一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，屬于網(wǎng)絡(luò)通訊【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法研究了一種綜合考慮節(jié)點(diǎn)代價(jià)和節(jié)點(diǎn)度數(shù)的最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力排序，優(yōu)先考慮節(jié)點(diǎn)代價(jià)，其次考慮節(jié)點(diǎn)度數(shù)作為節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力的排序。然后，設(shè)計(jì)了多播業(yè)務(wù)在稀疏疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸?shù)倪^(guò)程。最后，將網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)阻塞率性能指標(biāo)作為是否去掉節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力依據(jù)，通過(guò)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)性能惡化的允許范圍上界值，逐個(gè)減少網(wǎng)絡(luò)中具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，達(dá)到在可控網(wǎng)絡(luò)阻塞率條件下配置最少網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的目標(biāo)。本發(fā)明能夠在不明顯降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率性能的條件下，減少疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的使用個(gè)數(shù)，大大降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及WDM網(wǎng)狀光網(wǎng)絡(luò)中的一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法。
技術(shù)背景
[0002]通常對(duì)WDM光網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)疏導(dǎo)的研究，都是假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都具有疏導(dǎo)能力。而具有疏導(dǎo)功能的節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)疏導(dǎo)單元。因此，具有疏導(dǎo)功能節(jié)點(diǎn)的代價(jià)遠(yuǎn)大于不具有疏導(dǎo)功能節(jié)點(diǎn)的代價(jià)。所以，在實(shí)際的WDM骨干網(wǎng)中，不可能為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配置成具有疏導(dǎo)功能的節(jié)點(diǎn)。這樣，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可分為2類(lèi)，一類(lèi)是具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，可以完成低速業(yè)務(wù)的交換和疏導(dǎo)功能；另一類(lèi)為普通節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，只能完成業(yè)務(wù)的交換功能，不能完成低速業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)傳輸，這樣的網(wǎng)絡(luò)就稱(chēng)為稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。然而，在稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中，由于部分節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)行低速業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)傳輸，這樣就會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源不能合理的利用，使網(wǎng)絡(luò)性能下降。所以，如何選擇疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)并且如何在不明顯降低網(wǎng)絡(luò)性能的條件下盡量少用疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。
[0003]隨著數(shù)字廣播、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算應(yīng)用需求的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到單點(diǎn)和多點(diǎn)到多點(diǎn)的多播應(yīng)用越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗和擁塞發(fā)生快速增加，使網(wǎng)絡(luò)資源日趨緊張。需要尋找一種有效的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率。
[0004]針對(duì)多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)，引入了光樹(shù)的概念，它使得網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)具備了多個(gè)邏輯鄰節(jié)點(diǎn)，減少了業(yè)務(wù)的傳輸跳數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。由于以往的研究對(duì)象都是針對(duì)全疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，這樣會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本非常高，而且有研究表明，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中配備的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)過(guò)多時(shí)，并不能大幅度提高網(wǎng)絡(luò)的性能，所以對(duì)稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由于網(wǎng)絡(luò)中配備具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)過(guò)多時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能改善并不明顯，并且具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)相比無(wú)疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)代價(jià)更高，所以如何合理選擇盡量少的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)具有很大的實(shí)用意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何合理配備網(wǎng)絡(luò)中疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)性能的作用。
[0007]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案，一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，包括節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度數(shù)的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)排序，基于稀疏疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的多播業(yè)務(wù)傳輸，基于網(wǎng)絡(luò)阻塞率約束的最少疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)選擇。
[0008]計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)中所有η個(gè)多播請(qǐng)求的最低網(wǎng)絡(luò)阻塞率Ptl ;根據(jù)節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度排序方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力進(jìn)行從大到小的排序，確定網(wǎng)絡(luò)在多播請(qǐng)求下可以劣化的網(wǎng)絡(luò)阻塞率上限值Pk;按節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力排序順序逆向去掉網(wǎng)絡(luò)中該節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力，得到的網(wǎng)絡(luò)為稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)；依次在網(wǎng)絡(luò)中去掉節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)能力，每去掉一個(gè)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力后，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)在多播業(yè)務(wù)請(qǐng)求下的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi;如果Pi小于等于Pk，繼續(xù)向網(wǎng)絡(luò)中添加配置下一個(gè)無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，直到網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi大于Pk值，恢復(fù)最后加入的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，使成為有疏導(dǎo)能力的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，輸出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合和有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合。
[0009]節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度數(shù)的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)排序具體包括，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)鏈路及各輸出鏈路代價(jià)總和計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的代價(jià)值，按照代價(jià)值由小到大作為疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的排列順序。若多個(gè)節(jié)點(diǎn)的代價(jià)相同，則比較這些節(jié)點(diǎn)的度數(shù)，度數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)最高，排序在這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的最前面，依此類(lèi)推。若多個(gè)節(jié)點(diǎn)的代價(jià)和節(jié)點(diǎn)度數(shù)都相同，則幾個(gè)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力隨機(jī)排序。按此排序規(guī)則，排在最前面的節(jié)點(diǎn)具有擔(dān)任疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的最高優(yōu)先級(jí)，排在最后面的節(jié)點(diǎn)選擇作疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)最低。
[0010]基于稀疏疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的多播業(yè)務(wù)傳輸包括，網(wǎng)絡(luò)中不同類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力不同，根據(jù)多播業(yè)務(wù)源和目的節(jié)點(diǎn)的不同，分為下面4種情況，請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)都為疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)為疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn)為疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，源目的節(jié)點(diǎn)都為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)。
[0011]當(dāng)新業(yè)務(wù)請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)為具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)時(shí)，按照以下傳輸方式進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸:單跳疏導(dǎo)一多跳疏導(dǎo)一混合疏導(dǎo)一擴(kuò)展光樹(shù)一新建光樹(shù)；當(dāng)新業(yè)務(wù)請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)為不具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)時(shí)，按照如下傳輸方式進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸:單跳疏導(dǎo)一新建光樹(shù)。根據(jù)公式=Pk=PfK計(jì)算業(yè)務(wù)請(qǐng)求阻塞率劣化的上限值Pk，其中，K為允許網(wǎng)絡(luò)性能惡化的容限值。當(dāng)一個(gè)多播業(yè)務(wù)到達(dá)，如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，在已建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)、或混合疏導(dǎo)、或直接新建光樹(shù)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸，如能完成，該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被成功傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)；如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)為有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，在已建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)、或通過(guò)多跳疏導(dǎo)和混合疏導(dǎo)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸，如不能，擴(kuò)展光樹(shù)或直接新建光樹(shù)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸。
[0012]基于網(wǎng)絡(luò)阻塞率約束的網(wǎng)絡(luò)最少疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的選擇具體包括，通過(guò)設(shè)定一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求阻塞率上界值，用符號(hào)Pk表示，代表網(wǎng)絡(luò)中允許的網(wǎng)絡(luò)性能最大惡化值。假定網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)初始化時(shí)都具有疏導(dǎo)功能，采用節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度數(shù)策略，向網(wǎng)絡(luò)中依次去掉一些不滿(mǎn)足最小代價(jià)最大度數(shù)的節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，再計(jì)算當(dāng)前業(yè)務(wù)請(qǐng)求下的網(wǎng)絡(luò)阻塞率，并用符號(hào)Pi表示，當(dāng)Pi > Pk時(shí)，停止去掉節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，并刪除最后一次去掉節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，即恢復(fù)最后一次去掉疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力。
[0013]網(wǎng)絡(luò)最少節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)選擇方法屬于網(wǎng)絡(luò)阻塞率約束的迭代方法，主要是通過(guò)設(shè)定一個(gè)允許網(wǎng)絡(luò)性能惡化的阻塞率上界值Pk，將網(wǎng)絡(luò)中由于疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)減少使網(wǎng)絡(luò)阻塞率增加是否達(dá)到最壞值Pk作為選擇去掉疏導(dǎo)能力的約束條件，通過(guò)逐漸減少網(wǎng)絡(luò)中疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，以達(dá)到最小化網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)減小網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的目的。
[0014]本發(fā)明首先提出一種最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)方法評(píng)價(jià)疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)性能，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)值對(duì)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力進(jìn)行排序；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)阻塞率約束的迭代方法依次去掉疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)排序中最后面節(jié)點(diǎn)的弱疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，即成為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)；計(jì)算多播請(qǐng)求時(shí)的網(wǎng)絡(luò)阻塞率，比較此阻塞率是否低于網(wǎng)絡(luò)允許的劣化阻塞率值Pk來(lái)決定是否去掉網(wǎng)絡(luò)中一些節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力成為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)。隨著迭代次數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)中滿(mǎn)足阻塞率條件下具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)數(shù)目越來(lái)越少，這種方法能夠保證網(wǎng)絡(luò)性能惡化在允許的可控上界值范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最少化，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的降低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)；
[0016]圖2不具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)；
[0017]圖3稀疏網(wǎng)絡(luò)中多播業(yè)務(wù)傳輸流程圖；
[0018]圖4疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少的選擇方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在光網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)多播業(yè)務(wù)傳輸一般有下面幾種方法:
[0020]1.單跳疏導(dǎo):當(dāng)一個(gè)新多播業(yè)務(wù)到達(dá)，如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已有的某個(gè)多播業(yè)務(wù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)完全相同，則可以通過(guò)單跳疏導(dǎo)來(lái)完成，單跳疏導(dǎo)針對(duì)的是同源同目的節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)，相當(dāng)于在源節(jié)點(diǎn)通過(guò)TDM技術(shù)復(fù)用到同一個(gè)波長(zhǎng)上，不需要消耗額外的疏導(dǎo)端口和節(jié)點(diǎn)光收發(fā)器；
[0021]2.多跳疏導(dǎo):將新到達(dá)的多播業(yè)務(wù)請(qǐng)求通過(guò)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)建立的多棵光樹(shù)來(lái)完成傳輸，此時(shí)新業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中已有的第一棵光樹(shù)源節(jié)點(diǎn)相同，與已有的第二棵光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)相同，并且第二棵光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)在第一棵光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)集中，因?yàn)榈谝豢霉鈽?shù)中會(huì)有一些目的節(jié)點(diǎn)接收到冗余的信息，通常設(shè)定第一棵光樹(shù)只尋找目的節(jié)點(diǎn)不超過(guò)2個(gè)的光樹(shù)。此種疏導(dǎo)方式中新到請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)以及滿(mǎn)足條件的第二棵光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)都需要消耗疏導(dǎo)端口；
[0022]3.混合疏導(dǎo):新建一條連接新到業(yè)務(wù)請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中已有光樹(shù)源節(jié)點(diǎn)的光路，需為此光路分配合適的波長(zhǎng)，此時(shí)新到請(qǐng)求的目的節(jié)點(diǎn)與找到的網(wǎng)絡(luò)中已有光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)相同但源節(jié)點(diǎn)不同。新到業(yè)務(wù)請(qǐng)求通過(guò)已有光樹(shù)和新建的光路來(lái)完成疏導(dǎo)傳輸，此種疏導(dǎo)方式中新到請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)消耗發(fā)送器、已有光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)消耗接收器和疏導(dǎo)端口，請(qǐng)求目的節(jié)點(diǎn)消耗疏導(dǎo)端口；
[0023]4.擴(kuò)展光樹(shù):擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)中已建立光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)以滿(mǎn)足到達(dá)新到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求的所有目的節(jié)點(diǎn)，此時(shí)必須滿(mǎn)足已有光樹(shù)源節(jié)點(diǎn)和新到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)相同，新到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求的目的節(jié)點(diǎn)集包含已有光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)集,此方法新到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)和已有光樹(shù)的目的節(jié)點(diǎn)都需要消耗疏導(dǎo)端口，擴(kuò)展的目的節(jié)點(diǎn)需消耗光接收器；
[0024]5.直接新建光樹(shù):新建一棵連接源節(jié)點(diǎn)和所有目的節(jié)點(diǎn)的光樹(shù)，并分配合適的可用波長(zhǎng)，此方法中新到達(dá)業(yè)務(wù)請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)消耗發(fā)送器，目的節(jié)點(diǎn)消耗接收器。
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026]附圖1為具有疏導(dǎo)功能的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括I個(gè)具有2級(jí)光波長(zhǎng)交換單元的波長(zhǎng)交換模塊、根據(jù)總體多播業(yè)務(wù)目的節(jié)點(diǎn)期望值配置相應(yīng)個(gè)數(shù)的分光器和放大器、一個(gè)電疏導(dǎo)矩陣以及根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源變化配置相應(yīng)個(gè)數(shù)的可調(diào)諧光收發(fā)器。信號(hào)的分光和交換在光層處理，低速業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)由電疏導(dǎo)矩陣在電域中實(shí)現(xiàn)。輸入光纖和輸出光纖與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入/輸出輸出端口連接；每根輸入光纖首先經(jīng)過(guò)解復(fù)用器(DEMUX)分成W個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)通道，這些波長(zhǎng)通道能直接通過(guò)波長(zhǎng)交換模塊交換到輸出光纖上的相應(yīng)波長(zhǎng)通道，并經(jīng)過(guò)復(fù)用器(MUX)復(fù)用到相應(yīng)的輸出光纖輸出。
[0027]從附圖1可以看出，波長(zhǎng)交換模塊中包含了 2級(jí)波長(zhǎng)交換單元，分別為OpticalSwitchl和0pticalSwitch2,主要完成2級(jí)波長(zhǎng)交換的功能；分光器完成多播的功能；Tx代表節(jié)點(diǎn)的光發(fā)送器，Rx代表節(jié)點(diǎn)的光接收器，其個(gè)數(shù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的配置情況來(lái)相應(yīng)設(shè)定，當(dāng)新建光路或光樹(shù)時(shí)，在源節(jié)點(diǎn)就必須消耗一個(gè)光發(fā)送器Tx，然后進(jìn)入到OpticalSwitchl中，選擇一個(gè)合適的波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸,如果在光樹(shù)的某些中間節(jié)點(diǎn)需進(jìn)行分支操作，那么在此分支節(jié)點(diǎn)處就要通過(guò)分光器進(jìn)行分光處理，然后再通過(guò)0pticalSWitch2分別送往不同的下一個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)了目的節(jié)點(diǎn)處，就需要消耗一個(gè)光接收器Rx，進(jìn)行業(yè)務(wù)的下路接收。所以，如果要新建一棵光樹(shù)，那么必須保證源節(jié)點(diǎn)有空閑的光發(fā)送器Tx,且目的節(jié)點(diǎn)有空閑的光接收器Rx。
[0028]從附圖2可以看出，此節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)與圖1相比，缺少低速業(yè)務(wù)疏導(dǎo)單元，其他結(jié)構(gòu)都相同。這種節(jié)點(diǎn)對(duì)小粒度的業(yè)務(wù)不能進(jìn)行單獨(dú)交換，無(wú)法完成疏導(dǎo)傳輸，這種結(jié)構(gòu)中建立的光樹(shù)或光路中所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)都是具有相同源和目的節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)，可以看出這樣的節(jié)點(diǎn)對(duì)于小粒度業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)操作約束條件更多，滿(mǎn)足條件的業(yè)務(wù)請(qǐng)求更少，所以在網(wǎng)絡(luò)中如何選擇疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的性能影響很大。無(wú)疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
[0029]附圖3詳細(xì)描述了稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中多播業(yè)務(wù)的傳輸方法，過(guò)程如下:
[0030]步驟1:當(dāng)一個(gè)多播業(yè)務(wù)到達(dá)，如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟2，否則是疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)至步驟3 ;
[0031]步驟2:在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)已有業(yè)務(wù)所建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)完成，如果成功則轉(zhuǎn)至步驟4 ;不能完成，則能否通過(guò)混合疏導(dǎo)完成，此時(shí)必須滿(mǎn)足已建光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)具有疏導(dǎo)能力，成功傳輸則轉(zhuǎn)至步驟4;否則，則為此業(yè)務(wù)請(qǐng)求直接新建一棵滿(mǎn)足條件的光樹(shù)，此時(shí)源節(jié)點(diǎn)必須有可用光發(fā)送器，目的節(jié)點(diǎn)必須有可用光接收器，并且有可用的波長(zhǎng)信道資源。如果成功新建一棵光樹(shù)，轉(zhuǎn)至步驟4，否則轉(zhuǎn)至步驟5 ;
[0032]步驟3:在已建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)完成，如果可以則轉(zhuǎn)至步驟4 ;不行，則尋找能否通過(guò)多跳疏導(dǎo)和混合疏導(dǎo)完成，成功傳輸則轉(zhuǎn)至步驟4，否則選擇擴(kuò)展光樹(shù)策略，成功傳輸轉(zhuǎn)至步驟4，否則，則選擇直接新建光樹(shù)策略，成功新建轉(zhuǎn)至步驟4，否則轉(zhuǎn)至步驟5 ;在多跳疏導(dǎo)方式中，尋找到的第一棵目的節(jié)點(diǎn)相同源節(jié)點(diǎn)不同的光樹(shù)，此光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)必須為具有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，否則不能夠通過(guò)多跳疏導(dǎo)來(lái)完成。在混合疏導(dǎo)方式中，同樣在尋找到的目的節(jié)點(diǎn)相同，源節(jié)點(diǎn)不同的光樹(shù)中，此光樹(shù)的源節(jié)點(diǎn)必須為具有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)并且有可用的光接收器，并且此請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)必須有空閑的光發(fā)送器，只有滿(mǎn)足所有的這些條件，才能夠成功的通過(guò)混合疏導(dǎo)方式完成傳輸。在擴(kuò)展光樹(shù)策略中，必須滿(mǎn)足擴(kuò)展分支節(jié)點(diǎn)為具有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，否則不能夠完成；
[0033]步驟4:此多播業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求被成功傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)；
[0034]步驟5:此多播業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求被網(wǎng)絡(luò)阻塞。
[0035]如附圖4所示一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化選擇方法流程圖，包括:
[0036]最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)排序節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)阻塞率PO，設(shè)置阻塞率劣化上限值Pk;按疏導(dǎo)能力排序節(jié)點(diǎn)順序逆向去掉網(wǎng)絡(luò)G中該節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力，并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi，判斷Pi是否小于等于Pk，如是，刪除最后一次去掉節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，輸出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所有無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合。選擇方法的過(guò)程如下:
[0037]步驟1:初始化網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都配置為具有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，先設(shè)網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)多播請(qǐng)求，多播請(qǐng)求數(shù)目用η表示，在給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源的情況下計(jì)算出η個(gè)多播請(qǐng)求的最低網(wǎng)絡(luò)阻塞率，用符號(hào)Ptl表示，η的值越大，計(jì)算出的理想Ptl值越準(zhǔn)確；
[0038]步驟2:根據(jù)節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力進(jìn)行從大到小的排序。確定網(wǎng)絡(luò)在多播請(qǐng)求下可以劣化的網(wǎng)絡(luò)阻塞率上界值Pk，其中，Pk=PfK, K為允許網(wǎng)絡(luò)性能劣化的容限值，如K=L 1，代表允許網(wǎng)絡(luò)阻塞率性能劣化10% ;并計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)允許劣化的網(wǎng)絡(luò)阻塞率上界值Pk=PQ*K ；
[0039]步驟3:設(shè)定一個(gè)變量i，且i=l，代表此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中有I個(gè)無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就是步驟2中排序的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，去掉其疏導(dǎo)能力得到。此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)就為稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)圖3所示的多播業(yè)務(wù)傳輸方法計(jì)算出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際業(yè)務(wù)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)阻塞率，用符號(hào)Pi表示。比較Pi與Pk的關(guān)系，如果Pi的值小于Pk，轉(zhuǎn)至步驟4，否則轉(zhuǎn)至步驟5 ；
[0040]步驟4:將變量i的值加1，代表繼續(xù)向網(wǎng)絡(luò)中添加配置下一個(gè)在無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，即在節(jié)點(diǎn)排序中倒數(shù)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力去掉成為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟3的操作，直到網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi大于Pk值，轉(zhuǎn)至步驟5 ;
[0041]步驟5:恢復(fù)最后加入的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，使成為有疏導(dǎo)能力的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，算法結(jié)束，輸出網(wǎng)絡(luò)的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合和有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合。
[0042]該方法首先研究了一種綜合考慮節(jié)點(diǎn)代價(jià)和節(jié)點(diǎn)度數(shù)的最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力排序方法，優(yōu)先考慮節(jié)點(diǎn)代價(jià)，其次考慮節(jié)點(diǎn)度數(shù)作為節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力的排序方法。然后，設(shè)計(jì)了多播業(yè)務(wù)在稀疏疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸?shù)倪^(guò)程。最后，基于最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度排序方法設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)絡(luò)阻塞率約束的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的選擇方法，此方法是將網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)阻塞率性能指標(biāo)作為是否去掉節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力依據(jù)，通過(guò)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)性能惡化的允許范圍上界值，逐個(gè)減少網(wǎng)絡(luò)中具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，達(dá)到在可控網(wǎng)絡(luò)阻塞率條件下配置最少網(wǎng)絡(luò)疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的目標(biāo)。本發(fā)明采用的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化選擇方法，能夠在不明顯降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率性能的條件下，減少疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的使用個(gè)數(shù)，大大降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少化的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征在于，計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)中所有η個(gè)多播請(qǐng)求的最低網(wǎng)絡(luò)阻塞率Ptl;根據(jù)節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)最大度排序方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力進(jìn)行從大到小的排序，確定網(wǎng)絡(luò)在多播請(qǐng)求下可以劣化的網(wǎng)絡(luò)阻塞率上限值Pk;按節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力排序順序逆向去掉網(wǎng)絡(luò)中該節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力，得到的網(wǎng)絡(luò)為稀疏疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)；依次在網(wǎng)絡(luò)中去掉節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)能力，每去掉一個(gè)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力后，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)在多播業(yè)務(wù)請(qǐng)求下的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi;如果Pi小于等于Pk，繼續(xù)向網(wǎng)絡(luò)中添加配置下一個(gè)無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，直到網(wǎng)絡(luò)阻塞率Pi大于Pk值，恢復(fù)最后加入的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力，使其成為有疏導(dǎo)能力的疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，輸出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合和有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)集合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征在于，所述最小代價(jià)最大節(jié)點(diǎn)度數(shù)排序方法具體包括:計(jì)算各節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)并按照節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)值由小到大作為節(jié)點(diǎn)的疏導(dǎo)能力從大到小的順序排列，若多個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)相同，則比較其節(jié)點(diǎn)度數(shù)，節(jié)點(diǎn)度數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任疏導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)最高，排序在最前面，若多個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈路代價(jià)和節(jié)點(diǎn)度數(shù)都相同，則節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)能力隨機(jī)排序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征在于，當(dāng)新業(yè)務(wù)請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)為具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)時(shí)，按照以下傳輸方式進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸:單跳疏導(dǎo)一多跳疏導(dǎo)一混合疏導(dǎo)一擴(kuò)展光樹(shù)一新建光樹(shù)；當(dāng)新業(yè)務(wù)請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)為不具有疏導(dǎo)能力的節(jié)點(diǎn)時(shí)，按照如下傳輸方式進(jìn)行業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸:單跳疏導(dǎo)一新建光樹(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征在于，根據(jù)公式=Pk=PfK計(jì)算業(yè)務(wù)請(qǐng)求阻塞率劣化的上限值Pk，其中，K為允許網(wǎng)絡(luò)性能惡化的容限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多播業(yè)務(wù)疏導(dǎo)方法，其特征在于，當(dāng)一個(gè)多播業(yè)務(wù)到達(dá)，如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)為無(wú)疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，在已建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)、或混合疏導(dǎo)、或直接新建光樹(shù)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸，如能完成，該業(yè)務(wù)請(qǐng)求被成功傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)；如果此業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)為有疏導(dǎo)能力節(jié)點(diǎn)，在已建的光樹(shù)中，尋找能否通過(guò)單跳疏導(dǎo)、或通過(guò)多跳疏導(dǎo)和混合疏導(dǎo)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸，如不能，擴(kuò)展光樹(shù)或直接新建光樹(shù)完成業(yè)務(wù)疏導(dǎo)傳輸。
【文檔編號(hào)】H04B10/25GK103501197SQ201310513725
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】劉煥淋, 胡曉慧, 薛湘, 方強(qiáng), 劉洋, 黃勝 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)