CN100440864C - 一种获得智能光网络约束路由的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种获得智能光网络约束路由的方法，包括步骤：路由控制模块收到连接控制模块的查询连接路由请求后，如果该请求同时查询多条连接路由且要求各路由之间节点无关或链路无关，则对路由数据库中链路的拓扑进行合并链路的简化处理，然后假定简化拓扑上的各链路等权值，选择出一条最短路径；根据已选路径对简化拓扑进行节点无关或链路无关处理，按链路等权值条件在该拓扑上再选择一条最短路径，如此多次重复，直到已选择了足够的路径或者已选不到路径；最后路由控制模块将选择路径中权值最小的若干路径返回给连接控制模块。本发明在同时查询多条路由且要求各路由间满足节点无关或链路无关时，可提高路由选择的成功率。

Description

一种获得智能光网络约束路由的方法

技术领域

本发明涉及智能光网络(ASON Automatically Switched Optical Network)中约束路由的获得方法，特别涉及光网络中动态连接路由的建立。

背景技术

近年来，话音、数据、视频等通信业务进一步朝着综合化方向发展，Internet业务总量每年以翻番的速度在爆炸式地增长，变为吞噬骨干网带宽的主力军。据统计，世界范围内话音业务量的年增长率仅为10％，而数据业务的年增长率达到40％，在我国数据业务的年增长率则超过400％，发展极为迅猛。业务量的不断增长，再加上Internet业务自身存在的突发性、自相似性和不均衡性等特征，意味着目前面向话音设计、基于电路交换的SDH/SONET传送网体制需要向以数据为中心的新一代光网络进行整体的升级与更新。

为了适应数据业务的迅速崛起，人们意识到光网络的发展思路不能仅仅局限于提高传输容量方面，更重要的是如何充分发挥由于路由和交换移进光层后所带来的组网灵活性。通过增加自动控制的协议手段赋予光网络智能，这种网络将Ip的效率、DWDM的容量、SDH/SONET的健壮性，同先进的控制软件结合在一起，使光网络获得前所未有的灵活性与可升级能力。ASON就是其中一种很好的解决方案。

在ASON网络技术出现后，ASON网络中分布式的连接建立取代了传统光网络中的集中式连接建立，控制平面具有智能的路由选择功能。目前路由选择方法主要使用的是带约束的最短路径优先算法(CSPF算法)，主要约束包括带宽、费用、距离、链路保护类型、避开节点和链路、经过的节点和链路以及路由多样性(diversity)要求。路由的多样性可以用共享风险(SRG)组来描述，用于路由选择的节点和链路，都可以按用户的要求被划分给不同的共享风险组，在工程组网中大部分共享风险组表现为共享传送处理节点和共享链路连接，在本发明中使用如下概念：

节点无关：两条连接的路由除首尾节点外，无其它共享节点。

链路无关：两条连接的路由，无共享链路。

CSPF算法在选择两条或多条连接路由时，如果综合考虑路由间的SRG要求，在数学上是一种NP-hard问题，目前尚没有一种好的解决方法，CSPF算法多是先按照最短路径优先(SPF)算法选择一条连接路由，然后将这条连接路由链路上的SRG作为约束输入条件，再去选择其它连接的路由，这种方法有很大的局限性，在有些情况下不能选择出满足要求的连接路由。

工程中大部分SRG表现在共享传送处理节点和共享链路连接，处理好节点无关和链路无关就解决了大部分工程问题。实际组网的业务多是有保护的业务，为避免节点或链路故障同时影响工作连接和保护连接，通常工作连接和保护连接要满足节点无关或链路无关要求，按照目前CSPF的处理方法，先选择一条SPF路由，再按照节点或链路无关选择其它连接路由，会造成在某些情况下不能求出满足要求的路由，即可能发生“漏检”，导致路由选择的成功率低，而实际上是存在满足要求的路由的。如何解决这个问题，使发生这种情况的概率降低，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种获得智能光网络约束路由的方法，使得同时查询多条路由且要求各路由间满足节点无关或链路无关时，可以提高路由选择的成功率。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种获得智能光网络约束路由的方法，包括以下步骤：

(a)路由控制模块收到连接控制模块查询连接路由的请求后，如果根据其约束条件判断该请求是同时查询多条连接路由且要求各路由之间节点无关或链路无关，则执行下一步；

(b)对路由数据库中链路的拓扑进行合并链路的简化处理，然后假定简化拓扑上的各链路等权值，按最短路径优先算法选择出一条最短路径；

(c)根据已选路径对所述简化拓扑进行节点无关或链路无关处理，然后按链路等权值条件在该拓扑上再去选择一条最短路径；

(d)判断是否已选择了足够的路径或者已选不到路径，如果是，执行下一步，否则，返回步骤(c)；

(e)所述路由控制模块将选择的所述路径作为路由查询结果返回给所述连接控制模块。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中，路由控制模块还分析请求中包含的约束条件，在此次路由选择中将不满足带宽要求的链路标识为不可用，再执行步骤(b)。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(b)中，对数据库中链路的拓扑进行简化处理时，是将拓扑上所有节点度数为2的中间节点的两侧链路合并，并取消所述中间节点，得到所述简化拓扑。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述路由控制模块设置了一个预期的选择路径数目N，N大于或等于要查询的路径数，所述步骤(d)中，如果选择的路径数等于N，则认为已选择了足够的路径。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(b)合并链路时，令合并后的链路的权值为被合并的各条链路权值的和；且在所述步骤(e)中，当所述路由控制模块选择到的路径数大于要查询的路由数M时，是从已选路径中选择出实际权值最小的M条路径返回给所述连接控制模块。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(b)中采用的最短路径优先算法是图的广度遍历算法。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(c)中，节点无关处理是将与已选路径上除首尾节点外的其它节点相连的链路均标识为不可用，链路无关处理是将已选路径上的链路标识为不可用。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(b)和(c)中，如果根据一次找到多条最短路径，则选择其中实际权值最小的一条路径，合并后的链路的权值为被合并的各条链路权值的和。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中，如果路由查询请求是查询一条连接路由，或者是查询多条路由但不要求各路由之间节点无关或链路无关，则基于路由数据库中各链路的实际权值，按照最短路径优先算法选择连接路由，选择完成后将返回结果。

本发明智能光网络约束路由的选择方法综合考虑了多条连接路由间的节点无关和链路无关要求，可以使同时选择的多条连接路由尽可能的节点无关和链路无关，如业务的工作路由和保护路由尽可能在路由选择时安排成节点无关或链路无关，从而保证业务的保护属性，同时本方法也考虑了用户的其它约束条件，使用本方法可以使满足要求的路由选择成功率得到提高，为自动交换光网络业务的自动建立提供有力保证。

附图说明

图1是本发明实施例智能光网络约束路由选择方法的流程图。

图2是本发明第一个应用实例的网络拓扑图。

图3是对图2网络进行简化的路由选择拓扑图。

图4是本发明第二个应用实例的网络拓扑图。

图5是对图4中网络进行合并简化后的网络拓扑图。

图6是对图5中网络进行等权值变换后的网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。图1示出了本发明实施例方法的处理流程，包括以下步骤：

步骤110，智能光网络中的路由控制模块(RC)收到连接控制模块(CC)查询连接路由的请求，请求中包含连接的源和目的节点，以及路由查询的约束条件，例如：连接的保护属性要求、费用要求、距离要求、必经节点和连接、必避节点和连接、路由策略等；

如果查询多条连接路由，如1+1保护的工作连接和保护连接，路由策略中可以包含节点无关或链路无关要求，节点无关和链路无关是互斥的，两者只能选择一个，且选择了节点无关隐含的已经包含了链路无关要求。

步骤120，路由控制模块分析请求中包含的约束条件，先将不满足带宽要求的链路标识为不可用；

在选择连接的路由以前先处理带宽要求，是因为任何业务连接都有相应的带宽要求，如果链路的带宽容量不能满足业务的带宽要求，则无论采取任何策略，带宽不足的链路都不应包含在连接的路由中。另外，本次标识为不可用的链路在下次计算时不再保持不可用状态，要根据具体带宽要求再次重新确定。

步骤130，判断连接控制模块是否同时查询多条连接路由且路由策略包含节点无关或链路无关，如果是，执行步骤150，否则，执行步骤140；

连接控制模块根据用户的业务要求向路由控制模块查询连接的路由，对于带有1+1保护要求的业务，连接控制模块会向路由控制模块同时查询工作和保护路由，还可以要求工作与保护路由节点或链路不相关，这些要求体现在“连接的保护属性”的约束条件里。同时，还有可能带有其它约束条件，比如距离最短等。

步骤140，路由控制模块按照最短路径优先算法选择连接路由，选择完成后将选择结果返回给连接控制模块，结束；

本步骤处理查询单条连接路由，或虽然查询多条连接路由但不要求无关性的情况。这种情况下，先根据用户要求的约束条件和管理平面设置计算出链路的权值，如果有多种约束条件则按照不同成分的因子综合计算链路权值，然后按照最短路径优先法选择连接的路由。

用户要求同时选择多条连接的路由但无节点或链路无关要求时，可以先按照最短路径选择出一条连接路由，然后在选择下一条连接路由时以这条连接路由作为参考，首先尝试节点无关，如果不成功再尝试链路无关，如果还不成功则按照可达性选择连接路由。该处理和现有的技术是一致的。

步骤150，路由控制模块根据路由数据库中链路的拓扑，将拓扑上所有节点度数为2的中间节点的两侧链路合并(该节点取消)，生成用于路由选择的简化拓扑，合并后的链路的权值为被合并的各条链路权值的和；

所谓中间节点是指路由上除源和目的节点外的其它节点。所谓的节点度数是图论中的概念，表示不同方向上与该节点直连的相邻节点数目。这里的合并可能是两条或两条以上链路的合并。

步骤160，路由控制模块先假定简化拓扑上各链路是等权值的，然后按最短路径优先算法选择一条最短路径并保存；

假定拓扑中各链路等权值后，得到的最短路径就是源和目的节点间包含链路和节点最少的路径。本实施例中，最短路径优先算法可以采用Dijkstra算法，也可以采用图的广度遍历等成熟算法，图的广度遍历算法选择这种特殊的最短路径效率更高。另外，本步骤把所有可用链路的权值看作都相等，只是计算时的一种临时处理，并不改变链路的实际权值。

如果该步骤基于等权值的假设一次选择到多条最短路径，较佳选择实际权值最小的一条路径，也可以从中任选一条。

步骤170，判断是否选择的路径数已等于N或路径数虽然小于N但已经不能再选择出其它路径，如果是，执行步骤190，否则，执行步骤180；

N值可以不设成固定的值，一般大于2，N需要大于或等于要查询的路径数，这样可以多选择几条路由，然后从中选择两条实际权值最小的路径，这样就综合考虑了无关性要求和链路权值的要求。根据管理的要求N值是可以调整的，但N值不能过大，太大会影响路由选择的效率。

步骤180，根据已选择得到的路径进行节点无关或链路无关处理，节点无关处理是将与已选路径上除首尾节点外的其它节点相连的链路均标识为不可用，链路无关处理是将已选路径上的链路标识为不可用，然后返回步骤160，在经过上述处理后的拓扑上再选择最短路径。需注意的是，这种链路资源不可用状态只在本次路由查询中有效；

步骤190，将选择到的路径按照路径的实际权值进行排序，并按照路径权值从小到大的顺序找出要求查询数目的多个路径(即路由)返回给连接控制模块，结束。这里所提的路径权值为路径上所有链路实际权值的和。

下面结合图2、图3说明本发明的第一个应用实施。图2是一个工程组网拓扑图，节点网元用A、B、C、D、E、F、G、H、I、Z标识，组网拓扑链路边上的数字表示链路的权值，权值是根据管理平面设置和约束条件计算得到。

假设路由控制模块收到路由查询请求，该请求指定了源网元A和目的网元Z，且同时查询工作连接路由和保护连接路由并要求工作连接路由和保护连接路由节点无关，则路由控制模块通过以下步骤完成路由选择：

步骤一，根据查询请求做带宽约束处理，假设网络中链路A-B、A-C、A-D、B-E、C-F、C-D、D-G、E-H、F-I、F-G、G-Z、H-F、H-Z、I-Z均满足带宽需求；

步骤二，分析路由查询请求中的约束条件，得知其要求同时查询工作连接路由和保护连接路由且要求工作连接路由和保护连接路由节点无关；

步骤三，对用于路由计算的拓扑做简化处理，将A-B、B-E、E-H链路合并为AH链路，权值为三条链路的权值和，F-I、I-Z链路合并为FZ链路权值为两条链路的权值和，简化后的路由计算拓扑如图3所示；

步骤四，进行链路等权值处理后再选择最短路径，得到路径A-H-Z并保存；

步骤五，假定路由控制模块设置的路由选择数目N＝3，判断此时得到的路径数“1”小于设置的N值，；

步骤六，做节点无关处理，将链路A-H、H-Z、H-F标识为不可用；

步骤七，循环运行步骤四、步骤五、步骤六，得到路径A-D-G-Z并保存，然后将链路A-D、D-G、G-Z、C-D、F-G标记为不可用；

步骤八，再次循环运行步骤四、五得到路径A-C-F-Z，此时已得到的路径数等于3；

步骤九，将A-H-Z、A-D-G-Z和A-C-F-Z路径按照路径实际权值排序，路径A-H-Z权值为9，路径A-D-G-Z权值为13，路径A-C-F-Z权值为11，权值从低到高的顺序为：A-H-Z、A-C-F-Z和A-D-G-Z，因此，将路径A-H-Z和A-C-F-Z分别作为工作连接路由和保护连接路由返回给连接控制模块。

下面再就一个应用实例的路由选择进行说明，在该第二个应用实例中，将本发明与现有技术的方法比较说明。其网络拓扑图如图4所示，图中圆环表示节点，用W1、W2、W3、W4、W5、W6标识，组网拓扑链路边上的数字表示链路的权值，比如节点W5到节点W6之间链路的权值为5。

现在要求路由控制模块计算节点W1到节点W6之间的两条路由，一条工作路由，一条保护路由。

现有的路由选择方法是：先基于链路实际权值计算一条最短的工作路径，再计算一条和工作路径不相关的最短的保护路径。所谓最短路径，是指路径上所有链路权值的和最小。

计算工作路径的结果：W1-W5-W4-W6路径，其链路权值为5，是最小的。

计算保护路径，要求与工作路径节点无关，可以看到，这样就找不到保护路径了，但实际上是存在两条节点无关的路径的。

本发明实施例的路由选择方法是：

将节点度数为2的中间节点的两侧链路合并，得以简化后的网络拓扑，如图5所示。然后进行等权值处理，即将每条链路的权值均视为一个相等的值，如图6中是将各链路权值都视为1。

在等权值的拓扑上按最短路径优先法得到一个最短路径：W1-W4-W6

然后按照节点无关的要求将链路W1-W4，W4-W6，W4-W5视为不可用，然后再次计算最短路径得到：W1-W5-W6。

此时虽然选择的路径数为2，但已经没有其它可以选择的路径了，因此路由控制模块将路径W1-W4-W6和W1-W5-W6返回给连接控制器。

通过以上对比可以看出，在要同时选择多条路由且要求各路由间满足节点无关或链路无关时，本发明的约束路由选择方法，综合考虑了各种约束条件，在很大程度上提高了路由选择的成功率。

在上述实施例的基础上，本发明还可以有各种变换，例如，如果N等于查询的路由数M(可以是3条或更多)，实际上选择的路径数就等于要查询的路径数了，这时不必进行将所得路径按权值排序比较的过程，直接返还给连接控制模块路由查询结果。

Claims (7)

1、一种获得智能光网络约束路由的方法，包括以下步骤：

(a)路由控制模块收到连接控制模块查询连接路由的请求后，如果根据其约束条件判断该请求是同时查询多条连接路由且要求各路由之间节点无关或链路无关，则执行下一步；

(b)对路由数据库中链路的拓扑进行合并链路的简化处理，然后假定简化拓扑上的各链路等权值，按最短路径优先算法选择出一条最短路径；

(c)根据已选路径对所述简化拓扑进行节点无关或链路无关处理，然后按链路等权值条件在该拓扑上再去选择一条最短路径；

(d)判断是否已选择了足够的路径或者已选不到路径，如果是，执行下一步，否则，返回步骤(c)；

(e)所述路由控制模块将选择的所述路径作为路由查询结果返回给所述连接控制模块；

所述步骤(b)中，对数据库中链路的拓扑进行简化处理时，是将拓扑上所有节点度数为2的中间节点的两侧链路合并，并取消所述中间节点，得到所述简化拓扑。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，路由控制模块还分析请求中包含的约束条件，在此次路由选择中将不满足带宽要求的链路标识为不可用，再执行步骤(b)。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由控制模块设置了一个预期的选择路径数目N，N大于或等于要查询的路径数，所述步骤(d)中，如果选择的路径数等于N，则认为已选择了足够的路径；所述步骤(b)合并链路时，令合并后的链路的权值为被合并的各条链路权值的和；且在所述步骤(e)中，当所述路由控制模块选择到的路径数大于要查询的路由数M时，是从已选路径中选择出实际权值最小的M条路径返回给所述连接控制模块。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中采用的最短路径优先算法是图的广度遍历算法。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，节点无关处理是将与已选路径上除首尾节点外的其它节点相连的链路均标识为不可用，链路无关处理是将已选路径上的链路标识为不可用。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)和(c)中，如果根据一次找到多条最短路径，则选择其中实际权值最小的一条路径，合并后的链路的权值为被合并的各条链路权值的和。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，如果路由查询请求是查询一条连接路由，或者是查询多条路由但不要求各路由之间节点无关或链路无关，则基于路由数据库中各链路的实际权值，按照最短路径优先算法选择连接路由，选择完成后将返回结果。

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