CN101155137A - 一种确定路由路径的方法和路由路径确定单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定路由路径的方法，包括：接收业务连接请求信息，所述的业务连接请求信息包括源节点标识、宿节点标识；根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值；将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径。本发明还公开了一种路由路径确定单元，根据本发明，通过优先使用逻辑链路，并考虑可用带宽和已有逻辑链路中波长链路数对选路的影响，充分利用了网络的带宽资源。

Description

一种确定路由路径的方法和路由路径确定单元

技术领域

本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种确定路由路径的方法和路由路径确定单元。

背景技术

随着因特网的飞速发展和对服务质量的要求，迫切需要一种高带宽、能有效支持IP(因特网协议)业务的传送网，而基于波分复用和光交叉连接技术的互连型WDM(波分复用)光传送网很好地满足了日益增长的IP业务对带宽的需求。传统的IP over ATM over SDH over WDM 4层网络因为功能重叠太多，管理和控制平面过于复杂，已经不能适应网络管理的简约化需求，人们开始将IP业务直接承载在WDM网络上传送，形成了IP over WDM技术。IP over WDM技术可以极大拓展现有的网络带宽，是宽带IP骨干网的主要发展方向。

鉴于MPLS(多协议标签交换)技术的发展，人们又将MPLS技术与光因特网结合，提出了GMPLS(通用多协议标签交换)技术，采用光波长作为交换标签，将IP层路由转发和WDM物理层的光交换进行了无缝融合，利用波长寻找路由，并标识所建立的光路，为上层业务提供高速的波长交换通道。

Zhu H Y，Zang H，Zhu K Y等人在文献“A Novel Generic Graph Model forTraffic Grooming in Heterogeneous WDM Mesh Networks”(IEEE/ACMTransactions on Networking，2003，11(2)：285～299.)中描述了两种路由算法：MinTH(最小化光路跳数)算法和MinLP(最小化光路数)算法。下面分别介绍这两种路由算法。

在MinTH算法中，力求使每个源、宿节点对的LSP(标签交换路径)所跨越的光路跳数最少，根据此策略，源、宿节点间尽量采用单跳光路方式，对于一个LSP连接请求，路由建立步骤为：

步骤100、如果源、宿节点在某个波长平面上已有一条单跳(直达)光路，只要有足够的可用带宽，则让该光路承载新到的LSP连接请求；

步骤200、如果源、宿节点间没有单跳(直达)光路，为源、宿节点新建一个单跳(直达)光路，在新建光路过程，按首次适合(First-Fit)准则分配波长链路。

在步骤100中没有找到适合该LSP连接请求的单跳光路，且在步骤200中无法建立单跳光路时，则对LSP连接请求采用多跳光路选路的方式，但应使光路跳数最少。

在MinTH算法中，尽管可以保证IP业务流跨越的光路跳数最少，但由于MinTH尽可能多地使用单跳光路，所以在网络中有相同业务数量的情况下要建立较多的光路，而建立光路时并不优先使用已有光路，所以会耗费较多的波长链路；这时，当后来的业务带宽需求较大时，就有可能在整个系统中没有空闲的波长链路可用，从而导致该业务连接失败，致使连接请求阻塞率增大，因而不能充分利用网络的带宽资源。

在MinLP算法中，力求使承载一个LSP连接请求需要新建的光路数最少，MinLP的选路步骤为：

如果源、宿节点已有多条光路路径，选择跳数最少的一条光路路径来承载新到的LSP连接请求；

如果新建光路，新建的光路数量应为最少。

在MinLP算法中，只力求网络中的光路数最少，在选路过程中，没有考虑可用带宽选路的影响，因此也不能充分利用网络的带宽资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定路由路径的方法和路由路径确定单元。解决了因未考虑可用带宽和已有逻辑链路中波长链路数对选路的影响所带来的弊端。

本发明公开了一种确定路由路径的方法，包括：

A、接收业务连接请求消息，所述的业务连接请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

B、根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息和请求带宽在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值；

C、将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径。

所述的逻辑链路的代价函数值与该逻辑链路的波长链路数成正比。

所述的逻辑链路的代价函数值与该逻辑链路的剩余带宽成正比。

所述的步骤B具体包括：

B1、按下述公式计算各个波长平面上的各个逻辑链路的代价函数值，并利用所得的逻辑链路的代价函数值更新网络拓扑信息：

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.$

式中l_mn ⁱ表示节点m到节点n之间的逻辑链路，h_mn ⁱ是在波长平面为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，Min(C(P_uv ⁱ))是所有波长平面的各个波长链路的最小代价函数值；

B2、根据更新的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径。

当代价函数值最小路径的代价函数值不为无穷大时，所述的方法还包括：在当前业务路由路径的波长链路上新建逻辑链路，删除拓扑图中当前业务路由路径上新建逻辑链路对应的波长链路，并将波长链路的带宽赋给该新建逻辑链路，将所述当前业务路由路径上的所有逻辑链路的剩余带宽减去请求带宽。

所述的方法还包括：

接收业务释放请求消息，所述的业务释放请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

在拓扑图中将所述的源节点至宿节点之间路径上的逻辑链路的剩余带宽加上请求带宽。

当拓扑图中所述的源节点至宿节点之间路径上的逻辑链路的剩余带宽等于波长链路带宽时，将该逻辑链路恢复为波长链路。

本发明还公开了一种路由路径确定单元，包括：

接收单元，用于接收业务请求消息，所述的业务连接请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

路径确定单元，用于根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息和请求带宽在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值。

所述的路径确定单元包括：

计算单元，用于按下述公式计算各个波长平面上的各个逻辑链路的代价函数值：

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.$

式中l_mn ⁱ表示节点m到节点n之间的逻辑链路，h_mn ⁱ是在波长平面为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，Min(C(P_uv ⁱ))是所有波长平面的各个波长链路的最小代价函数值；

代价函数值更新单元，用于根据计算单元所得的逻辑链路的代价函数值更新网络拓扑信息；

获取路径单元，用于根据所述的更新单元更新的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，并将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径。

所述的路由路径确定单元还包括：拓扑信息更新单元，当代价函数值最小路径的代价函数值不为无穷大时，删除拓扑图中当前业务路由路径上的波长链路，并将所述当前业务路由路径上的逻辑链路的剩余带宽减去请求带宽。

因此，通过优先使用逻辑链路，并考虑可用带宽和已有逻辑链路中波长链路数对选路的影响，充分利用了网络的带宽资源。

附图说明

图1是本发明提出的路由算法流程图；

图2(a)是本发明的网络物理拓扑示例图；

图2(b)是本发明的网络初始分层图示例；

图2(c)是本发明的网络接受业务连接请求r1后的分层图示例；

图2(d)是本发明的网络接受业务连接请求r2后λ₁的的分层图示例；

图2(e)是本发明的网络接受业务连接请求r3后λ₂的分层图示例；

图3是本发明仿真用的NSF Network骨干网物理拓扑图；

图4示出了不同α取值对网络阻塞率的影响；

图5示出了α等于0.1、0.5、0.9时的业务请求占用逻辑链路数的情况；

图6示出了α等于0.1、0.5、0.9时的业务占用波长链路数的情况；

图7示出了α等于0.1、0.5、0.9时的网络带宽利用率的情况；

图8示出了MCTLN、MinTH、MinLP三种算法网络带宽利用率的情况；

图9示出了本发明的路由路径确定单元。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

本发明提出了一种用于IP over WDM光互联网中确定路由路径方法-MCTLN(Minimizing the Cost of Total Lightpaths in Network)。该算法的基本思想是，在基于IP over WDM的光互联网中，不仅要考虑WDM层的选路，还要考虑IP层的选路，本发明所述的逻辑链路即光路。根据本发明，优先选择已建逻辑链路来承载IP业务流，在选择逻辑链路过程中，优先选择剩余带宽较小，且占用波长链路数较少的逻辑链路，这样，就会节省尽可能多的波长链路资源，从而提高了网络的带宽资源的利用率，另外，这样也有利于较大带宽的业务的建立，降低业务阻塞率。

下面参照图1描述本发明确定路由路径的方法。

步骤1、根据光纤所提供的波长集，将给定光网络的物理拓扑转化为若干互不相邻的波长平面，构建分层拓扑图，初始化各个波长链路的代价函数值。

将网络物理拓扑表示为G(N，L，F，W)，其中N代表节点集，L代表双向链路集，F是每条链路上的光纤集，W是每个光纤上的可用波长集。假设每条链路都是由一对方向相反的单向光纤组成，每条光纤提供|W|个波长。节点数和链路数分别用|N|和|L|表示。图2(a)示出了一种物理拓扑图，其中，|N|＝6，|L|＝6，F为单光纤，|W|＝2。图2(a)所示的物理拓扑G(N，L，F，W)可构建为如图2(b)所示的分层拓扑图，在该分层拓扑图中，有2个波长平面图：λ₁平面和λ₂平面；G(N，L，，F，W)中的每个节点N_k∈N在每个波长平面图中都被复制1次；链路l_mn∈L都映射到每个波长平面上，每条波长链路对应物理拓扑中的某条光纤的一个波长。

本发明的各个波长平面图中的链路可分为波长链路和逻辑链路两种。波长链路 $p_{\mathrm{mn}}^i\∈L$ 表示λ_i波长平面上节点m和n之间的波长通道，即，指物理拓扑G中两个相邻节点之间波长λ_i对应的波长通道；逻辑链路l_mn ⁱ表示物理拓扑G中，在任意两个节点m和n之间建立的一条逻辑链路，该逻辑链路使用波长λ_i。由于建立逻辑链路必然要占用波长链路，因此，一条逻辑链路建立后，在分层拓扑图中就应该去掉该逻辑链路所占用的波长链路；当该条波长链路上的所有逻辑链路被拆除，在λ_i波长平面上的拓扑图中将恢复逻辑链路所占用的波长链路。

分层拓扑图建立后，可按公式(1)计算各个波长平面上每条波长链路的代价函数值。

在式(1)中，f_mn ^pq，i表示在λ_i波长平面上的波长链路P_mn ⁱ被逻辑链路l_pq ⁱ的占用情况。当 $f_{\mathrm{mn}}^{\mathrm{pq},i}=1$ 时，表示节点m、n在λ_i波长平面上的波长链路P_mn ⁱ被逻辑链路l_pq ⁱ占用，这时 $C\left(p_{\mathrm{mn}}^i\right)=+\∞,$ 意味着该条波长链路被占用，其资源已被转移到逻辑链路上；当 $f_{\mathrm{mn}}^{\mathrm{pq},i}=0,$ 即波长链路未被使用，则代价函数值为一个由多种因素(如该波长链路的物理长度、该波长链路的建设费)共同决定的值，这时，对于波长链路P_mn ⁱ来说，其代价函数值C(P_mn ⁱ)可根据多种因素(如物理长度和/或建设费用)来确定，在本发明中，C(P_mn ⁱ)的大小不影响本发明的效果，因此，可将各个波长平面上的各个波长链路设为相同的值，如设为1。

步骤2、接收IP业务请求消息(以下简称业务请求消息)，所述的业务请求消息包括连接请求消息和释放请求消息。业务连接请求消息表示为r(s，d，b)，其中，s、d分别是业务请求消息携带的源、宿结点标识，b是请求带宽；业务释放请求表示为rl₁(s，d，b)，其中，s、d分别是业务请求消息携带的源、宿结点标识，b是请求带宽。

步骤3、判断业务请求消息的类型是否为连接请求，若是，执行步骤4，否则执行步骤24。

步骤4、当业务请求消息为连接请求消息时，根据请求带宽b和波长平面上逻辑链路的剩余带宽b_i，按公式(2)计算各波长平面上各个逻辑链路的代价函数值c(l_mn ⁱ)。

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中h_mn ⁱ是波长为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，α用于调整逻辑链路的剩余带宽和所占波长链路数在选路时的比重，Min(C(P_uv ⁱ))是当前网络状态下各个波长平面中所有波长链路的最小代价函数值。

由公式(2)可知，当请求带宽b大于当前逻辑链路的剩余带宽b_l时，即b＞b_l时，c(l_mn ⁱ)为+∞，即，对于当前业务请求而言，该逻辑链路不可用。

由公式(2)可知，当请求带宽b小于或等于当前逻辑链路的剩余带宽b_l时，即b≤b_l时，c(l_mn ⁱ)为这时因

小于1，所以

小于Min(C(P_uv ⁱ)，即小于当前网络状态下各个波长平面中所有波长链路的代价函数值，即，任一逻辑链路的代价函数值都小于当前网络状态下各个波长平面中所有波长链路的代价函数值，因此，只要两节点之间同时存在波长链路和逻辑链路时，根据选取最小代价函数值的路径原则，都会优先选取逻辑链路。这也就意味着，优先选取已建立的逻辑链路作为当前业务的路由路径。

在

多项式中，可通过选取适当的α来平衡逻辑链路中剩余带宽和该逻辑链路所占波长链路数的比重。当0＞α＞1时，剩余带宽和波长链路数都要考虑，并随着α的增大，在源节点至宿节点之间各条逻辑链路的波长链路数所占的比重逐渐增加，剩余带宽所占的比重逐渐减小；当α等于1时，在源节点至宿节点之间各条逻辑链路中，不考虑剩余带宽这一因素，根据选取最小代价函数值的路径原则，会优先选取逻辑链路数最小的链路作为当前业务的路由路径，即在选路过程中优先选择占用波长链路数较少的逻辑链路，实现节约资源的目的；当α等于0时，在源节点至宿节点之间各条逻辑链路中，不考虑波长链路数这一因素，根据选取最小代价函数值的路径原则，会优先选取剩余带宽最小的链路作为当前业务的路由路径，这样就可以保证后续到达的请求带宽较大的业务请求找到可用逻辑链路的概率更大。因此，根据

会优选剩余带宽较小、且该两点逻辑链路中所点波长链路数较小的逻辑链路作为当前业务的路由路径，并可通过选取适当的α来调整逻辑链路中剩余带宽和所占波长链路数的比重，从而选择适当的逻辑链路作为当前业务的路由路径。

步骤5、在各个波长平面上，可利用Dijkstra算法(狄杰斯特拉算法)寻找最小代价函数值的路径P_k。也可用其它算法(如Bellman-Ford算法)寻找最小代价函数值的路径，然后，将各个波长平面上找到的最小代价函数值的路径P_k进行比较，选取最小代价函数值的路径P_k。

步骤6、判断是否找到多条最小代价函数值的路径，若是，执行步骤7，否则，执行步骤17。

步骤7、如果找到多条最小代价函数值的路径P_k，判断各条路径中所包含的逻辑链路数是否相等，若相等，则执行步骤9，否则，执行步骤8。

步骤8、选取逻辑链路最多的一条路径作为当前业务的路由路径，然后执行步骤10。

步骤9、按照First-fit准则从多条最小代价函数值的路径P_k中选择一条路径作为当前业务的路由路径，或者选择任意一条路径作为该业务的路由路径，并分配相应的带宽资源，然后执行步骤10。

步骤lO、根据步骤8或步骤9所选择的当前业务的路径建立逻辑链路，即，在物理拓扑图上删除该路径上经过的波长链路，新建与波长链路相应的逻辑链路，再修改当前业务路径上新建和已建逻辑链路的可用带宽，即，将当前业务路径上新建逻辑链路的可用带宽修改为波长链路带宽减去请求带宽，将当前业务路径上已建逻辑链路的可用带宽修改为原可用带宽减去请求带宽，然后返回步骤2，接收下一个业务请求消息。

步骤17、当没有找到多条路径时，判断是否找到一条最小代价函数值的路径，若是，执行步骤18，否则，执行步骤19。

步骤18、将该条路径作为当前业务的路由路径，然后执行步骤10。

步骤19、拒绝该业务连接请求，然后返回步骤2，接收下一个业务请求消息。

步骤24、如果业务请求是释放请求消息，则将承载所述业务的逻辑链路的可用带宽修改为原可用带宽加上请求带宽。

步骤25、判断承载所述释放请求的逻辑链路的各条逻辑链路的可用带宽是否等于波长链路的带宽，若是，则执行步骤26，否则，返回步骤2，接收下一个业务请求消息。

步骤26、若承载所述释放请求消息的源宿节点之间的逻辑链路的可用带宽等于波长链路的带宽，说明其上没有承载任何业务，则拆除该逻辑链路，在该逻辑链路对应的分层图上恢复该逻辑链路占用的波长链路，

本发明需要在|W|个波长平面上分别运行Dijkstra最短路算法，Dijkstra最短路算法的计算复杂度为O(N²)，这样对于N个结点的IP over WDM光互联网络，MCTLN算法的计算复杂度为O(|W|N²)。

实施例一

下面以接收三个业务连接请求消息(r₁，r₂，r₃，)，一个业务释放请求消息(rl₁)为例描述本发明的路由方法。初始时，没有逻辑链路，各波长链路代价函数值均为Δ_mn，为方便叙述，设Δ_mn＝1。

接收到业务连接请求消息为r₁(n₁，n₄，0.4)。可根据该连接请求的请求带宽0.4和波长平面上逻辑链路的剩余带宽1，按公式(2)分别计算各波长平面上逻辑链路的代价函数值。

在分层拓扑图的各个波长平面上，用Dijkstra最短路算法在各波长平面上寻找各自的最小代价函数值的路径P_k；在图2(b)所示的分层图的λ₁波长平面上为当前业务连接请求消息r₁(n₁，n₄，0.4)找到最短路径(n₁ ¹，n₂ ¹，n₄ ¹)，在λ₂波长平面上找到最短路径(n₁ ²，n₂ ²，n₄ ²)，由于找到两条最短路径。可按First-Fit准则选一条路径或任选一条路径作为当前业务的路径；在上述的两个波长平面中，找到的两条最短路径代价函数值均为2，且两条路径所在的波长平面λ₁，λ₂上逻辑链路数均为0，依照First-Fit准则选取λ₁波长平面上的最短路径(n₁ ¹，n₂ ¹，n₄ ¹)，并在λ₁波长平面上新建逻辑链路(n₁ ¹，n₄ ¹)。

在λ₁波长平面上新建了逻辑链路(n₁ ¹，n₄ ¹)，删除它所经过的波长链路(n₁ ¹，n₂ ¹)，(n₂ ¹，n₄ ¹)，由于每条波长链路的带宽容量为1，建立逻辑链路后，波长链路的带宽容量被逻辑链路占用，则逻辑链路(n₁ ¹，n₄ ¹)的带宽容量为1，由于其上承载的业务连接带宽请求为0.4，则该逻辑链路可用带宽为1-0.4＝0.6(如图2(c)所示)。

新的业务连接请求r₂(n₁，n₅，0.2)到达。

计算逻辑链路的代价函数值。此时， $C\left(l_{14}^1\right)=[\mathrm{\α}\frac{h_{14}^1}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right)=0.267,$ (α取0.5)。

用Dijkstra最短路算法在λ₁，λ₂两个波长平面上寻径，如图2(c)所示，最小代价函数值的路径为λ₁的波长平面上的最短路径为(l₁₄ ¹，P₄₅)，将P₄₅变为逻辑链路l₄₅ ¹。由逻辑链路l₁₄ ¹和l₄₅ ¹承载请求r₂。

删除λ₁波长平面上的波长链路(n₄ ¹，n₅ ¹)，将逻辑链路l₁₄ ¹的剩余带宽改为0.6-0.2＝0.4，将逻辑链路l₄₅ ¹的剩余带宽改为1-0.2＝0.8。此时λ₁分层图如图2(d)所示，λ₂的分层拓扑图不变。继续等待业务请求消息。

新的业务连接请求消息r₃(n₁，n₄，0.7)到达。

计算逻辑链路费用值。此时， $C\left(l_{14}^1\right)=+\∞,$ $C\left(l_{45}^1\right)=\left[\mathrm{\α}\frac{h_{45}^1}{N}(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}\right]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right)=0.433,$ (α取0.5)。

用Dijkstra最短路算法在λ₁，λ₂两个波长平面上寻径，在图2(b)中λ₂的波长平面上找到最小代价函数值的路径(n₁ ²，n₂ ²，n₄ ²)，该路径由波长链路(n₁ ²，n₂ ²)，(n₂ ²，n₄ ²)组成。通过这两条波长链路为该业务连接请求新建一条逻辑链路l₁₄ ²，由逻辑链路l₁₄ ²承载请求r₃。

删除λ₂波长平面上(n₁ ²，n₂ ²)，(n₂ ²，n₄ ²)两条波长链路，将逻辑链路l₁₄ ²的剩余带宽改为1-0.7＝0.3。此时λ₂的分层图如图2(e)所示，λ₁的分层图不变。继续等待业务请求消息。

业务释放请求消息rl₁(n₁，n₄，0.4)到达。

该请求要释放的是根据业务连接请求消息r₁(n₁，n₄，0.4)所建立的资源。由于为r₁(n₁，n₄，0.4)所建的逻辑链路为(n₁ ¹，n₄ ¹)，在(n₁ ¹，n₄ ¹)的剩余带宽上加上0.4，此时(n₁ ¹，n₄ ¹)的剩余带宽为0.8。等待业务请求消息。

为检验本发明提出的路由算法的有效性，采用计算机仿真验证。

为了更好进行比较和分析，仿真拓扑采用NSF Network骨干网，共14个节点，21条链路。所有节点都不具备波长变换能力，遵守波长一致性限制，如图3所示。

本发明计算机仿真所设定的条件如下：在光网络的物理拓扑中，每条链路由1对方向相反的单向光纤组成，每根光纤可支持4个波长，每个波长链路的带宽容量归一化为1；业务请求的请求带宽服从均匀分布U(0，1)；在NSF Network网络中，到达请求消息的源、宿节点在节点1到9中随机选定；假定所有连接请求消息r(s，d，b)按照到达率为β的泊松过程到达，所建连接的持续时间服从均值为1/μ的指数分布，在仿真中假设μ＝1。允许1对节点间同时存在多个业务连接。需要为到达的每个请求建立逻辑链路。如果没有成功，则拒绝该次请求。一旦被拒绝，就立即丢弃，即无等待队列。

图4示出了不同α取值对网络阻塞率的影响。仿真实验中将阻塞率定义为：阻塞率＝丢弃的连接请求个数/总的连接请求个数。从中我们可以看到：(1)、随着网络负载的增加，网络阻塞率也随之增加；(2)、在业务到达率相同的情况下，当α＝0.5时，阻塞率最大。

图5示出了α等于0.1、0.5、0.9时的业务请求占用逻辑链路数的情况。从中我们可以的看到：在网络负载相同的情况下，随着α的变化，占用逻辑链路数也在变大，其中α＝0.1最大、0.5次之、0.9最小。换句话说，α＝0.1时新建光路最多、0.5次之、0.9最少。

图6示出了α等于0.1、0.5、0.9时的业务占用波长链路数的情况，从图7的仿真结果可以看出：当α等于0.1、0.5、0.9时，所对应的占用波长链路数大小基本相同。

图7示出了α等于0.1、0.5、0.9时的网络带宽利用率的情况，从中可以看出，在网络负载较小时，α等于0.1、0.5、0.9时带宽利用率相同，但随着网络负载的增加，α等于0.1基本保持平稳，而α等于0.5和0.9曲线变化幅度较大，无明显规律。

图8示出了MCTLN、MinTH、MinLP三种算法对网络带宽利用率的情况，仿真实验中将带宽利用率定义为：带宽利用率＝所有业务占用带宽/所有逻辑链路带宽，从图8可以看出：MCTLN的带宽利用率是最大的，而MinTH带宽利用率最小。

如图9所示，本发明还公开了一种路由路径确定单元，包括：接收单元，用于接收业务请求消息，所述的业务连接请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；路径确定单元，用于根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息和请求带宽在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值。

所述的路径确定单元包括：计算单元，用于按下述公式计算各个波长平面上的各个逻辑链路的代价函数值：

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.$

式中l_mn ⁱ表示节点m到节点n之间的逻辑链路，h_mn ⁱ是在波长平面为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽容量，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，Min(C(P_uv ⁱ))是所有波长平面的各个波长链路的最小代价函数值；代价函数值更新单元，用于根据计算单元所得的逻辑链路的代价函数值更新网络拓扑信息；获取路径单元，用于根据所述的更新单元更新的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，并将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径；拓扑信息更新单元，当代价函数值最小路径的代价函数值不为无穷大时，删除拓扑图中当前业务路由路径上的波长链路，并将所述当前业务路由路径上的逻辑链路的剩余带宽减去请求带宽。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种确定路由路径的方法，其特征在于，包括：

A、接收业务连接请求消息，所述的业务连接请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

B、根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息和请求带宽在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值；

C、将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的逻辑链路的代价函数值与该逻辑链路的波长链路数成正比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的逻辑链路的代价函数值与该逻辑链路的剩余带宽成正比。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

B1、按下述公式计算各个波长平面上的各个逻辑链路的代价函数值，并利用所得的逻辑链路的代价函数值更新网络拓扑信息：

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.$

式中l_mn ⁱ表示节点m到节点n之间的逻辑链路，h_mn ⁱ是在波长平面为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，Min(C(P_uv ⁱ))是所有波长平面的各个波长链路的最小代价函数值；

B2、根据更新的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当代价函数值最小路径的代价函数值不为无穷大时，所述的方法还包括：在当前业务路由路径的波长链路上新建逻辑链路，删除拓扑图中当前业务路由路径上新建逻辑链路对应的波长链路，并将波长链路的带宽赋给该新建逻辑链路，将所述当前业务路由路径上的所有逻辑链路的剩余带宽减去请求带宽。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

接收业务释放请求消息，所述的业务释放请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

在拓扑图中将所述的源节点至宿节点之间路径上的逻辑链路的剩余带宽加上请求带宽。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当拓扑图中所述的源节点至宿节点之间路径上的逻辑链路的剩余带宽等于波长链路带宽时，将该逻辑链路恢复为波长链路。

8.一种路由路径确定单元，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收业务请求消息，所述的业务连接请求消息包括源节点标识、宿节点标识和请求带宽；

路径确定单元，用于根据包括波长链路、逻辑链路的网络拓扑信息和请求带宽在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径，所述的逻辑链路的代价函数值小于网络中任一波长链路的代价函数值。

9.根据权利要求8所述的路由路径确定单元，其特征在于，所述的路径确定单元包括：

计算单元，用于按下述公式计算各个波长平面上的各个逻辑链路的代价函数值：

$c\left(l_{\mathrm{mn}}^i\right)=\left\{\begin{array}{cc}[\mathrm{\α}\frac{h_{\mathrm{mn}}^i}{N}+(1-\mathrm{\α})\frac{b_l}{C}]\×\mathrm{Min}\left(C\left(P_{\mathrm{uv}}^i\right)\right),& b\≤b_l\\ +\∞,& b>b_l\end{array}\right.$

式中l_mn ⁱ表示节点m到节点n之间的逻辑链路，h_mn ⁱ是在波长平面为λ_i的逻辑链路l_mn ⁱ占用的波长链路数，N是网络的节点数，C是每个波长链路的带宽，α是代价函数值系数(0＜α＜1)，Min(C(P_uv ⁱ))是所有波长平面的各个波长链路的最小代价函数值；

代价函数值更新单元，用于根据计算单元所得的逻辑链路的代价函数值更新网络拓扑信息；

获取路径单元，用于根据所述的更新单元更新的网络拓扑信息在各个波长平面上的源节点至宿节点之间寻找代价函数值最小的路径，并将所述的代价函数值最小的路径确定为当前业务的路由路径。

10.根据权利要求8或9所述的路由路径确定单元，其特征在于，所述的路由路径确定单元还包括：拓扑信息更新单元，当代价函数值最小路径的代价函数值不为无穷大时，删除拓扑图中当前业务路由路径上的波长链路，并将所述当前业务路由路径上的逻辑链路的剩余带宽减去请求带宽。

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