CN100477596C - 一种光同步数字传送网中低阶资源调整的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光同步数字传送网中低阶资源调整的实现方法，对由当前子网内每个业务生成的VC4箱子，按长度依次放入子网容器中，最长的在最底层，形成多个子网容器层；那么，对每个有空隙层，根据当前层中业务块的分布生成空隙；然后按三种情况：找出与当前取出层中对应空隙两端对齐的业务块、找出与当前取出层中对应空隙一端对齐的业务块、找出高度大于等于当前取出层中对应空隙且水平方向被该空隙包含的业务块，分别进行填入处理，每处理完一层都判断是否处理完子网容器的所有层，如果是，则按下一种情况处理每一层；否则，处理下一层。该方法可在低阶资源调整时，使网络中的剩余资源满足将来更多业务增长的优化目标，且快速得到优化结果。

Description

一种光同步数字传送网中低阶资源调整的实现方法

技术领域

本发明涉及多业务优化时的资源调整技术，尤其涉及一种光同步数字传送网(SDH)中低阶资源调整的实现方法。

背景技术

对于一个运营传输网来说，如何充分、有效地利用网络资源以接纳更多的业务，也就是如何进行多业务的优化，是提高网络效率和容量的关键问题之一。具体到光同步数字(SDH)传送网中，可以将SDH网中的业务优化问题描述为：在给定包括节点与链路结构的网络拓扑、业务需求表和业务路由的条件下，如何合理分配资源，以达到占用网络资源总量最少、网络负载平衡、使网络中的剩余资源能够满足将来更多的业务增长以及使用低阶交叉资源最少的四个优化目标。

考虑到实现业务优化的复杂性，网络多业务优化通常被划分为相关联的两个子问题：路由分配和资源分配。因此，本发明人曾在另外两个专利申请中分别提出了一种通过路由分配实现SDH传送网多业务优化的方法，以及一种以路由分配为基础通过资源分配实现SDH传送网多业务优化的方法。其中，前一专利申请中多业务优化方法的实现思想是：根据SDH传送网由环构成的特点，将传送网按环划分为不同的子网，并将全网的负载平衡调整分解为根据业务路由进行的各环形子网内调整和全网整体调整，从而使全网的调整更简单、高效，再通过进一步分析影响负载平衡的因素，将无法进行平衡的处于网络边缘且与网络只有一条链路相连的子网分离出去，保证占用网络负载最少和网络负载的平衡。后一专利申请中多业务优化方法的实现思想是：根据SDH传送网的特点，将网络划分为环形子网，在路由分配实现的基础上，各子网内进行相对独立的资源分配，以提高进行资源分配的计算效率；然后在各子网中将业务需求映射到不同几何体，再进行匹配、合并，即按高阶或低阶细化分配，不仅较好地解决了低阶交叉资源限制的问题，而且很好地反映了在具有时隙连续性约束条件下，如何度量资源分配结果的优劣情况，从而完成优化目标。

上述业务优化的实现方案，主要是将整个网络的优化转化为在各个子网内部进行的资源分配。对于SDH传送网的时隙资源，根据SDH传送网的映射结构，主要分为高阶和低阶两类：一般高阶资源主要指VC4，低阶资源主要指VC12。由于在资源分配过程中，要解决低阶交叉限制就必须进行业务规整，而进行业务规整就要求被规整的业务必须在同一个VC4内分配低阶资源，这样，这部分业务之间就增加了一种绑定约束关系。如果直接进行后续的低阶资源分配，由于这部分绑定业务的调整比较困难，可能会占用过多的VC4资源，甚至导致VC4资源溢出。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种SDH传送网中低阶资源调整的实现方法，使其在低阶资源调整时，不但能使网络中的剩余资源满足将来更多业务增长的优化目标，而且可以快速得到近似的优化结果。

一种光同步数字传送网中低阶资源调整的实现方法，对由当前子网内每个业务生成的VC4箱子，按长度由长至短的顺序依次从最底层放入子网容器中，分别生成一个以上子网容器层；对当前子网容器中的每个有空隙层，该方法包括以下步骤：

a.从当前子容器中按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块(Block)的分布生成空隙；

b.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙、水平方向连续且宽度与空隙两端对齐的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

c.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则进入步骤d1；否则，返回步骤a；

d1.再从当前子容器中有空隙层的最低层开始；

d2.按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块的分布生成空隙；

e.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙、水平方向连续且与空隙一端对齐的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

f.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则进入步骤g1；否则，返回步骤d2；

g1.再从当前子容器中有空隙层的最低层开始；

g2.按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块的分布生成空隙；

h.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙且水平方向被空隙包含的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

i.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则结束流程；否则，返回步骤g2。

该方法进一步包括：预先设置一个指示当前取出层的层指针；

则步骤c、步骤f、步骤i是根据层指针判断是否处理完当前子容器中的所有有空隙层；

步骤d1和步骤g1进一步包括：将层指针从当前子网容器的最高层移至当前子网容器中有空隙层的最低层，再从当前子网容器的最低层开始处理。

步骤a、步骤d2和步骤g2所述根据当前层业务块的分布生成空隙为：按照从下至上、从左到右的顺序对当前取出层中的业务块进行扫描，找出业务块间的空隙。

该方法进一步包括：对当前取出层中找出的空隙按扫描顺序进行编号；则步骤b、步骤e和步骤h进一步包括：按空隙序号从小到大的顺序依次将业务块填入空隙，并且对高度超出空隙的业务块部分进行拆分，拆分出的部分将作为独立的业务块参与后续的填充操作。

因此，本发明所提供的SDH传送网中低阶资源调整的实现方法具有以下的特点和优点：

1)通过引入“新增业务适应度”指标，能很好地反映在具有时隙连续性约束的条件下，如何度量低阶资源调整结果的优劣。

2)将业务需求映射到不同的几何体，通过对几何体的合理堆积和排列，先按层中空隙的大小进行排序，再对每一层进行处理，从而高效地完成了使网络中的剩余资源能够满足将来更多的业务增长的优化目标。

3)将本发明运用于中小规模的网络并对其进行测试后，可以在很短的时间内得到优化结果，说明本发明可以很好地应用于工程中。

附图说明

图1为双向复用段倒换环(BLSR)资源分布的一实施例示意图；

图2为非满圈的示意图；

图3为实现低阶资源分配的流程图；

图4为一个子容器层中业务和空隙的分布图。

具体实施方式

根据光同步数字(SDH)传送网主要由环链组成的特点，可以按环将SDH传送网划分为不同的子网，由于在SDH传送网中最常见的子网是双向复用段倒换环(BLSR)，图1为双向复用段倒换环(BLSR)中资源分布的一实施例示意图。本发明主要是针对BLSR子网，解决在BLSR中有连续性约束条件时，以VC12为基本单位进行资源分配的问题。该资源分配问题可以描述为：在给定一个BLSR子网和该子网内部的业务需求表的条件下，要求为每个业务按VC12为单位分配资源，在满足BLSR子网中每条链路上使用的资源不超过其资源总和以及必须为业务所经过节点的两侧分配一致时隙的约束条件的同时，达到使剩余资源能够满足将来更多的业务增长的优化目标。

在SDH传送网中，任意两个节点间的全部业务称为一个业务单元，通常，业务单元以VC12为单位，那么，每个业务单元所占VC12的数目就称为业务单元的大小。

通常可将一个子网看作一个容器，则该容器可称为子网容器，子网容器是分层的，每层有一个VC4编号，对应物理子网的一个VC4资源，子网容器的层数定义为子网容器的高度，在调整过程中，子网容器的高度是任意的。参见图1所示，图中标号10代表一个高度为3的子网容器，该子网容器10以VC4为单位分为三层，每层的编号分别为VC4-1～VC4-3，对应物理子网的三个VC4资源。在每个VC4层中，不同的业务以Block块的基本形式来存放，也就是说，Block块根据业务单元的大小和长度定制，用于装放一个或一部分业务单元的一个矩形容器。比如：VC4-1中以斜线填充的矩形101为一个Block块，放置一个业务；同样，VC4-2中以斜线填充的矩形102也为一个Block块，放置有一个业务；VC4-3中以横线填充的矩形103为两个Block块，分别放置两个业务。具有相同特征的Block块可组合为一个Block块组，一个Block块组还可称为一个VC4箱子，每个VC4箱子是一跳或几跳长的VC4管道，是用来放置业务的恒高矩形容器，它是根据业务单元的大小和长度定制的。比如：图1中标号为11的部分即为一个VC4箱子，该VC4箱子中放置有两个业务。这里的一跳是指只经过两个节点，几跳是指经过两个以上节点，比如：图1中的NE1～NE6表示该子网中的六个节点，NE1与NE2之间为一跳，NE1与NE3之间为两跳，如此类推。在每个VC4箱子之间的空闲空间一般称为空隙(Gap)，也可将其看作是不含业务的空VC4箱子，如：VC4箱子11中空白的部分即为空隙。

基于上述定义，子网内时隙资源分配的问题即可形象的转化为在一个矩形容器里放置几何体的问题，也就是：把VC4箱子或Block块往子网容器里堆放，该几何体为高度固定、长度不等的矩形。在堆放过程中，将每个业务单元按照VC4级别进行组装，不足63个VC12的按照63个VC12处理，装进一个VC4箱子中。在业务比较空闲的网络中，可直接以VC4箱子为单位来调整业务，如此不仅能配通业务，还可为许多相似业务预留扩容的余地。在对Block块的调整过程中，可对Block块从高度或长度上进行拆分。堆积的目标就是使子容器内的剩余空间更连续、碎片更少，以接纳更多的新几何体。

下面以BLSR环形子网为例，结合附图对本发明作进一步详细说明。

由于BLSR子网有时隙连续性的约束，所以由业务映射生成的Block块，在堆积过程中不能在长度上进行分割，只能在高度上进行拆分，以适应不同高度的空隙。

在BLSR中，因为有时隙号连续性限制，时隙资源的使用效率不仅与其物理容量总和有关，还与其分布状态有关，可以将BLSR的全部时隙资源看作一个资源池。如图1所示。其中，矩形101表示节点NE1到NE2的链路上VC4-1时隙中的第1～20个VC12时隙资源，矩形102表示节点NE2到NE3的链路上VC4-2时隙中的第1～20个VC12时隙资源，矩形103表示节点NE1过NE2到NE3的链路上VC4-3时隙中的第1～20个VC12时隙资源。从图中容易看出，矩形101和矩形102与矩形103的资源总量是相等的，但其所能支持的业务不同。比如：现在有一个业务占用从节点NE1经NE2到NE3的前20个VC12时隙资源，矩形103显然可以支持该业务，但矩形101或矩形102就不能支持，因为其在两段链路上的VC4时隙不同，受连续性约束，分配会失败。从这个例子可以看出，在水平方向上连续分布的资源块，其宽度越大，能够适应的业务就越多，因此，为了满足所定义的使网络中的剩余资源能够满足将来更多的业务增长的优化目标，就要在资源总量已定的前提下，使得空闲资源块尽可能连续。为了说明如何衡量这个目标，下面引入“新增业务适应度”指标的概念和计算方法。

假定一个业务Block的新增业务适应度为D，则D可表示为：

$D=N\×\underset{i=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}i$

其中，N表示该业务Block中VC12的数目，w表示该业务Block的宽度。全网的新增业务适应度指标就是所有该业务Block新增业务适应度的总和。

在另一专利申请中，提出了一种对VC4高阶资源调整的方法：是先对由当前子网内每个业务生成的VC4箱子按长度进行排序，并依次放入子网容器中，最长的在最底层；然后再对所有有空隙的层，根据空隙数目和长度排序，空隙最少且长度和最短的放在最下层；最后，再分别依次将两端与空隙对齐、一端与空隙对齐或两端都不与空隙对齐但长度小于空隙的VC4箱子，填入对应的空隙。但该专利主要是层间的调整，以VC4为单位。本发明的实现基础也是要先对由当前子网内每个业务生成的VC4箱子按长度进行排序，并依次放入子网容器中，最长的在最底层；然后按照由下至上的顺序对每个非满圈层，即有空隙的层依次处理。

这里，所述的非满圈(NC，Non-full Circle)是指子网中两个节点间的业务所经过的通路没有构成一个闭环的路径。如图2所示，节点1、2和节点4、6之间的业务所经路径分别构成两个非满圈NC201和NC202；非满圈的长度为构成非满圈路径的跳数，比如：NC201和NC202的长度分别为1和2。

为满足效率的要求，本实施例中采用匹配优先(First-fit)的方法，即：针对每个空隙，直接用所找到的第一个满足填入条件的Block进行填充。同时参见图3、图4所示，其中，图3为SDH传送网中低阶资源调整的流程图，图4为一子容器层业务和空隙的分布图，这里的子容器层指高阶VC4时隙资源。那么，低阶资源调整的过程包括以下步骤：

步骤301：从当前子容器中按层的序号顺序取出一层，即：按子容器层从小到大的顺序依次取出其中的一层来进行处理。可以预先设定一个层指针，那么，此时所设的层指针也相应指向该取出层；当然，也可以标记的形式指示当前处理层。

步骤302：根据当前层中Block的分布来生成空隙。

图4即为当前取出的子容器层，一个VC4时隙的业务和空隙分布图，其中，以斜线填充的部分为已填入业务的业务块部分，以点填充的部分为未填入业务块的空隙部分。那么，生成空隙的方法是：按照从下至上、从左到右的方式对当前所取层中的Block进行扫描，优先从高度上对Block匹配，以生成尽可能连续的矩形空隙。具体对图4所示层，则顺序生成空隙G1、G2、G3、G4和G5，从空隙编号上即可看出对该层中已有Block的扫描顺序。如果当前处理的子网容器为环形子网容器，其首尾将进行绕接，则会得到不同的结果。比如：图4所示的子网容器为环形子网容器，那么图4中的空隙G3和空隙G4有些部分就会相连，则可以将空隙G3、G4连续的部分填入更长的Block中，该可选用的Block的长度＝G3空隙长度+G4空隙长度。

步骤303：将与当前取出层中空隙两端对齐的Block填入空隙。

对当前取出层中的空隙进行编号后，找高度大于等于空隙，水平方向连续且宽度能够补满空隙的一组或多组Block。这里，是从其它层寻找符合条件的Block，所谓符合条件就是：找到的Block宽度等于空隙宽度，且该Block和对应的空隙的起始、目的节点都相同，起始节点不同是不能进行移动填充的，比如：NE5和NE6之间有一个Block业务块，同时NE1和NE2之间存在一个空隙，虽然宽度相同，但其属于不同节点间的业务，是不能作填充的，NE5和NE6之间的Block只能填入NE5和NE6之间合适的空隙中，如果不存在，则不作处理。

找到合适的Block后，即将该Block按空隙序号从小到大的顺序依次填入对应的空隙，并且对高度超出空隙的Block部分进行拆分，拆出的部分将作为一个独立的Block参与后续的填充操作处理。

步骤304：判断是否处理完子网容器中的所有有空隙层。

根据层指针来判断是否已处理完当前子容器中的所有层，如果层指针指向当前子网容器的最高层，则转到步骤305，否则返回步骤301。

步骤305～306：重置层指针，即：将层指针从子网容器的最高层重新移动指向子网容器的最低层；然后，按层序号从小到大顺序取出一层进行处理。

步骤307：根据当前取出层中Block的分布，重新按从下至上、从左到右的方式对当前所取层中的Block进行扫描，生成空隙。同样，优先从高度上对Block匹配，以生成尽可能连续的矩形空隙。如果当前子网容器为环形子网容器，首尾将进行绕接，则会得到不同的结果。

步骤308：将与当前取出层中空隙一端对齐的Block填入对应的空隙。

对当前取出层中的空隙进行编号，找高度大于等于空隙且与空隙一端对齐的一组或多组Block，按空隙序号从小到大的顺序依次将Block填入对应的空隙，并且对高度超出空隙的Block部分进行拆分，拆出的部分将作为一个独立的Block参与后续的填充操作处理。同样，符合条件的Block要从其它层寻找，且条件是指：找到的Block宽度小于等于空隙宽度，同时该Block与对应的空隙的起始节点或目的节点之一相同，起始节点或目的节点都不同的不能进行移动填充，在填充时要以节点相同的一端对齐填充。

步骤309：判断是否处理完子网容器中的所有有空隙层。

根据层指针来判断是否已处理完所有层，如果层指针指向子网容器中的最高层，则转到步骤310，否则返回步骤306。

步骤310～311：重置层指针，即：将层指针从子网容器的最高层重新移动指向子网容器的最低层；然后，按层序号从小到大顺序取出一层进行处理。

步骤312：根据当前取出层中Block的分布，重新按从下至上、从左到右的方式对当前所取层中的Block进行扫描，生成空隙。同样，优先从高度上对Block匹配，以生成尽可能连续的矩形空隙。如果当前子网容器为环形子网容器，首尾将进行绕接，则会得到不同的结果。

步骤313：将被当前取出层中空隙所包含的Block填入对应的空隙。

对当前取出层中的空隙进行编号后，找高度大于等于空隙且水平方向被空隙包含的一组或多组Block，按空隙序号从小到大的顺序依次将Block填入对应的空隙，并且对高度超出空隙的Block部分进行拆分，拆出的部分将作为一个独立的Block参与后续的填充操作处理。这里，符合条件的Block也要从其它层寻找，且条件是：找到的Block宽度小于空隙宽度，填充时是以Block的起始节点和目的节点对齐填充。比如：对应的空隙宽度是从NE2到NE5，则起始节点和目的节点分别为NE3和NE4的Block符合条件，那么填充时就将该Block填充到对应空隙中的NE3到NE4一段。

步骤314：判断是否处理完子网容器中的所有有空隙层。

根据层指针来判断是否已处理完所有层，如果层指针指向子网容器中的最高层，则结束本资源调整流程，否则返回步骤311。

以上举了较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步说明，所应理解的是，其并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种光同步数字传送网中低阶资源调整的实现方法，对由当前子网内每个业务生成的VC4箱子，按长度由长至短的顺序依次从最底层放入子网容器中，分别生成一个以上子网容器层；其特征在于，对当前子网容器中的每个有空隙层，该方法包括以下步骤：

a.从当前子容器中按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块(Block)的分布生成空隙；

b.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙、水平方向连续且宽度与空隙两端对齐的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

c.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则进入步骤d1；否则，返回步骤a；

d1.再从当前子容器中有空隙层的最低层开始；

d2.按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块的分布生成空隙；

e.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙、水平方向连续且与空隙一端对齐的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

f.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则进入步骤g1；否则，返回步骤d2；

g1.再从当前子容器中有空隙层的最低层开始；

g2.按由下至上的顺序取出一层，并根据当前取出层中业务块的分布生成空隙；

h.在当前子容器中找出至少一组高度大于等于空隙且水平方向被空隙包含的业务块，填入当前取出层中对应的空隙；

i.判断是否处理完当前子网容器中的所有有空隙层，如果是，则结束流程；否则，返回步骤g2。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先设置一个指示当前取出层的层指针；

则步骤c、步骤f、步骤i是根据层指针判断是否处理完当前子容器中的所有有空隙层；

步骤d1和步骤g1进一步包括：将层指针从当前子网容器的最高层移至当前子网容器中有空隙层的最低层，再从当前子网容器的最低层开始处理。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a、步骤d2和步骤g2所述根据当前层业务块的分布生成空隙为：按照从下至上、从左到右的顺序对当前取出层中的业务块进行扫描，找出业务块间的空隙。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：对当前取出层中找出的空隙按扫描顺序进行编号；

则步骤b、步骤e和步骤h进一步包括：按空隙序号从小到大的顺序依次将业务块填入空隙，并且对高度超出空隙的业务块部分进行拆分。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：对高度超出空隙的业务块部分进行拆分后，将拆分出的部分作为独立的业务块参与后续的填充操作。

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