CN101136712B - 一种网络通信传输中提高路径发现效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种网络通信传输中提高路径发现效率的方法，适用于进行分层管理的光同步数字传输网，包括：步骤1，在各层的子网内，通过匹配时隙以及与所述时隙相连的拓扑连接的方式，发现子网内路径；步骤2，通过匹配已发现的子网内路径与跨子网的拓扑连接的方式，发现跨子网的路径，合并所述跨子网的路径及与之相连的子网内路径。本方案通过分层、分子网的策略，可以顺利发现十万条以上的路径。通过分批下发保存，减轻接口的压力。减少交互次数，提高搜索效率本方案通过在内存中保存一些数据减少从数据库获取的次数；通过使用映射表，提高内存中查找的速度，大大提高了搜索效率，从而提高网管软件的管理能力。

Description

一种网络通信传输中提高路径发现效率的方法

技术领域

本发明涉及网络通信传输，特别是涉及一种提高路径发现效率的方法。

背景技术

光同步数字传送网(SDH)是由一些网元组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。将信息从源端输入，传递到宿端输出，并对传递信息的完整性实施监视，这就构成了路径。在ITUT G.805中对路径有明确的定义。如图1所示为现有技术中的路径及分层模型。路径＝路径终端点+子网连接(SNC)+链路连接。其中，子网连接为通过一个子网传递信息的传送实体，它由子网边缘的端口组成。最小的子网连接即为网元内的时隙。链路连接为通过链路的端口传递信息的传送实体。路径终端点包括路径源和路径宿功能对。从图1中可以看到一种服务和客户的关系。服务层的路径在客户层形成一条拓扑连接，这条拓扑连接可以承载客户层路径，为其提供容量。比如一条速率为VC4的路径在客户层形成的拓扑连接可以承载63条速率为VC12的客户层路径。路径再发现功能就是把这些散布于各个网元设备上时隙和网元间的光连接按照其内在的联系，组织成路径，呈现给用户，便于管理。

目前的路径发现是通过过滤子网连接，找到起点。然后从起点开始按照一定的搜索策略(一般为深度优先搜索或宽度优先搜索)开始搜索，先找SNC然后通过SNC的出口点找寻链路连接，而后再次通过链路连接的对端找寻SNC，如此往复，循环进行，直到找到一个终点，则记录一条路径。这种处理方式简捷有效，且符合业务路径的实际走向，处理一万条以内的路径没有任何问题。但在大数据量下就要考虑其搜索效率和内存使用情况。鉴于此，本文结合这个整体流程提出几个改进点，可以大大提高搜索效率，保证在大数据量下的内存需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种网络通信传输提高路径发现效率的方法，解决大数据量下进行路径发现时遇到的效率和内存瓶颈问题，提高网管管理业务的能力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种网络通信传输中提高路径发现效率的方法，适用于进行分层管理的光同步数字传输网，包括：

步骤1，在各层的子网内，通过匹配时隙以及与所述时隙相连的拓扑连接的方式，发现子网内路径；其中，客户层的拓扑连接为该客户层的服务层已发现的子网内路径在该客户层生成的拓扑连接；

步骤2，通过匹配已发现的子网内路径与跨子网的拓扑连接的方式，发现跨子网的路径，合并所述跨子网的路径及与之相连的子网内路径。

所述步骤1进一步包括：遍历所述子网内各时隙找起点，通过起点找到对应的时隙，再由该时隙的出口端找对应的拓扑连接，并以该拓扑连接的对端为起点重复以上步骤，直至找到符合终点条件的时隙，则记录该起点、终点之间的路径。

所述步骤1进一步包括：

步骤101，过滤各时隙，找到起点；

步骤102，遍历起点；

步骤103，判断遍历是否结束，如果已经遍历完，算法结束，未遍历完转步骤104；

步骤104，找入口端与起点一致的时隙；

步骤105，如果找到，转步骤106；如果没有找到，转步骤102；

步骤106，判断时隙的出口端是否符合终点的条件，如果符合转步骤107，如果不符合转步骤108；

步骤107，记录该路径，转步骤102；

步骤108，找发端与该时隙的出口端一致的拓扑连接；

步骤109，判断是否找到该拓扑连接，如果找到，用该拓扑连接发端的对端作为新的起点，转步骤104；如果没有找到，转步骤102。

所述步骤2还进一步包括：

步骤201，遍历本层已经发现出来的所有子网内路径；

步骤202，判断是否遍历结束，如果是，算法结束，如果不是，转到步骤203；

步骤203，寻找端点与子网内路径起点或终点相同的跨子网连接；

步骤204，判断是否找到该跨子网连接，如果找到，转步骤205；如果没有找到，转步骤201；

步骤205，寻找与跨子网连接另一端相连的子网内路径；

步骤206，判断是否找到该子网内路径，如果找到，转步骤207，如果没有找到，转步骤201；

步骤207，合并所述的两条子网内路径，生成一条新的路径，并删除原来的两条路径；该合并后的路径路由是原先两段路径路由的总和。

所述的方法，以找到的终点为起点，重复步骤1所述的步骤，如果此次搜索到的终点与原起点重合，则生成一条双向路径。

所述的方法，在路径发现的匹配过程中，建立映射表，存储拓扑连接和/或时隙的数据，以提高匹配的速度。

所述拓扑连接的映射表，以拓扑连接的入口端作为映射表的键值，拓扑连接为映射表的值；时隙的映射表，以时隙的入口端作为映射表的键值，时隙本身为映射表的值。

所述方法，路径发现过程中，在内存里存储关键数据，以减少进程间交互。

所述关键数据包括：AU3映射模式的AUG或连接终端点到物理终端点映射表。

所述的方法，使用静态变量保存所获得的低阶时隙，使高阶和低阶共享该低阶时隙。

所述的方法，路径被发现后，路径数据分批下发给数据库进行保存。

本发明解决了大数据量下进行路径发现时遇到的效率和内存瓶颈问题，提高网管管理业务的能力，满足用户的实际需要。

附图说明

图1所示为现有技术中的路径及分层模型；

图1A所示为现有技术中网管分层结构模型图；

图2所示为本发明的分层结构示意图；

图3所示为子网内的路径发现过程流程图；

图4所示为合并跨子网路径的流程图；

图5所示为波分复用设备内部连接和时隙的对应关系图；

图6所示为本发明路径发现过程的示意图。

具体实施方式

路径发现就是把分散于由光纤连接的各个网元内的时隙串连起来，形成一条联系紧密的路径。把它的起点、终点以及路由呈现给用户，以实现用户在业务的高度管理设备上的资源。

不同的时隙与不同的光传输网络中的传输设备及其内部连接对应，而路径发现的过程，即是不断匹配时隙以及与时隙相连的拓扑连接的过程。

请参阅图1A，为现有技术中网管分层结构模型图，本发明在该现有的光传送网分层结构的基础上，采用分子网进行路径发现的方法，以降低内存使用，提高路径发现的效率。如图所示，现有的DWDM/SDH分层结构从上到下主要包括：低阶层LO层、高阶层HO层、复用层MS层、再生层RS层、光分配节点ODU层、光通道层OCH层、光复用层OMS层、光传送层OTS层。

作为网络层网管通常要管理多个网元层网管，每个网元层网管在网络层网管上被视作一个子网(EMS)。各个子网间可能有跨越子网的路径。现有的方案不划分子网内与跨子网路径，而是把这些子网放在一起，直接进行全网的发现。这样做的好处是流程相对简单，可以直接发现跨越子网的路径。但是，一起发现时的数据量相当的庞大，占用大量的内存。经过测试发现，在目前主流配置的机器上进行大数据量的路径发现，大部分时间是虚拟内存和物理内存之间交换数据。为此，本发明所公开的方案为分子网路径发现，先发现EMS内部的路径，而后通过路径合并发现跨子网的路径。这样处理后，成功避开内存峰值，顺利通过大数据量的路径发现测试。

请参阅图2，为本发明子网内路径发现流程图。

步骤201，过滤所有时隙，找到起点。

步骤202，遍历起点。

步骤203，判断遍历是否结束，如果已经遍历完，算法结束，未完成转步骤204。

步骤204，通过起点找对应的时隙。

步骤205，判断是否找到该对应时隙，如果找到，转步骤206；如果没有找到，转步骤202。

步骤206，判断该对应时隙的出口TP点是否符合终点的条件，如果符合转步骤207，如果不符合转步骤208。

步骤207，记录该路径，转步骤202。

步骤208，通过该时隙的出口TP点找寻对应的拓扑连接。

步骤209，判断是否找到该对应的拓扑连接，如果找到，用拓扑连接对端作为新的起点，转步骤204；如果没有找到，转步骤202。

该子网内的路径发现的过程，利用起点时隙，找与该起点时隙连接的拓扑连接，并利用拓扑连接的对端找新的时隙，循环进行，直到找到终点时隙，并继续对下一个起点时隙进行发现。所有的子网内路径发现结束后，还需要进行全网的路径合并，实现发现跨子网的路径。其具体流程图，请参阅图3。

步骤301，遍历本层已经发现出来的所有路径。

步骤302，判断是否遍历结束，如果是，算法结束，如果不是，转到步骤303。

步骤303，寻找端点与路径起点或终点相同的跨子网连接。

步骤304，判断是否找到该跨子网连接，如果找到，转步骤305；如果没有找到，转步骤301。

步骤305，寻找与跨子网连接另一端相连的路径。

步骤306，判断是否找到该路径。如果找到，转步骤307，如果没有找到，转步骤301。

步骤307，合并两条路径，生成一条新的路径，并删除原来的两条路径。该合并后的路径路由是原先两段路径路由的总和。

按照上述步骤，在现有的分层结构中，先进行子网路径的发现，然后进行全网络的路径合并，以实现发现跨子网的路径，可降低路径发现过程中虚拟内存与物理内存之间的数据交换量，避开内存峰值，提高路径发现的效率。同时，在大数据量的环境下，由于受到机器硬件以及32位操作系统的限制，路径发现还会遇到诸如内存峰值、查找效率、进程间通讯瓶颈等问题。故本发明中还通过一些措施，解决上述问题，进一步提高路径发现的搜索速度。

首先，本发明使用映射表存储关键数据，加快搜索速度。由于路径发现的过程就是不断匹配拓扑连接和时隙的过程，所以拓扑连接和时隙的查找匹配速度直接决定路径发现的效率。本发明中采用标准模板库中的映射表存储拓扑连接和时隙数据。因为无论是拓扑连接还是时隙都是有方向的。本发明的路径发现过程中构建两个映射表，一个是拓扑连接的映射表，其示意图请参见图4。它以拓扑连接的接入点作为映射表的键值，拓扑连接为映射表的值，每一个拓扑连接均有一个起点以及一个终点与其对应；另一个是时隙的映射表，其示意图请参见图5，它以时隙的接入点作为映射表的键值，时隙本身为映射表的值。在路径发现中使用上述两种映射表，节约拓扑连接以及时隙的匹配时间，可以有效的提高查找匹配速度，提高路径发现的效率。

同时，本发明还在内存中保存一些关键数据，以减少进程间的交互。在对某些层次进行路径发现时，需要某些特殊的数据，这些数据量不太大，但经常使用。如果在内存中保存一份该数据，就可减少进程间的交互。而该保存在内存的数据，包括AU3映射模式的AUG(管理单元组)，CTP(连接终端点)到FTP(物理终端点)映射表。AU3映射模式的AUG在初始化高阶拓扑连接的容量时使用到，这在发现复用段路径时使用。CTP到FTP映射表在判断低阶路径是否是反向复用路径的绑定通道时使用，这在发现高阶和低阶路径时使用。

并且，本发明还使用静态变量，在高阶和低阶层次之间共享低阶时隙。在发现高阶通道层(HO层)路径时，需要获得低阶时隙以期通过低阶时隙生成虚拟的高阶时隙。而发现低阶路径时也需要低阶的时隙，并且低阶时隙又是整个发现路径过程中数据量最大的一个，所以高阶时获得的低阶时隙要保存起来，当发现低阶路径时不再从数据库获取。

使用映射表存储低阶时隙，子网ID为映射表的键值，时隙列表为映射表的值。子网ID为自然数，依次递增。所有不在子网内的跨子网的时隙存储在键值为0的映射表中。

在完成路径发现后，所发现的路径和路由数据是相当巨大的，本发明进一步采取两种方式来减小庞大数据量对系统的冲击。

1、按照现有的分层结构，每发现一层的路径，一起下发至数据库；

2、如果一层的数据量过大，对这些数据进行分批处理，每批数据的大小依据具体的机器配置而定。

通过以上的多种手段，本发明在提高路径发现的效率的同时，还可在大数据量的环境下，突破机器硬件以及32位操作系统的限制，解决路径发现会遇到诸如内存峰值、查找效率、进程间通讯瓶颈等问题。

以下通过具体实施例，详细描述本发明的具体实现过程。

图6为本发明路径发现过程的示意图，如图所示，全网共有两个子网(EMS)子网1、子网2。不失一般性的，两个EMS的数据完全一致，均包括A、B、C三个网元。该发现过程，按由低到高的顺序，依次发现每一层内的路径；在每一层内分子网，先发现子网内的路径，而后发现跨子网的路径，并进行合并。最终的发现结果也如图6中所示，其中虚线的双向箭头代表拓扑连接，实线的双向箭头代表路径。

首先，以RS层(再生层)路径发现为例。

参阅图6的具体实施方式为：把RS层的拓扑连接组织成映射表，其中RS层拓扑连接为SDH的光连接自动生成，每一条光连接对应一个RS层拓扑连接，路径起点为拓扑连接的发端。RS层以及后述的MS层均以拓扑连接的光口为起点，其路径发现步骤与前述步骤相似，只是通过拓扑连接匹配时隙，并以拓扑连接为终点。在子网1中，通过遍历得到起点A，如图可知，以A为起点的拓扑连接有AB，则继续以B为起点寻找时隙，由于在RS层没有找到以B为起点的时隙，故，在子网1内找到一条RS路径：AB，并记录该路径，继续遍历下一起点B。同样的路径发现过程，分别在子网1和子网2内都找到四条RS路径：AB、BA以及BC、CB。

子网内的路径全部发现出来后，进行跨子网的路径发现。

遍历所有子网1内路径，发现路径BC与拓扑连接1/C2/C相连，1/C2/C即代表子网1中的C网元与子网2中的C网元之间的拓扑连接。同时，还发现1/C2/C的对端2/C，即子网2中的C网元，与子网2中的路径CB连接。故1/C2/C为一条跨子网的RS路径。

同理，还可找到另一条跨子网的RS路径：2/C1/C，并在RS层的客户层MS层生成对应的拓扑连接。

然后，对MS层(复用层)路径进行发现，与RS层路径发现类似，把MS层的拓扑连接组织成映射表，MS层拓扑连接为RS路径在客户层生成的拓扑连接。路径起点为该拓扑连接的发端。在子网1中，通过遍历得到起点A，如图可知，以A为起点的拓扑连接有AB，则以B为起点寻找时隙，由于在MS层没有找到以B为起点的时隙，故，在子网1内找到一条MS路径：AB，并记录该路径，继续遍历下一起点B。同理，分别在子网1和子网2内都找到两条MS路径：AB、BC。

子网内的路径全部发现出来后，进行跨子网的路径发现。

遍历MS层所有子网1内路径，发现路径BC与RS层跨子网拓扑连接1/C2/C相连，1/C2/C即代表子网1中的C网元与子网2中的C网元之间的拓扑连接。同时，还发现1/C2/C的对端2/C，即子网2中的C网元，与子网2中的路径CB连接。故1/C2/C为一条跨子网的RS路径。

在MS层找到一条跨子网的RS路径：1/C2/C。以子网内所找到的终点为起点，重复所述子网内路径发现步骤，如果反向搜索的终点与正向搜索的起点重合，则生成一条双向复用段路径。

随后，对HO层(高阶层)路径进行发现，其具体步骤为：

第一步，组织数据

把HO层的拓扑连接组织成映射表，HO层拓扑连接为MS路径在客户层生成的拓扑连接。把HO层的时隙也组织成映射表。路径的起点为虚时隙的入TP点以及支路板的TP点。其中，虚时隙并不存在与设备上，而是因为分层发现的需要，由低阶时隙适配而来。比如，一个AU4映射模式的TU12时隙，将会生成一个AU4的虚时隙。

第二步，搜索时隙

找到相连的时隙，如果时隙为虚时隙或者出的TP点在支路板上则记录一个终点，转步骤四。如果不满足终点条件，则把时隙的对端作为起点，转第三步。如果没有找到时隙，认为路径异常，抛弃这个起点。

第三步，查找拓扑连接

找到与起点相连的拓扑连接，以拓扑连接的对端为起点找寻时隙，转第二步。如果没有拓扑连接与此TP点相连，则记录一个终点，转第四步。

第四步，反向搜索

以第三步中所找到的终点作为起点，分别执行第二步和第三步。如果反向搜索的终点与正向搜索的起点重合，则生成一条双向HO路径。否则生成两条单向HO路径。

参阅图6的具体实施方式为：把HO层的拓扑连接组织成映射表，HO层拓扑连接为MS路径在客户层生成的拓扑连接。同时，把HO层的时隙也组织成映射表。HO层路径的起点为虚时隙的入TP点以及支路板的TP点。

通过遍历得到起点A，找到以A为起点的时隙，并将该时隙的出口TP点作为起点，找到与该出口TP点相连的拓扑连接AB。继续寻找以B为起点的时隙，并再次以该时隙的对端为起点，找到与之相连的拓扑连接BC，与C相连的时隙为虚时隙，则记录该点为终点。则通过上述步骤，可分别在子网1、2中找到一条HO层路径：AC。

子网内的路径全部发现出来后，进行跨子网的路径发现。

遍历所有子网1内路径，发现路径AC与HO层的跨子网拓扑连接1/C2/C相连，1/C2/C即代表子网1中的C网元与子网2中的C网元之间的拓扑连接。同时，还发现1/C2/C的对端2/C，即子网2中的C网元，与子网2中的路径AC连接。故1/C2/C为一条跨子网的HO路径。

以LO层(低阶层)路径发现为例，其具体步骤为：

第一步，组织数据

把LO层的拓扑连接组织成映射表，LO层拓扑连接为HO路径在客户层生成的拓扑连接。把LO层的时隙也组织成映射表。此时隙不必再次从数据库中获取，而是在发现HO路径时保存在内存中的。路径的起点为没有拓扑连接相连的时隙的入TP点以及支路板的TP点。

第二步，搜索时隙

找到相连的时隙，如果时隙的出口TP点在支路板上则记录一个终点，转步骤四。如果不满足终点条件，则把时隙的对端作为起点，转第三步。如果没有找到时隙，认为路径异常，抛弃这个起点。

第三步，查找拓扑连接

找到与起点相连的拓扑连接，以拓扑连接的对端为起点找寻时隙，转第二步。如果没有拓扑连接，则记录一个终点，转步骤四。

第四步，反向搜索

以前面步骤中所找到的终点作为起点，分别执行第二步和第三步。如果反向搜索的终点与正向搜索的起点重合，则生成一条双向LO路径。否则生成两条单向LO路径。

参阅图6的具体实施方式为：通过遍历得到起点A，找到以A为起点的时隙，并将该时隙的出口TP点作为起点，找到与该出口TP点相连的拓扑连接AB。继续寻找以B为起点的时隙，并再次以该时隙的对端为起点，找到与之相连的拓扑连接BC，与C相连的时隙为虚时隙，则记录该点为终点。则通过上述步骤，可分别在子网1、2中找到一条LO层路径：AC。

子网内的路径全部发现出来后，进行跨子网的路径发现，并进行全网的路径合并。

遍历本层的所有路径，寻找与路径相连的跨子网的拓扑连接，子网1中的路径AC与LO层跨子网拓扑连接1/C2/C相连，1/C2/C即代表子网1中的C网元与子网2中的C网元之间的拓扑连接。同时，还发现1/C2/C的对端2/C，即子网2中的C网元，与子网2中的路径AC连接。故1/C2/C为一条跨子网的RS路径。

解除子网1、2中的路径AC，而后重新进行路径发现。可以发现一条跨子网的低阶路径AA。

以上的路径发现步骤，如果某一步骤所搜索到的路径的条数大于一定限制，则分批下发。本方案为每批次3000条路径路由对。

从整个实施方案来看，相对现有方案来说，本发明有如下优势：

(1)降低内存使用峰值

本方案通过分层、分子网的策略，使路径发现过程中的内存使用情况大为改善，可以顺利发现十万条以上的路径。通过分批下发保存，减轻接口的压力。

(2)减少交互次数，提高搜索效率

本方案通过在内存中保存一些数据减少从数据库获取的次数；通过使用映射表，提高内存中查找的速度，大大提高了搜索效率，从而提高网管软件的管理能力。

虽然本发明以前述实施例公开如上，但并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的范围内，所作的更动与修改均属于本发明的范围。本发明的专利范围视本说明书所附权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种网络通信传输中提高路径发现效率的方法，适用于进行分层管理的光同步数字传输网，其特征在于，包括：

步骤1，在各层的子网内，通过匹配时隙以及与所述时隙相连的拓扑连接的方式，发现子网内路径；其中，客户层的拓扑连接为该客户层的服务层已发现的子网内路径在该客户层生成的拓扑连接；

步骤2，通过匹配已发现的子网内路径与跨子网的拓扑连接的方式，发现跨子网的路径，合并所述跨子网的路径及与之相连的子网内路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1进一步包括：遍历所述子网内各时隙找起点，通过起点找到对应的时隙，再由该时隙的出口端找对应的拓扑连接，并以该拓扑连接的对端为起点重复以上步骤，直至找到符合终点条件的时隙，则记录该起点、终点之间的路径。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1进一步包括：

步骤101，过滤各时隙，找到起点；

步骤102，遍历起点；

步骤103，判断遍历是否结束，如果已经遍历完，算法结束，未遍历完转步骤104；

步骤104，找入口端与起点一致的时隙；

步骤105，如果找到，转步骤106；如果没有找到，转步骤102；

步骤106，判断时隙的出口端是否符合终点的条件，如果符合转步骤107，如果不符合转步骤108；

步骤107，记录该路径，转步骤102；

步骤108，找发端与该时隙的出口端一致的拓扑连接；

步骤109，判断是否找到该拓扑连接，如果找到，用该拓扑连接发端的对端作为新的起点，转步骤104；如果没有找到，转步骤102。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2还进一步包括：

步骤201，遍历本层已经发现出来的所有子网内路径；

步骤202，判断是否遍历结束，如果是，算法结束，如果不是，转到步骤203；

步骤203，寻找端点与子网内路径起点或终点相同的跨子网连接；

步骤204，判断是否找到该跨子网连接，如果找到，转步骤205；如果没有找到，转步骤201；

步骤205，寻找与跨子网连接另一端相连的子网内路径；

步骤206，判断是否找到该子网内路径，如果找到，转步骤207，如果没有找到，转步骤201；

步骤207，合并所述的两条子网内路径，生成一条新的路径，并删除原来的两条路径；该合并后的路径路由是原先两段路径路由的总和。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，以找到的终点为起点，重复步骤1所述的步骤，如果此次搜索到的终点与原起点重合，则生成一条双向路径。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，在路径发现的匹配过程中，建立映射表，存储拓扑连接和/或时隙的数据，以提高匹配的速度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，拓扑连接的映射表，以拓扑连接的入口端作为映射表的键值，拓扑连接为映射表的值；时隙的映射表，以时隙的入口端作为映射表的键值，时隙本身为映射表的值。

8.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，路径发现过程中，在内存里存储关键数据，以减少进程间交互。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述关键数据包括：AU3映射模式的AUG或连接终端点到物理终端点映射表。

10.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，在发现高阶路径时，使用静态变量保存所获得的低阶时隙，使高阶和低阶共享该低阶时隙。

11.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，路径被发现后，路径数据分批下发给数据库进行保存。

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