可靠性約束條件下的路由選擇方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及路由選擇領(lǐng)域，具體涉及可靠性約束條件下的路由選擇方法。該方法包括：獲取步驟：獲取拓?fù)湫畔?；分析步驟：根據(jù)所述拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)備及光纜鏈路的可靠性分析；選取步驟：根據(jù)可靠性分析結(jié)果，以帶寬資源利用率為主度量，為不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)選取各自的最短路徑形成最短路徑列表；確定步驟：針對(duì)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型，根據(jù)該類(lèi)型業(yè)務(wù)的分布狀況，依據(jù)業(yè)務(wù)均衡度和路徑可靠性對(duì)所述最短路徑列表進(jìn)行檢驗(yàn)比較，按業(yè)務(wù)要求選取可靠性最高的最短路徑。本發(fā)明在考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬資源利用率的同時(shí)，引入節(jié)點(diǎn)及鏈路的可靠性約束條件，在選取最短路徑的同時(shí)，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)對(duì)路徑可靠性的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可靠性約束條件下的路由選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及路由選擇領(lǐng)域，具體而言，涉及可靠性約束條件下的路由選擇方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 路由選擇策略是用來(lái)尋找從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的最佳路徑的方法。在網(wǎng)絡(luò)規(guī) 模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)迅速增加的今天，好的路由策略是解決網(wǎng)絡(luò)擁塞、保證服務(wù)質(zhì)量和保 障網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)之一。
[0003] 路由算法使用多種不同的度量標(biāo)準(zhǔn)去決定最佳路徑。復(fù)雜的路由算法可能采用多 種度量來(lái)選擇路由，通過(guò)一定的加權(quán)運(yùn)算，將它們合并為單個(gè)的復(fù)合度量作為尋徑的標(biāo)準(zhǔn)。 通常所使用的度量包括路徑長(zhǎng)度、時(shí)延、跳數(shù)、帶寬、負(fù)載、通信成本等。理想的路由算法必 須保證其正確性、穩(wěn)定性和公平性，能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯ㄐ帕康淖兓?，在保證最佳的同時(shí) 盡量簡(jiǎn)單。
[0004]目前典型的最優(yōu)路由算法包括最短路徑法、擴(kuò)散法、基于流量的路由選擇算法、距 離矢量路由選擇算法、鏈路狀態(tài)路由選擇算法及分級(jí)路由選擇算法等。最短路徑法適用于 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯ㄐ帕肯鄬?duì)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，主要考慮兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)、地理距離、延時(shí)等因素， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信量變化的適應(yīng)性不好。擴(kuò)散法適用于通信量較小的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信量比較大 時(shí)，很容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞?；诹髁康穆酚蛇x擇算法可以獲得網(wǎng)絡(luò)時(shí)延最短的路徑，但需要 事先網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、每條鏈路的容量及業(yè)務(wù)量的大小，比較適合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信量比較 穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。距離矢量算法（Bellman-Ford算法）要求每個(gè)路由器發(fā)送其路由表全部或部 分信息，但僅發(fā)送到鄰近結(jié)點(diǎn)上；鏈路狀態(tài)算法發(fā)送路由信息到所有節(jié)點(diǎn)，但僅發(fā)送器路由 表中描述其自身鏈路狀態(tài)的部分，因此收斂速度較距離矢量算法更快，但要求硬件本身具 有更強(qiáng)的計(jì)算能力和更多的內(nèi)存空間，因此鏈路狀態(tài)算法將會(huì)在實(shí)現(xiàn)時(shí)代價(jià)更高。分級(jí)路 由選擇算法常用于互聯(lián)網(wǎng)路由中。
[0005] 公網(wǎng)中多存在帶寬緊張、帶寬不足及常出現(xiàn)異常突發(fā)流量等問(wèn)題，路由選擇算法 中除考慮跳數(shù)和時(shí)延外，重點(diǎn)考慮路由的可用帶寬是否滿(mǎn)足要求。專(zhuān)用光傳輸網(wǎng)的情況則 不同。一方面，專(zhuān)用光網(wǎng)絡(luò)，如電力通信傳輸網(wǎng)所傳送的業(yè)務(wù)具有鮮明的行業(yè)特色，不同業(yè) 務(wù)對(duì)傳輸網(wǎng)在實(shí)時(shí)性、可靠性及安全性方面的要求各不相同，其中有些業(yè)務(wù)，如繼電保護(hù)、 穩(wěn)定控制信號(hào)、調(diào)度電話(huà)等業(yè)務(wù)除了要求高實(shí)時(shí)性之外，對(duì)通道可靠性要求也非常高；另一 方面，專(zhuān)用光網(wǎng)絡(luò)中帶寬資源相對(duì)公網(wǎng)不是很緊張，因此重點(diǎn)需要考慮的不是是否有足夠 的帶寬資源，而是帶寬資源利用率及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是否均衡。這些問(wèn)題，特別是路由可靠度，在 現(xiàn)有的路由算法中未有體現(xiàn)。
[0006] 同時(shí)考慮帶寬利用率和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延兩方面的性能要求，提出能夠盡可能使網(wǎng)絡(luò)流量 均衡分布的路由算法，大大提高了帶寬利用率，但都只從跳數(shù)的角度考慮路徑時(shí)延及可靠 性，未深入研究設(shè)備及鏈路的運(yùn)行可靠性在最優(yōu)路徑選取時(shí)所產(chǎn)生的影響，而這一點(diǎn)對(duì)于 要求高可靠性的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重要的度量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性約束條件下的路由選擇方法，以解決路由選擇 受多種可靠性約束條件影響的問(wèn)題。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可靠性約束條件下的路由選擇方法，包括：
[0009] 獲取步驟：獲取拓?fù)湫畔ⅲ?br> [0010] 分析步驟：根據(jù)所述拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)備及光纜鏈路的可靠性分析；
[0011] 選取步驟：根據(jù)可靠性分析結(jié)果，以帶寬資源利用率為主度量，為不同類(lèi)型的業(yè)務(wù) 選取各自的最短路徑形成最短路徑列表；
[0012] 確定步驟：針對(duì)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型，根據(jù)該類(lèi)型業(yè)務(wù)的分布狀況，依據(jù)業(yè)務(wù)均衡度和路 徑可靠性對(duì)所述最短路徑列表進(jìn)行檢驗(yàn)比較，按業(yè)務(wù)要求選取可靠性最高的最短路徑。
[0013] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述拓?fù)湫畔ǎ簜鬏斁W(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)?、邏輯拓?fù)浼盎?礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息；所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息包括：設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備速率等級(jí)、光纜類(lèi)型及長(zhǎng)度、已有業(yè) 務(wù)種類(lèi)、已有業(yè)務(wù)數(shù)量及已有業(yè)務(wù)路由信息。
[0014] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述業(yè)務(wù)種類(lèi)包括以下任一種或多種：電網(wǎng)自動(dòng)化業(yè) 務(wù)、安全穩(wěn)定業(yè)務(wù)、繼電保護(hù)業(yè)務(wù)。
[0015] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備可靠性分析=設(shè)備指標(biāo)X第一權(quán)重；所 述設(shè)備指標(biāo)包括以下一種或多種：設(shè)備配置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。
[0016] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述設(shè)備配置包括以下一種或多種：冗余配置、電源系 統(tǒng)；所述電源系統(tǒng)包括以下一種或多種：電源冗余配置、蓄電池質(zhì)量；所述設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包 括以下一種或多種：設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、板卡年均失效次數(shù)；所述設(shè)備運(yùn)行環(huán)境包括以下一種 或多種：是否按規(guī)定定期除塵、接地電阻；所述設(shè)備運(yùn)行時(shí)間包括：投運(yùn)年限。
[0017] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述光纜鏈路可靠性分析=光纜鏈路指標(biāo)X第二權(quán) 重；所述光纜鏈路指標(biāo)包括以下一種或多種：光纜長(zhǎng)度、光纜年發(fā)生外力破壞次數(shù)、光纜運(yùn) 行年限。
[0018] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述選取步驟包括：從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的左右路徑 中，以公式（1)計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與j之間的光纜鏈路的帶寬利用率；按照Dijkstra算法計(jì)算源 節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑，并記錄得到的所有所述最短路徑；按所述帶寬利用率對(duì)所有 最短路徑進(jìn)行排序，并標(biāo)記所有所述最短路徑的跳數(shù)；所述公式（1)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，包括： 獲取步驟：獲取拓?fù)湫畔ⅲ? 分析步驟：根據(jù)所述拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)備及光纜鏈路的可靠性分析； 選取步驟：根據(jù)可靠性分析結(jié)果，以帶寬資源利用率為主度量，為不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)選取 各自的最短路徑形成最短路徑列表； 確定步驟：針對(duì)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型，根據(jù)該類(lèi)型業(yè)務(wù)的分布狀況，依據(jù)業(yè)務(wù)均衡度和路徑可 靠性對(duì)所述最短路徑列表進(jìn)行檢驗(yàn)比較，按業(yè)務(wù)要求選取可靠性最高的最短路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，所述拓?fù)湫?息包括：傳輸網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)?、邏輯拓?fù)浼盎A(chǔ)數(shù)據(jù)信息；所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息包括：設(shè)備類(lèi) 型、設(shè)備速率等級(jí)、光纜類(lèi)型及長(zhǎng)度、已有業(yè)務(wù)種類(lèi)、已有業(yè)務(wù)數(shù)量及已有業(yè)務(wù)路由信息。
3. 如權(quán)利要求2所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)種 類(lèi)包括以下任一種或多種：電網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)、安全穩(wěn)定業(yè)務(wù)、繼電保護(hù)業(yè)務(wù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于， 所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備可靠性分析=設(shè)備指標(biāo)X第一權(quán)重； 所述設(shè)備指標(biāo)包括以下一種或多種：設(shè)備配置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。
5. 如權(quán)利要求4所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于， 所述設(shè)備配置包括以下一種或多種：冗余配置、電源系統(tǒng)；所述電源系統(tǒng)包括以下一 種或多種：電源冗余配置、蓄電池質(zhì)量； 所述設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括以下一種或多種：設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、板卡年均失效次數(shù)；所述設(shè) 備運(yùn)行環(huán)境包括以下一種或多種：是否按規(guī)定定期除塵、接地電阻； 所述設(shè)備運(yùn)行時(shí)間包括：投運(yùn)年限。
6. 如權(quán)利要求1所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于， 所述光纜鏈路可靠性分析=光纜鏈路指標(biāo)X第二權(quán)重； 所述光纜鏈路指標(biāo)包括以下一種或多種：光纜長(zhǎng)度、光纜年發(fā)生外力破壞次數(shù)、光纜運(yùn) 行年限。
7. 如權(quán)利要求1所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，所述選取步 驟包括： 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的左右路徑中，以公式（1)計(jì)算節(jié)點(diǎn)i與j之間的光纜鏈路的帶 寬利用率； 按照Dijkstra算法計(jì)算源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑，并記錄得到的所有所述最短 路徑； 按所述帶寬利用率對(duì)所有最短路徑進(jìn)行排序，并標(biāo)記所有所述最短路徑的跳數(shù)； BU:: 所述公式⑴為 其中，BUu為節(jié)點(diǎn)i與j之間光纜鏈路ij的已占用帶寬資源；為節(jié)點(diǎn)i與j之間光 纜鏈路ij的容量。
8. 如權(quán)利要求7所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，所述確定步 驟包括： 針對(duì)最短路徑列表中的各所述光纜鏈路的帶寬利用率對(duì)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性標(biāo)度，標(biāo) 度值為該光纜鏈路的B〇uXIO3; 確定所述最短路徑列表中的各所述光纜鏈路網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度D(BO); 確定所述最短路徑列表中的各所述光纜鏈路業(yè)務(wù)均衡度D(S1)，S1為某一種業(yè)務(wù)類(lèi)型； 利用綜合代價(jià)函數(shù)公式（5)中不同度量的權(quán)值，獲取特定約束條件下的可靠性最高的 最短路徑，所述公式（5) :C=K1XZC2X/_)(/?0) + 心X/)(5,) + /C4X/?，其中，Ki 彡 0,i= 1?4為加權(quán)系數(shù)，△η表示路徑列表中每條路徑跳數(shù)相對(duì)最短路徑跳數(shù)的跳數(shù)差；R表示 該路徑的可靠性指數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于， 所述網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度D (BO)的計(jì)算步驟包括： 從所述最短路徑列表中的各選定路徑所包含的光纜鏈路上減去所需業(yè)務(wù)總類(lèi)占用帶 寬，重新計(jì)算光纜鏈路的帶寬利用率，并利用公式（2)求所有光纜鏈路的帶寬利用率均值， 所述公式⑵為：￡(價(jià)其中，L為拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的光纜鏈路總數(shù)； L 利用公式（3)計(jì)算所述最短路徑列表中的各選定路徑的光纜鏈路帶寬利用率 相對(duì)均值的偏差值D(B0)，利用偏差值D(BO)表征網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡度；所述公式（3): jjBO, - E{BO)f D(BO) = h-。 L
10. 如權(quán)利要求9所述的可靠性約束條件下的路由選擇方法，其特征在于，所述光纜鏈 路業(yè)務(wù)均衡度D(S1)的計(jì)算方式為： L 公式⑷：/ve、_g[Sl/^(Sl)]2其中，S11為第1條光纜鏈路上承載所述所需業(yè)務(wù)S1 的數(shù)量，E(S1)為拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)各光纜鏈路承載S1業(yè)務(wù)的均值，L表示拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的光纜鏈路總 數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04L12/803GK104468355SQ201410676197
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】劉思青, 楊彩虹, 徐亞偉, 付金光, 劉貴濤, 陳亞輝, 張國(guó)明 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司鶴壁供電公司