CN100452719C - 基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法。该方法中，首先将链路分入若干个共享风险链路组；并将特定链路的容量区分成分配、预留、空闲三种状态；确定工作连接所经过的链路，根据该链路所属的工作连接共享风险链路组集确定保护连接。当工作连接所通过的链路失效时，源节点选择该链路所属的工作连接共享风险链路组集中容量处于预留状态的链路建立保护连接，将工作连接的业务切换到保护连接上。本发明将保护和恢复有机结合起来，克服了单保护中的容量使用率低的问题和单恢复中服务质量不保证和恢复速率慢的问题，是一种恢复速度适中、容量利用率高、服务质量有保证的一种新型保护方法。

Description

基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法

技术领域

本发明涉及一种用于自动交换光网络(ASON，Automatic SwitchedOptical Network)的连接保护方法，尤其涉及一种基于容量预留机制的ASON网络共享网状保护方法(SMPCR，Shared Mesh Protection Based onCapacity Reservation)，属于光通信网络技术领域。

背景技术

自动交换光网络是在选路和信令控制之下完成自动交换功能的新一代光网络。它的最大特点是在传送网中引入了交换的概念，通过智能的控制平面来建立呼叫和连接，因此，自动交换光网络被广泛认为是下一代网络(NGN)的主流技术。

从体系结构上区分，自动交换光网络可以分为传送平面(TP)、控制平面(CP)和管理平面(MP)。当前，针对自动交换光网络的结构、相关节点和控制平面技术还在讨论和研究之中。目前，国际上很多厂商，如美国Ciena、Sycmore等公司已经在自动交换光网络领域有商业化的设备；国内，如华为、中兴等厂商也已经开始了自动交换光网络设备和技术的研究。但由于自动交换光网络在应用方面还在起步阶段，有关标准的研究、制定、完善还要很长的时间。

自动交换光网络的一个比较公认的优势是可以提供多种保护恢复机制。这是目前运营商规划建设自动交换光网络时重点关注的问题，而且也是厂家特色功能的集中体现之处。自动交换光网络支持连接的保护(Protection)和恢复(Retoration)，也就是将连接的保护和恢复方法进行了区分。“保护”指用一个预先分配的备用资源来代替一个失效资源，“恢复”指通过空闲容量重新选路来代替一个失效资源。通常来说，保护动作在几十毫秒的范围内完成，而恢复动作一般在几百毫秒到几秒的范围内完成。

自动交换光网络的保护方法包括传送平面保护(Transport PlaneProtection)和控制平面保护(Control Plane Protection)两种。传送平面保护是一种传统的基于硬件的保护方式，在自动交换光网络中没有进一步扩展；控制平面保护指采用信令(Signaling)的方式进行子网连接保护(SNP)，它是自动交换光网络所特有的一种保护方式。保护方式的特性是速度快、连接保护有保障，但网络容量的利用率不高。自动交换光网络的恢复方法采用的是重选路(Rerouting)的方式实现的，也就是说网络中连接出现故障后，连接的源节点重新为该连接建立一条新的连接。自动交换光网络恢复方法的特点是网络容量利用率高，但连接的恢复速度慢，而且在缺少容量时，连接的恢复可能是不能得到保证的。

随着NGN的逐渐展开，各种业务对保护恢复时间提出了新的要求，因此，现有自动交换光网络技术中的保护恢复机制仍然需要进一步完善，从而一方面保证适应业务的生存能力，另一方面实现网络资源的优化。

发明内容

本发明的目的是针对现有自动交换光网络技术中保护恢复机制的不足，提供一种基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法。该方法是一种将保护和恢复相混合的新方法，克服了单保护中的容量使用率低的问题和单恢复中服务质量不保证和恢复速率慢的问题。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

(1)将自动交换光网络中的链路分入若干个共享风险链路组，任何一个链路至少属于一个共享风险链路组中；

(2)对容量进行初始化，在该容量中放入容量自身所属的共享风险链路组，各共享风险链路组构成共享保护预留集，将链路的容量划分成分配、预留、空闲三种状态，；

(3)确定工作连接所经过的链路，根据该链路所属的工作连接共享风险链路组集，确定保护连接，其中所述工作连接共享风险链路组集为工作连接所经过的共享风险链路组的集合；

(4)工作连接的源节点和目的节点实时检测工作连接的状态；

(5)当检测到工作连接所通过的链路失效时，所述源节点选择该链路所属的工作连接共享风险链路组集中容量处于预留状态的链路建立保护连接，将此链路的容量状态从预留改为分配；

(6)所述保护连接建立后，所述工作连接的业务切换到所述保护连接上。

其中，所述自动交换光网络在建立工作连接时，各节点收集工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号，以建立该工作连接的工作连接共享风险链路组集。

当某个工作连接选择预留容量时，首先要检查该容量的共享保护预留集，如果该共享保护预留集和所述工作连接所在的工作连接共享风险链路组集没有共同的元素，并且其它预留该容量的工作连接也没有和该工作连接共享风险，则该工作连接可以预留该容量作为保护连接的容量。

在预留容量时，自动交换光网络的每个节点检查路径上的所有容量，剔除已经处于分配状态的容量；优先使用预留状态的容量，其次使用空闲状态的容量。

所述自动交换光网络的节点针对预留或空闲状态的容量，首先检查工作连接共享风险链路组集是否和容量的共享保护预留集是否有共同元素，如果没有共同元素，预留该容量；如果有共同元素，就要放弃该容量，寻找和检查下一容量。

当工作连接建立结束后，返回工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号到工作连接的源节点。

建立保护连接时，在信令中附带工作连接的工作连接共享风险链路组集的信息。

本发明所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法将自动交换光网络保护方法、恢复方法各自的优势融合为一体，具有如下的优点：

(1)容量利用率高：和普通的1+1线路保护、子网保护、环保护(利用率小于50％)相比较，由于本方法采用共享容量作为保护，容量的利用率可高于50％。

(2)业务恢复速度快：一般而言，基于容量预留的共享网状保护机制要比普通的1+1线路保护、子网保护、环保护的业务恢复速度慢，但在网状网络中，本方法所实现的共享网状保护机制的业务恢复速度要大于网状恢复的速度，特别是在网络容量紧张的时刻。

(3)业务恢复可保证：在网状网络中，连接出现故障时，采用网状恢复技术不能100％达到业务恢复，而本方法所实现的共享网状保护机制在单个共享风险链路组出现失效时能够实现工作连接的业务恢复。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为工作连接共享风险链路组集(WCSS)的一个示例；

图2显示了工作连接建立和保护连接容量预留的基本流程；

图3为实现保护连接容量预留之后的拓扑结构示意图；

图4显示了保护连接建立和共享网状保护的基本流程；

图5为实现共享网状保护之后的拓扑结构示意图。

具体实施方式

本发明所实现的自动交换光网络共享网状保护方法是将保护机制和恢复机制的特点有机结合起来的新方法。该方法包括保护连接容量预留和共享网状保护两个方面。为了清楚说明本发明所述方法的技术实质，下面首先介绍一下本发明中新定义的几个新概念：

1.容量状态(Capacity State)：在本发明中，对自动交换光网络中容量的状态进行了定义和划分，容量的状态被划分成“分配、预留、空闲”三种状态，处于分配状态的容量指的是已经分配的容量，处于预留状态的容量指的是用于共享保护的容量，处于空闲状态的容量指的是既非分配又非预留的容量。

2.共享保护预留集(SPRS)：SPRS是本发明中一个重要的新概念，它是为每个容量设置的一个共享风险链路组集合，以保留连接的预留和风险情况。当某个工作连接为自己的保护连接预留容量时，首先要检查该容量的SPRS，如果SPRS和某个工作连接共享风险链路组集没有共同的元素，说明该容量和该工作连接没有共享风险，并且如果其它需要预留该容量的工作连接也没有和该工作连接共享风险，则该工作连接可以将该容量作为保护连接的预留容量。

3.工作连接共享风险链路组集(WCSS)：WCSS也是本发明中的一个重要的新概念，WCSS是指工作连接经过的各个共享风险链路组的集合。图1是工作连接共享风险链路组集WCSS的一个示例。在图1中，工作连接C经过了链路L3和L9，而L3属于共享风险链路组SRLG1、SRLG2，L9属于共享风险链路组SRLG4，所以工作连接C的WCSS为{SRLG1，SRLG2，SRLG4}。

图1也同时说明了共享保护预留集SPRS的概念。假设某个工作连接C1的WCSS＝{SRLG1，SRLG3}，容量L的SPRS＝{SRLG4}，WCSS和SPSS没有共同元素，那么工作连接C1可以预留容量L作为保护连接的容量；否则就不可以。

下面结合图2至图5，详细说明本发明所提供的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法的实现过程。

图2显示了自动交换光网络中，工作连接建立和保护连接容量预留的基本过程。

如图2所示，正常的工作连接建立和保护连接容量预留的流程如下：

1.初始化：用于对每个容量SPRS进行初始化，开始时在SPRS中放入容量自己所属共享风险链路组。例如，容量L属于共享风险链路组SRLG1、SRLG2，则初始化时SPRS＝{SRLG1，SRLG2}。

2.工作连接分配容量：对工作连接进行分配容量，对已经分配的容量标志为“分配”状态。工作连接只能分配处于“空闲”状态的容量。建立完工作连接，信令要返回该工作连接的工作连接共享风险链路组集。如果出现失败就要进行失败处理。

在工作连接建立的过程中，有关的信令协议要进行扩展。扩展的内容主要包括使传送网中节点的信令处理模块支持WCSS信息的收集和返回。实现这样的扩展信令是通信领域一般技术人员都很熟悉的常规技术，在此就不赘述了。

3.保护连接容量预留：这一步骤是实现本发明所述方法的关键之一。它包括工作连接共享风险链路组(SRLG)信息的收集、工作连接共享风险链路组信息的返回、WCSS信息的附带、保护连接容量的预留四个过程。工作连接共享风险链路组(SRLG)信息的收集是在自动交换光网络中建立工作连接时，信令和自动交换光网络节点收集工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号。工作连接共享风险链路组信息的返回是当自动交换光网络工作连接建立结束，自动交换光网络信令支持返回工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号(WCSS)到工作连接的源节点。WCSS信息的附带是在自动交换光网络中建立保护连接时，自动交换光网络信令支持WCSS信息的附带。保护连接容量的预留是在自动交换光网络中建立保护连接时，自动交换光网络每个节点都支持基于WCSS的共享容量预留。

在容量预留时，自动交换光网络的每个节点要对与路径上的所有容量进行检查，检查的过程如下：(1)剔除已经处于“分配”状态的容量；(2)优先使用“预留”状态的容量，其次使用“空闲”状态的容量。针对每个处于“预留”或“空闲”状态的容量的预留过程为：检查工作连接WCSS是否和容量的SPRS是否有共同元素，如果没有共同元素，预留该容量，预留的操作为SPRS＝WCSS∪SPRS；如果有共同元素，就要放弃该容量，寻找和检查下一容量。如果没有容量满足，就要释放工作连接的容量并进行失败处理。

图3为实现保护连接容量预留之后的拓扑结构示意图。在图3中，C1、C2表示工作连接；S1、S2、S3、S4、S5表示共享风险链路组；L1、L2、L3、L4、L5表示网络容量；细实线表示分配容量；粗实线表示预留容量；虚线表示空闲容量。

在图3中，节点a建立工作连接C1，收集了工作连接C1的WCSS＝{S1，S2}。另外，节点a也建立工作连接C2，收集了工作连接C2的WCSS＝{S3}。预留初始化时L4的SPRS＝{S4}，L5的SPRS＝{S5}。为工作连接C1预留保护连接容量后，L4的SPRS＝{S1，S2，S4}，L5的SPRS＝{S1，S2，S5}。

当为工作连接C2预留保护连接容量时，由于C2的WCSS＝{S3}和L4的SPRS＝{S1，S2，S4}、L5的SPRS＝{S1，S2，S5}都没有共同元素，所以保护连接容量可以共享。最后预留后L4的SPRS＝{S1，S2，S3，S4}，L5的SPRS＝{S1，S2，S3，S5}。

在上述保护连接容量预留的过程中，也要进行相应的信令扩展工作。这部分信令扩展具体包括使传送网中节点的信令处理模块支持WCSS的附带，支持上述容量预留算法等。这也是通信领域一般技术人员都很熟悉的常规技术，在此就不赘述了。

下面，结合图4介绍保护连接建立和共享网状保护的基本流程。该流程包括如下的步骤：

1.检测工作连接：在自动交换光网络中，受到共享网状保护的工作连接的源节点和目的节点需要实时检测工作连接的状态。当检测到工作连接失效时，转入下一步-建立保护连接。

2.保护连接建立：当工作连接失效后，源节点就开始建立保护连接。保护连接的路径和保护连接容量预留时的路径是相同的，采用信令使在路径上的预留容量的状态从“预留”转变成“分配”，从而建立保护连接。

3.工作连接向保护连接切换：当保护连接建立后，连接的源节点和目的节点包工作连接的业务切换到保护连接上。

图5为实现共享网状保护之后的拓扑结构示意图。图5中的标号含义与图3完全一样，所不同的地方仅在于增加了表示保护连接的P1。

在图5中，当L1出现故障后，立即实现共享网状保护。此时，由节点a检测到故障L1；然后，根据已有的保护连接预留的路径，采用信令标识容量L4和L5的状态为分配，并建立保护连接P1；最后，把工作连接C1的业务切换到保护连接P1上，完成保护。

以上对本发明的具体实施方式进行了详细的解说。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

(1)将自动交换光网络中的链路分入若干个共享风险链路组，任何一个链路至少属于一个共享风险链路组中；

(2)对容量进行初始化，在该容量中放入容量自身所属的共享风险链路组，各共享风险链路组构成共享保护预留集，将链路的容量划分成分配、预留、空闲三种状态，；

(3)确定工作连接所经过的链路，根据该链路所属的工作连接共享风险链路组集，确定保护连接，其中所述工作连接共享风险链路组集为工作连接所经过的共享风险链路组的集合；

(4)工作连接的源节点和目的节点实时检测工作连接的状态；

(5)当检测到工作连接所通过的链路失效时，所述源节点选择该链路所属的工作连接共享风险链路组集中容量处于预留状态的链路建立保护连接，将此链路的容量状态从预留改为分配；

(6)所述保护连接建立后，所述工作连接的业务切换到所述保护连接上。

2.如权利要求1所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

所述自动交换光网络在建立工作连接时，各节点收集工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号，以建立该工作连接的工作连接共享风险链路组集。

3.如权利要求1所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

当某个工作连接选择预留容量时，首先要检查该容量的共享保护预留集，如果该共享保护预留集和所述工作连接所在的工作连接共享风险链路组集没有共同的元素，并且其它预留该容量的工作连接也没有和该工作连接共享风险，则该工作连接可以预留该容量作为保护连接的容量。

4.如权利要求3所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

在预留容量时，自动交换光网络的每个节点检查路径上的所有容量，剔除已经处于分配状态的容量；优先使用预留状态的容量，其次使用空闲状态的容量。

5.如权利要求4所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

所述自动交换光网络的节点针对预留或空闲状态的容量，首先检查工作连接共享风险链路组集是否和容量的共享保护预留集是否有共同元素，如果没有共同元素，预留该容量；如果有共同元素，就要放弃该容量，寻找和检查下一容量。

6.如权利要求1所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

当工作连接建立结束后，返回工作连接途径的所有链路所属的共享风险链路组组号到工作连接的源节点。

7.如权利要求1所述的基于容量预留机制的自动交换光网络共享网状保护方法，其特征在于：

建立保护连接时，在信令中附带工作连接的工作连接共享风险链路组集的信息。

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