)通用多協(xié)議標記交換的方法(CN 03122897)"
該發(fā)明提供了一種在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)通用多協(xié)議標記交換(GMPLS)的方法，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)中各流量工程鏈路所使用的標記空間類型及標記空間中標記的具體格式參數(shù)，采用資源享在建立、維護和刪除標記交換路徑。該發(fā)明解決不同路徑不能使用同一物理資源的問題，提高網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化利用。但，該發(fā)明所述內(nèi)容不涉及面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON拓撲優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，為了方便描述該方法，定義以下變量符號
G {V,E)有向圖，其中Z為節(jié)點集合，為鏈路集合；
Ce {d,b, s)鏈路權(quán)值，d為傳輸距離、力為可用帶寬，5為SRLG組標號；
S.T KW中需要建立雙向路徑的兩個節(jié)點；
LiP)路徑/^經(jīng)過的鏈路集合；
Se 0°)路徑/^經(jīng)過的鏈路所屬SRLG組標號集合；
PsiiT ..ShT 的路徑；
Pras ..ThS 的路徑；
DsiiT -.PsiiT的傳輸時延；
Dms -.Pms的傳輸時延；
R (.S, T, w)業(yè)務(wù)請求，S為源節(jié)點，Γ為目的節(jié)點，r為請求帶寬； Aiax 單向通道時延約束值； ^diff 雙向通道時延差約束值。該方法主要包括以下步驟
步驟S102:獲取所要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，記為& (K，i )，將& (K，i )擴充為全連通網(wǎng)絡(luò)拓撲圖G (K，幻，新增加的鏈路其代價按實際需要設(shè)置；
步驟S104:針對G1 (Kj)，計算得出候選刪除鏈路集4 (.P),L0 0°)中的元素為某條鏈路或某些鏈路的組合，根據(jù)刪除鏈路由少到多的順序，將4 (.P)中的元素排序；
步驟S106 按照4 0°)中元素的順序，得到本次所選元素對應(yīng)的鏈路刪除方案，其拓撲記為 G {V,E)；
步驟S108:運用雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法分析G {V,E)是否滿足業(yè)務(wù)需求，若滿足，轉(zhuǎn)步驟S110，否則，轉(zhuǎn)步驟S106 ；
步驟SllO 將方案G {V,E)存入候選方案集5^ (M)中；
步驟S112 分析4 (.P)中的元素是否已被遍歷使用過，若沒有，轉(zhuǎn)步驟S106，否則，轉(zhuǎn)步驟Sl 14 ；
步驟(們中的每個方案與& {V,E)進行對比，并根據(jù)實際施工所需的代價，找出網(wǎng)絡(luò)拓撲改動所耗代價最少的方案，選定為優(yōu)化方案，記為G0' (V, Ε)。以上步驟流程圖見圖1。對于步驟S104中所述的計算40°)，規(guī)則為刪除某條鏈路或某些鏈路組合，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點仍可確保連通，即網(wǎng)絡(luò)中不出現(xiàn)孤立節(jié)點；
對于步驟S114中所述的實際施工所需的代價，包括布設(shè)鏈路的距離、技術(shù)難度、地理環(huán)境因素等；
對于步驟S108中所述的雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法主要包括以下步驟 步驟S202:將G {V,E)中的任意兩個節(jié)點進行組合，所有節(jié)點對組合存入中； 步驟S204 ■.鎮(zhèn)V)中取出一個未經(jīng)使用的節(jié)點對，分別記兩節(jié)點為&Τ，一個業(yè)務(wù)請求 R {S, Τ, w)到達，計算鏈路代價；
步驟S206 使用Dijkstra算法求出幼Γ最小時延路徑；
步驟S208 比較/Tw 是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S210，否則表明網(wǎng)絡(luò)無法滿足業(yè)務(wù)需求，轉(zhuǎn)步驟S106 ；
步驟S210 保存計算所得路徑和時延值，將Am經(jīng)過的鏈路存入ZOd)中并將該鏈路所屬的SRLG組存入Se {P)中，修改網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)值；
步驟S212 使用Dijkstra算法求出7 最小時延路徑P7m ； 步驟S214:比較々％ < Aiax是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S216，否則轉(zhuǎn)步驟S2M; 步驟S216:比較I DShT - Dms <凡.〃是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S218，否則轉(zhuǎn)步驟 S220 ；
步驟S218 判斷V(K)中的節(jié)點對是否均被用過，若是，轉(zhuǎn)步驟S110，否則轉(zhuǎn)步驟S204 ； 步驟S220 比較々ι > Dras是否成立，若大于，轉(zhuǎn)步驟S222，否則轉(zhuǎn)步驟S2M ； 步驟S222 清空^^，計算7 相較上一條路徑的次短路徑記為/轉(zhuǎn)步驟S214 ； 步驟S2M 清空/^,，計算幼Γ相較上一條路徑的次短路徑記為Α /，轉(zhuǎn)步驟S208。以上所述雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法流程圖見圖2。對于步驟S204中提到的計算鏈路代價，具體做法為當鏈路e上空閑容量小于業(yè)務(wù)請求帶寬『時，鏈路e的動態(tài)代價為無窮，當鏈路e的空閑容量大于業(yè)務(wù)請求帶寬ff時， 鏈路代價為鏈路距離d。對于步驟S210中提到的修改網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)值，具體做法為當鏈路e屬于Z㈧或鏈路e所在的SRLG組屬于5； (P)時，鏈路e的動態(tài)代價為無窮，否則，鏈路代價為鏈路距離
do以上為本發(fā)明所提出的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法的詳細過程，針對ASON承載的電力控制業(yè)務(wù)所具有的時延約束要求，本方法將雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱作為約束，具有獨創(chuàng)性和新穎性，運用本發(fā)明所述方法，可以在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計以及改造時更方便的得出滿足要求的網(wǎng)絡(luò)拓撲方案，大大提高工作效率。


本說明書的附圖用來提供對本發(fā)明的驗證，其仿真拓撲用例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的應(yīng)用限定。附圖中
圖1面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法流程圖。圖2雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法流程圖。
圖3實施例拓撲圖，其中實線為物理鏈路，虛線為邏輯鏈路。
圖4目標網(wǎng)絡(luò)帶SRLG的拓撲圖。
圖5擴展后的全連通網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。
圖6全連通網(wǎng)絡(luò)帶SRLG拓撲圖。
圖7實施例優(yōu)化設(shè)計流程圖。圖8方案1的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。圖9方案1帶SRLG的拓撲圖。圖10方案2的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。圖11方案2帶SRLG的拓撲圖。
具體實施例方式為了證明本發(fā)明方法能夠有效地優(yōu)化面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)，使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 GLASS (GMPLS Lightwave Agile Switching Simulator)對本方法的一個實施例進行仿真驗證。本次仿真使用的端到端雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法，是在GLASS中名為 “AlgorithmTemplate”對象類的基礎(chǔ)上擴展實現(xiàn)的，其中，重載定義的calSrlg函數(shù)用來計算路徑經(jīng)過鏈路的SRLG集，重載定義的getCost函數(shù)用來計算鏈路代價。此外，新定義了名為“ResPath”和“BIPath”兩個對象類，是對名為“Gragh”對象類的補充，用于為業(yè)務(wù)請求計算次短路徑。本實施例拓撲信息如下共由4個節(jié)點組成(為別為節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3和節(jié)點 4)，各節(jié)點之間的距離標于鏈路上，見圖3。其中，節(jié)點1和節(jié)點3之間、節(jié)點2和節(jié)點4之間、節(jié)點2和節(jié)點3之間的鏈路只是邏輯上存在，在實際的物理鏈路上是不存在的。此外， 節(jié)點2到節(jié)點4之間的鏈路分別與節(jié)點1到節(jié)點2之間、節(jié)點1到節(jié)點4之間的鏈路有相同的SRLG ；節(jié)點1到節(jié)點3之間的鏈路分別與節(jié)點1到節(jié)點4之間、節(jié)點4到節(jié)點3之間的鏈路有相同的SRLG ；節(jié)點2到節(jié)點3之間的鏈路分別與節(jié)點2到節(jié)點1之間、節(jié)點1到節(jié)點4之間、節(jié)點4到節(jié)點3之間的鏈路有相同的SRLG，其帶SRLG的拓撲圖如圖4所示。以下為本實施例的具體優(yōu)化設(shè)計步驟
步驟S302 將實施例中的網(wǎng)絡(luò)擴展為全連通網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓撲見圖5，帶SRLG拓撲見圖
6 ；
步驟S304 計算候選刪除鏈路集。本實施例中有4個節(jié)點，候選刪除鏈路集中具有33 個元素，即有33種鏈路刪除方案，其中刪除一條鏈路有6種方案，刪除兩條鏈路有15種方案，刪除3條鏈路有12種方案；
步驟S306 用端到端雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法分析以上每種方案是否符合業(yè)務(wù)需求(本實施例中設(shè)Aiax為5ms，Diiff為0. 33ms)，若符合，將該拓撲方案存入候選方案集中，否則清除該方案；
步驟S308 結(jié)合實際工程部署代價，將實施例的網(wǎng)絡(luò)拓撲與候選方案集中各拓撲方案分別進行比較，網(wǎng)絡(luò)拓撲改動代價最少的方案選定為優(yōu)化方案。以上步驟見圖7。下面為步驟S304中兩種方案的分析過程，方案1的網(wǎng)絡(luò)拓撲見圖8，帶SRLG拓撲見圖9，方案2網(wǎng)絡(luò)拓撲見圖10，帶SRLG拓撲見圖11。方案1的仿真結(jié)果為對于節(jié)點對1和2，找到兩條SRLG分離的路徑，經(jīng)過的節(jié)點分別為1-2和2-3-4-1，單向時延分別為0. 17ms和0. 51ms，雙向時延差為0. 3%is，大于 0. 33ms，刪除該方案。
方案2的仿真結(jié)果見表1，得到的每對SRLG分離路徑單向時延都小于約束值5ms， 雙向路徑時延差都小于約束值0. 33ms，表明該拓撲方案能夠滿足業(yè)務(wù)需求，將其存入候選方案集中。表 權(quán)利要求
1.一種面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括a、將所要優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓撲擴充為全連通網(wǎng)絡(luò)，計算得出候選刪除鏈路集，根據(jù)該集合中的元素得到新的網(wǎng)絡(luò)拓撲方案；b、用雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法分析該方案是否符合業(yè)務(wù)要求，若符合，將此方案存入候選方案集中，否則回到a，根據(jù)候選刪除鏈路集中的其他元素構(gòu)造拓撲方案；C、分析完所有方案后，結(jié)合實際施工所需代價，將候選方案集中的網(wǎng)絡(luò)拓撲依次同所要優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)進行比較，得出優(yōu)化方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，詳細步驟包括步驟S102:獲取所要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，記為& (K，i )，將& (K，i )擴充為全連通網(wǎng)絡(luò)拓撲圖G (K，幻，新增加的鏈路其代價按實際需要設(shè)置；步驟S104:針對G1 (Kj)，計算得出候選刪除鏈路集4 (.P),L0 0°)中的元素為某條鏈路或某些鏈路的組合，根據(jù)刪除鏈路由少到多的順序，將4 (.P)中的元素排序；步驟S106 按照4 0°)中元素的順序，得到本次所選元素對應(yīng)的鏈路刪除方案，其拓撲記為 G {V,E)；步驟S108:運用雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法分析G {V,E)是否滿足業(yè)務(wù)需求，若滿足，轉(zhuǎn)步驟S110，否則，轉(zhuǎn)步驟S106 ；步驟SllO 將方案G {V,E)存入候選方案集5^ (M)中；步驟S112 分析4 (.P)中的元素是否已被遍歷使用過，若沒有，轉(zhuǎn)步驟S106，否則，轉(zhuǎn)步驟Sl 14 ；步驟(們中的每個方案與& {V,E)進行對比，并根據(jù)實際施工所需的代價，找出網(wǎng)絡(luò)拓撲改動所耗代價最少的方案，選定為優(yōu)化方案，記為G0' (V, Ε)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S102中所述的全連通網(wǎng)絡(luò)是指任意兩個節(jié)點都有直接的物理鏈路相連，不需經(jīng)過第三節(jié)點就能直連的網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于a中所述計算得出候選刪除鏈路集， 具體規(guī)則為刪除某條鏈路或某些鏈路組合，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點仍可確保連通，即網(wǎng)絡(luò)中不出現(xiàn)孤立節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，c中所述實際施工所需代價，包括布設(shè)鏈路的距離、技術(shù)難度、地理環(huán)境因素等。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S108中所述的雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法的詳細步驟如下(其中部分變量的含義見發(fā)明內(nèi)容)步驟S202:將G {V,E)中的任意兩個節(jié)點進行組合，所有節(jié)點對組合存入中；步驟S204 ■.鎮(zhèn)V)中取出一個未經(jīng)使用的節(jié)點對，分別記兩節(jié)點為&Τ，一個業(yè)務(wù)請求 R {S, Τ, w)到達，計算鏈路代價；步驟S206 使用Dijkstra算法求出幼Γ最小時延路徑；步驟S208 比較/Tw 是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S210，否則表明網(wǎng)絡(luò)無法滿足業(yè)務(wù)需求，轉(zhuǎn)步驟S106 ；步驟S210 保存計算所得路徑和時延值，將Am經(jīng)過的鏈路存入ZOd)中并將該鏈路所屬的SRLG組存入Se {P)中，修改網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)值；步驟S212 使用Dijkstra算法求出7 最小時延路徑P7m ；步驟S214:比較々％ < Aiax是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S216，否則轉(zhuǎn)步驟S2M;步驟S216:比較I DShT - Dms <々diff是否成立，若小于，轉(zhuǎn)步驟S218，否則轉(zhuǎn)步驟 S220 ；步驟S218 判斷V(K)中的節(jié)點對是否均被用過，若是，轉(zhuǎn)步驟S110，否則轉(zhuǎn)步驟S204 ； 步驟S220 比較々ι > Dras是否成立，若大于，轉(zhuǎn)步驟S222，否則轉(zhuǎn)步驟S2M ；步驟S222 清空^^，計算7 相較上一條路徑的次短路徑記為/轉(zhuǎn)步驟S214 ；步驟S2M 清空/^,，計算幼Γ相較上一條路徑的次短路徑記為Α /，轉(zhuǎn)步驟S208。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對于步驟S204中提到的計算鏈路代價，具體做法為當鏈路e上空閑容量小于業(yè)務(wù)請求帶寬恢時，鏈路e的動態(tài)代價為無窮，當鏈路 e的空閑容量大于業(yè)務(wù)請求帶寬『時，鏈路代價為鏈路距離d。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對于步驟S210中提到的修改網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)值，具體做法為當鏈路e屬于^滬)或鏈路e所在的SRLG組屬于5；滬)時，鏈路^的動態(tài)代價為無窮，否則，鏈路代價為鏈路距離d。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向電力控制業(yè)務(wù)的ASON網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，本發(fā)明方法包括a、將所要優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓撲擴充為全連通網(wǎng)絡(luò)，計算得出候選刪除鏈路集，根據(jù)該集合中的元素得到新的網(wǎng)絡(luò)拓撲方案；b、用雙向業(yè)務(wù)通道時延對稱路徑算法分析該方案是否符合業(yè)務(wù)要求，若符合，將此方案存入候選方案集中，否則回到a，根據(jù)候選刪除鏈路集中的其他元素構(gòu)造拓撲方案；c、分析完所有方案后，結(jié)合實際施工所需代價，將候選方案集中的網(wǎng)絡(luò)拓撲依次同所要優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)進行比較，得出優(yōu)化方案。采用本發(fā)明方法，可以實現(xiàn)對電力控制業(yè)務(wù)所使用的ASON網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，從而得出符合約束需求的網(wǎng)絡(luò)拓撲，使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃變得更為方便，大大降低優(yōu)化成本。
文檔編號H04Q11/00GK102325039SQ20111015245
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者張 浩, 徐勇, 李炳林, 王文鼐, 胡朝平, 郭云飛, 郭經(jīng)紅, 馬媛媛 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院