CN101322343B

CN101322343B - Wdm光网络中组播保护方法及装置

Info

Publication number: CN101322343B
Application number: CN2007800002880A
Authority: CN
Inventors: 鲁才; 李乐民; 徐慧颖; 虞红芳; 罗洪斌
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd; University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd; University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2027-08-16
Also published as: EP1993223A4; CN101192883A; CN101322343A; EP1993223A1; EP1993223B1; WO2008061461A1

Abstract

本发明提供一种WDM光网络中组播保护方法，包括：A.获得源节点到一个目的节点的工作路径；B.获得所述工作路径对应的保护路径；C.重复步骤A及B，直至获得源节点到所有目的节点的工作路径及对应的保护路径为止。在本发明中，每获得一个工作路径后，随即再获得工作路径对应的保护路径，这样就避免了先由所有的工作路径构建工作树而占用较多的网络资源、进而无法成功构建保护树的情况出现，所以采用本发明可以降低网络阻塞的概率。

Description

WDM光网络中组播保护方法及装置

本申请要求于2006年11月21日提交中国专利局、申请号为200610145781.9、发明名称为“WDM光网络中组播保护方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及WDM光网络技术，尤其涉及WDM光网络中组播保护技术。

背景技术

随着WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)光网络应用的迅速普及，作为未来Internet(因特网)骨干支撑的WDM光网络组网技术和业务提供技术受到了越来越多的关注。另一方面，随着光学技术的日益成熟和功能越趋完善的各种光通信器件/设备的大批涌现，许多原来需要在业务交换层面完成的工作被更多地移植到了光层。一个典型的例子就是近年来广受关注的光网络组播技术，其中，组播是指由一个源节点向多个目的节点传输数据。

在WDM光网络中，组播的最终实现依赖于硬件设备的技术支撑。著名的SaD(Splitter and Delivery，分光传输)交换模块就可以支撑组播的实现，SaD交换模块可以将一个波长资源分成多路同一个波长资源，也可以将一个波长资源分成多个波长资源。利用SaD交换模块还可以构造任意规模的支持组播的OXC(光交叉连接)，OXC也可称为MC-OXC(Multicast Capable OXC，支持组播的光交叉连接)，主要用于实现光的交叉。另外，具有TaC(Tap and Continue，分路继续)能力的设备也可以支撑组播的实现，具有TaC能力的设备可以从光信号中取出一部分功率输出到本地电端口(如果本地是组播的目的节点之一)，而余下的功率沿光路(light path，跨越多个OXC设备的透明波长通路)继续传输，由于不需要分光器，所以组播路径不是树状结构，而是一条从源点出发、经过所有组播目的节点的光路。利用SaD和TaC硬件设备，可以将光路的概念扩展为光树(light tree)，其基本思想是，通过在OXC中配置分光器(light splitter或power splitter)，构造波长级别的全光透明的树状通路，从而实现点对多点的全光组播。

图1为一个组播数据传输示意图。如图1所示，源节点s分别向目的节点d1、d2及d3传输数据，u、v可以称为中间节点，每两个节点之间的边称为链路，每条链路至少有一个波长资源，源节点到任意一个目的节点的由至少一条链路组成的通道称为路径，例如，s-＞u-＞d1即为s到d1的路径。

在实际应用中，由于多种原因，链路可能会出现故障或者失效，如果源节点到目的节点只有一个路径，则链路失效时，路径也会失效，进而导致数据传输阻塞。为防止这种情况的出现，本领域技术人员采用源节点到目的节点的双路径方式的技术手段，即，源节点到目的节点存在一个正常工作的工作路径的同时，源节点到目的节点还存在一个备用的保护路径，保护路径中的链路与工作路径中的链路完全不同，当工作路径失效时，源节点可以通过保护路径将数据传输到目的节点。如图1所示，由实线组成的路径为工作路径，由虚线组成的路径为保护路径，正常情况下，s到d1的工作路径为s-＞u-＞d1，当工作路径失效时，由保护路径s-＞v-＞d1传输数据。

目前，存在多种技术方案可以实现为源节点到目的节点之间构建工作路径和保护路径，链路分离的双树保护方法即为其中的一种方案。这种方案的基本思想为，为每个组播请求先后构建一个工作树及一个保护树，工作树或保护树中的每个工作路径或保护路径均为源节点到对应目的节点的最短工作路径或保护路径，且工作树中的链路与保护树中的链路分离。如果工作树中任意一条链路失效，则数据可以转换到保护树中传输。

如图1所示，假设组播请求为s将要分别向d1、d2及d3传输数据，在链路已知的前提下，构建的工作树如图2A所示，工作树中分别包括s到d1、d2及d3的工作路径，构建的保护树如图2B所示，保护树中分别包括s到d1、d2及d3的保护路径，如果s到d1的工作路径失效，则s到d1的数据可以转换到保护树中的对应的保护路径传输。

链路分离的双树保护方法简单直观，算法复杂度比较低，但是一次性构建工作树会占用较多的网络资源，并且保护路径的链路不能与工作路径的链路重复，这种情况下，保护路径的选择余地非常小，以致构建保护树的成功几率较低，进而导致网络阻塞的概率较大。

如图3所示的组播数据传输示意图，假设组播请求为s将要分别向d1及d2传输数据，s-＞d1和s-＞d2的代价分别为1，d1-＞d2和d2-＞d1的代价分别为2，d2-＞u和u-＞d2的代价分别为3，d1-＞u和u-＞d1的代价分别为4，。使用链路分离的双树保护方法构建工作树时，由于s到d1、d2的代价最小的路径(即最短工作路径)分别为s-＞d1、s-＞d2，所以构建的工作树如图3A所示，但在构建保护树时，由于s-＞d1、s-＞d2已经作为工作路径而导致无法找到s到d1、d2的保护路径，进而无法构建保护树。

所以，链路分离的双树保护方法在构建工作树时占用较多的网络资源，以致构建保护树的成功几率较低，进而导致网络阻塞的概率较大。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题在于提供一种WDM光网络中组播保护方法及装置，以降低网络阻塞的概率。

本发明实施例提供的技术方案如下：

一种WDM光网络中组播保护方法，包括：

获得源节点到一个目的节点的工作路径；获得所述工作路径对应的保护路径；

重复上述步骤，直至获得源节点到所有目的节点的工作路径及对应的保护路径为止；

其中，如果已经获得至少一个工作路径，则所述获得源节点到一个目的节点的工作路径的过程包括：

从已获得的工作路径上的所有节点到所述目的节点的侯选工作路径中选择一个第二最短工作路径及第二最短工作路径的源节点；所述第二最短工作路径为已获得的工作路径上的所有节点到所述目的节点代价最小的侯选工作路径，所述第二最短工作路径的源节点是在已获得的工作路径上与所述目的节点具有最小代价的侯选工作路径的节点；

将所述第二最短工作路径与源节点到所述第二最短工作路径的源节点的工作路径组合作为源节点到所述目的节点的工作路径。

一种WDM光网络中组播保护装置，其特征在于包括：

路径获得单元，用于获得源节点到一个目的节点的工作路径，以及所述工作路径对应的保护路径；其中，如果已经获得至少一个工作路径，则所述获得源节点到一个目的节点的工作路径的过程包括：从已获得的工作路径上的所有节点到所述目的节点的侯选工作路径中选择一个第二最短工作路径及第二最短工作路径的源节点；所述第二最短工作路径为已获得的工作路径上的所有节点到所述目的节点代价最小的侯选工作路径，所述第二最短工作路径的源节点是在已获得的工作路径上与所述目的节点具有最小代价的侯选工作路径的节点；将所述第二最短工作路径与源节点到所述第二最短工作路径的源节点的工作路径组合作为源节点到所述目的节点的工作路径；

完成判断单元，用于确定源节点到所有目的节点的工作路径及对应的保护路径是否都已获得，若都已获得则结束操作，否则通知所述路径获得单元对组播业务中的未得到路径的目的节点进行操作。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

在本发明实施例中，每获得一个工作路径后，随即再获得工作路径对应的保护路径，这样就避免了先由所有的工作路径构建工作树而占用较多的网络资源、进而无法成功构建保护树的情况出现，所以采用本发明实施例可以降低网络阻塞的概率；

在本发明实施例中，尽量先选择最短路径作为工作路径或保护路径，这样可以保证选择的工作路径或保护路径的代价最小；

在本发明实施例中，尽量先选择配置有波长转换器和/或分光器的节点作为工作路径或保护路径上的节点，由于波长转换器和/或分光器具有转换波长资源或分光的作用，所以可以借助这样的节点选择后续的工作路径或保护路径，如果在选择工作路径或保护路径时，尽量少占用未在已获得的工作路径或保护路径上的节点，则可以为后续的工作路径或保护路径的选择提供较多的余地，所以，采用上述技术手段可以进一步提高成功构建工作树和保护树的几率，降低网络阻塞的概率；

由上述可知，在本发明实施例中，尽量先选择配置有波长转换器或分光器的节点作为工作路径或保护路径上的节点，如果后续的工作路径或保护路径的选择尽量占用这样的节点，则后续的未在已获得的工作路径或保护路径上的节点是否配置有波长转换器或分光器对成功构建工作树或保护树的影响会很小，因此，本发明的实施例可以应用在稀疏配置的条件下。

附图说明

图1为一个组播数据传输示意图；

图2A为使用链路分离的双树保护方法为图1所示的数据传输构建的工作树示意图；

图2B为使用链路分离的双树保护方法为图1所示的数据传输构建的保护树示意图；

图3为另一个组播数据传输示意图；

图3A为使用链路分离的双树保护方法为图3所示的数据传输构建的工作树示意图；

图4为本发明实施例的流程图；

图5A为使用本发明实施例为图3中的s到d1构建的工作树示意图；

图5B为使用本发明实施例为图3所示的数据传输构建的保护树示意图；

图5C为使用本发明实施例为图3所示的数据传输构建的工作树示意图；

图6A为一个网络物理拓扑图；

图6B为图6A的辅助图；

图7为本发明实施例用于仿真的网络拓扑图；

图8为分光器和波长转换器配置相同、目的节点数量不同的情况下的网络阻塞概率的仿真效果图；

图9为分光器数量不同情况下的网络阻塞概率的仿真效果图；

图10为波长转换器数量不同情况下的网络阻塞概率的仿真效果图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对本发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。要认识到，还有各种各样的可以取代本发明方案的同等方案或修改方案。

首先对本发明实施例的技术方案进行说明。图4为本发明实施例的流程图。如图4所示，本发明实施例提供的一种WDM光网络中组播保护方法，包括如下步骤：

S401：获得源节点到一个目的节点的工作路径。

由于是组播业务，所以目的节点可以有多个，先获得源节点到哪个目的节点的工作路径可以随机选择，也可以从源节点传输的数据最先到达的目的节点开始，获得源节点到这个目的节点的工作路径。

源节点到一个目的节点可能存在多个侯选工作路径，侯选工作路径是指源节点到这个目的节点的所有能够作为工作路径的路径，其包括源节点到这个目的节点的所有路径中还未被确定为保护路径的路径。在本实施例中，可以从源节点到这个目的节点的所有侯选工作路径中选择第一最短工作路径作为源节点到这个目的节点的工作路径，其中，第一最短工作路径是指源节点到这个目的节点的所有侯选工作路径中代价最小的工作路径，代价可以指源节点到这个目的节点的距离，还可以指传输单位业务量的代价。

如果获得源节点到一个目的节点的工作路径之前还没有获得任何一个源节点到其它目的节点的工作路径，则可以从源节点到这个目的节点的所有路径中选择一个最短路径作为源节点到这个目的节点的工作路径。如果获得源节点到一个目的节点的工作路径之前已经获得至少一个源节点到其它目的节点的工作路径，则可以计算已获得的工作路径上的所有节点到这个目的节点的侯选工作路径的代价，代价最小的侯选工作路径称为第二最短工作路径，在已获得的工作路径上与这个目的节点具有最小代价的侯选工作路径的节点称为第二最短工作路径的源节点，将源节点到这个第二最短工作路径的源节点的工作路径与第二最短工作路径的组合作为源节点到目的节点的工作路径。

另外，数据在光网络中以波长资源作为载体传输，并且每个波长资源只能传输源节点到一个目的节点的数据，但是，如果一个节点配置有波长转换器，则可以将从一个波长资源中接收的数据以另外一个波长资源继续传输，这样就会扩大源节点到目的节点的工作路径的选择范围。同样，如果一个节点配置有分光器，则可以将从一个波长资源中接收的数据以多路相同的波长资源传输，这样也会扩大源节点到目的节点的工作路径的选择范围。所以，源节点和/或第二最短工作路径的源节点可以配置有波长转换器和/或分光器，或者说，如果获得源节点到一个目的节点的工作路径之前已经获得至少一个源节点到其他目的节点的工作路径，则可以计算这个目的节点到已获得的工作路径上的所有配置有波长转换器和/或分光器的节点的侯选工作路径的代价，进而选择出最短工作路径。

如果首先选择一个第一最短工作路径作为源节点到一个目的节点的工作路径，则可以尽量少的占用网络资源，为后续获得对应的保护路径及后续获得工作路径及保护路径提供更多的选择余地，因而可以降低网络阻塞的概率。

如果选择的工作路径上的节点多数为配置有波长转换器和/或分光器的节点，则可以为后续的工作路径及保护路径的选择扩大选择范围，进一步降低网络阻塞的概率。

S402：获得所述工作路径对应的保护路径。

在本实施例中，每获得一个工作路径后，就计算工作路径对应的保护路径，对应的保护路径是指与工作路径具有相同的源节点及目的节点的路径，并且保护路径上的所有链路与工作路径上的所有链路分离。

源节点到一个目的节点可能存在多个侯选保护路径，侯选保护路径是指源节点到这个目的节点的所有能够作为保护路径的路径，其包括源节点到这个目的节点的未被确定为工作路径的所有路径。在本实施例中，可以从源节点到这个目的节点的所有侯选保护路径中选择第一最短保护路径作为源节点到这个目的节点的保护路径，其中，第一最短保护路径是指源节点到这个目的节点的所有侯选保护路径中代价最小的保护路径，代价可以指源节点到这个目的节点的距离，还可以指传输单位业务量的代价。

如果获得源节点到一个目的节点的保护路径之前已经获得至少一个源节点到其他目的节点的保护路径，则可以计算已获得的保护路径上的所有节点到这个目的节点的侯选保护路径的代价，代价最小的保护路径称为第二最短保护路径，在已获得的保护路径上与这个目的节点具有最小代价的侯选保护路径的节点称为第二最短保护路径的源节点，将源节点到这个第二最短保护路径的源节点的保护路径与这个第二最短保护路径的组合作为源节点到目的节点的保护路径。

另外，数据在光网络中以波长资源作为载体传输，并且每个波长资源只能传输源节点到一个目的节点的数据，但是，如果一个节点配置有波长转换器，则可以将从一个波长资源中接收的数据以另外一个波长资源继续传输，这样就会扩大源节点到目的节点的保护路径的选择范围。同样，如果一个节点配置有分光器，则可以将从一个波长资源中接收的数据以多路相同的波长资源传输，这样也会扩大源节点到目的节点的保护路径的选择范围。所以，源节点和/或第二最短保护路径的源节点可以配置有波长转换器和/或分光器，或者说，如果获得源节点到一个目的节点的保护路径之前已经获得至少一个源节点到其他目的节点的保护路径，则可以计算这个目的节点到已获得的保护路径上的所有配置有波长转换器和/或分光器的节点的侯选保护路径的代价，进而选择出最短保护路径。

如果首先选择一个第一最短保护路径作为源节点到一个目的节点的保护路径，则可以尽量少的占用网络资源，为后续获得工作路径或保护路径提供更多的选择余地，因而可以降低网络阻塞的概率。

如果选择的保护路径上的节点多数为配置有波长转换器和/或分光器的节点，则可以为后续的工作路径或保护路径的选择扩大选择范围，进一步降低网络阻塞的概率。

S403：获得源节点到其他目的节点的工作路径及对应的保护路径，直至将所有的工作路径及所有的保护路径分别构建成一个工作树及一个保护树为止。

由于是组播业务，所以目的节点可以有多个，这种情况下，获得的工作路径及保护路径的数量可以分别与目的节点的数量相同，但是，必须保证每获得一个工作路径后，就计算工作路径对应的保护路径，之后再获得源节点到另外一个目的节点的工作路径，以此类推，直至获得源节点到所有目的节点的工作路径和保护路径为止。另外，每获得一个工作路径后，就可将工作路径加入到之前获得的所有工作路径构建的工作树，同理，每获得一个保护路径后，就可将保护路径加入到之前获得的所有保护路径构建的保护树，直至所有的工作路径及所有的保护路径分别构建成一个工作树及保护树，其中，工作树及保护树以源节点为根节点，目的节点为叶子节点，工作路径及保护路径上的链路为边。在将工作路径或保护路径加入到工作树或保护树中时，如果工作路径或保护路径上的链路与已加入到工作树或保护树中的链路相同，则可以只将还没有加入到工作树或保护树中的链路加入到工作树或保护树中。

如果获得一个包含源节点到所有目的节点的工作路径的工作树并且获得一个包含源节点到所有目的节点的保护路径的保护树，则说明源节点到所有目的节点的保护路由构建完成，如果工作树上的任意一条链路失效而导致所在的工作路径失效，则可以将失效的工作路径上传输的数据转换到保护树中的对应的保护路径进行传输。

需要说明的是，本实施例中的所有工作路径上的链路与所有保护路径上的链路可以实现完全分离，即可以保证没有任何一条链路相同，这样可以保证因工作路径失效而导致不能传输的数据恢复传输。

现在以图3为例，对本发明实施例的方法进行说明。对于图3所示的组播数据传输可以采取下述步骤构建工作树及保护树：

首先选择s到d1的工作路径，在s到d1的所有路径中，选择s-＞d1这个最短路径作为s到d1的工作路径，以s为根节点，d1为叶子节点，s-＞d1的链路作为边，构建的工作树如图5A所示；

选择s到d1的保护路径，由于s-＞d1路径已作为工作路径，则在剩余的s到d1的路径中只有s-＞d2-＞d1的代价最小，所以将s-＞d2-＞d1作为s到d1的保护路径，以s为根节点，d2、d1为叶子节点，s-＞d2、d2-＞d1的链路作为边，构建的保护树如图5B所示；

以d1作为起点，选择d1到d2的工作路径，由于d1-＞d2的路径已作为保护路径，所以只有d1-＞u-＞d2作为d1到d2的工作路径，因此，s到d2的工作路径为s-＞d1-＞u-＞d2，将这个工作路径加入到图5A所示的工作树中，构建的新的工作树如图5C所示，至此，最后构建的工作树即为图5C所示的工作树；

选择s到d2的保护路径，由于s到d2已存在一个保护路径s-＞d2，所以最后构建的保护树即为图5B所示的保护树。

为实现本发明的实施例，可以采取如下算法：

首先对算法中涉及的符号和术语进行定义：

G(N，L)：给定的网络物理拓扑，其中，N为节点集，L为链路集，其中，每条链路为一根双向传输的光纤；

W：每根光纤上的波长资源数；

WC_j：节点j的波长转换器配置情况，如果节点j配置波长转换器，则WC_j为1，否则为0；

MC_j：节点j的分光器配置情况，如果节点j配置分光器，则MC_j为1，否则为0；

LG(N，E)：网络辅助图(auxiliary-graph)，其中N为辅助图的节点集，E为辅助图的边集，根据网络物理拓扑G(N，L)及节点波长转换器配置情况WC_j，辅助图LG(N，E)构造过程如下：

将网络物理拓扑G(N，L)复制W份，形成一个W层的分层网络；

对于配置波长转换器的节点，用权值为0的边连接各层对应的节点。例如，节点j配置波长转换器，且j点在各层对应的节点为j^λ(0≤λ≤W)，则用权值为0点的边连接j^λ1·j^λ2(0≤λ₁≠λ₂≤W)，如图6A及6B所示，图6A为网络物理拓扑，每条链路有两个波长，且网络中节点1和节点2配置波长转换器，则图6B为其辅助图；

{s，D}：组播业务请求，其中s为该组播业务的源节点，D为该组播业务的目的节点集；Φ表示空集；

T_w：工作树；

T_p：保护树；

V_w：工作树上可以分支的节点集，可以包括两类节点，一类是工作树上配置有分光器的节点，另一类是工作树上的枝叶节点；

V_p：保护树上可以分支的节点集，可以包括两类节点，一类是保护树上配置有分光器的节点，另一类是保护树上的枝叶节点；

N_w：工作树上的节点集。

N_p：保护树上的节点集。

D^*：目的节点D集中没有覆盖的节点集；

P_i，j：节点i到j之间的最短路径；

C_p：路径p的代价，可以为距离或者传输单位业务量的代价。

假设网络采用集中控制，根据组播业务动态的到达或离开网络，控制中心维护辅助图LG(N，E)，组播业务请求{s，D}到达网络后，进行如下步骤：

(1)初始化变量，D^*＝D，V_w＝{s}，V_p＝{s}，T_w＝Φ，T_p＝Φ，N_w＝{s}，N_p＝{s}；

(2)如果呼叫源节点s没有配置波长转换器，则用权值为0的边连接s点在辅助图LG(N，E)各层的对应节点，否则，转到(3)；

(3)如果D^*＝Φ，算法结束，否则，转到(4)；

(4)计算一对最短的链路分离的最短路径对p_d，m和p_d，n，其中，d∈D^*，m∈V_w，n∈V_p，对于给定d∈D^*，计算d到V_w和V_p链路分离的一对最短路过程如下：

计算d到V_w的最短路径p_d，m，如果d在T_w上，则

否则，先删除T_p上的所有链路，利用Dijkstra算法计算d到V_w的最短距离p_d，m；

计算d到V_p的最短路径p_d，n，如果d在T_p上，则

否则，先删除T_w和

上的所有链路，利用Dijkstra算法计算d到V_p的最短距离p_d，n；

(5)计算路径对p_d，m和p_d，n是否构成一个环，如果构成一个环，则会有两种情况：第一种情况是节点d配置有波长转换器，第二种情况是两个路径都是通过同一波长平面接入节点d；

(6)保存路径对p_d，m和p_d，n，将p_d，m和p_d，n上的所有节点分别放入N_w和N_p，将p_d，m和p_d，n上所有配置分光器的节点分别放入V_w和V_p，如果p_d，m和p_d，n构成一个环，则将p_d，m和p_d，n上所有配置分光器的节点分别放入V_p和V_w；

(7)将d从D^*中删除，转到(3)。

通过上述算法，就可以得到一个工作树及一个保护树。

上述算法借助了辅助图模型，这种模型可以在计算路由的同时解决波长分配问题。但是，在网络节点和波长资源数量比较多时，辅助图的规模就比较大，辅助图的节点数能够达到N²W²，其中N为网络节点数，W为波长资源数。如果不借助辅助图模型，则可以在网络物理拓扑上先计算路由，再进行波长分配的方法。如果波长分配不成功，则放弃次路由重新计算。

与一般光网络的路由计算问题相比，WDM光网络中存在如下特殊的约束：

(1)波长连续性约束(wavelength continuity constraint)：在该约束下，路径计算与波长选择密切相关，这种约束下的路由计算问题被称为RWA(Routing and Wavelength Assignment，路由和波长分配)问题，而相应的光树计算问题称为MC-RWA(Multicast RWA，组播路由和波长分配)问题；

(2)分光器件稀疏配置约束：稀疏配置是指WDM光网络中仅有部分节点可以充当组播树的分支节点，或者说，仅有部分节点配置波长转换器或分光器，这就使得光树的计算问题无法采用传统的基于Steiner Tree(施泰纳树，即求覆盖网络节点集合的一个子集的最佳生成子树)问题的解决方案。

上述两种约束是在构建组播路由时必须考虑的约束条件，当然，在研究光网络的组播保护路由问题时，不可避免的也要考虑这些约束条件。

本发明实施例在为源节点到目的节点选择工作路径或保护路径时，尽量使用配置有波长转换器或分光器的节点，这样可以为后续的路径选择提供更多的选择余地，所以本发明不但涉及到波长选择问题，还涉及到稀疏配置下的路由计算问题。

另外，组播保护可以分为动态保护和静态保护两种。静态保护要求对给定的一组组播请求，求出满足这些请求的路由和相应的资源配置方法，并且在任一单链路失效的情况下保证所有被影响的组播连接都可以实现100％的恢复。动态保护是针对一个组播请求，在建立其组播路由时预留足够的链路资源以确保单链路失效时的100％恢复。

对于静态保护给定的一组组播请求，可以先应用本发明的实施例，进行一个组播请求的路由计算，再应用本发明的实施例，进行另外一个组播请求的路由计算，以此类推，直至将所有的组播请求的保护路由计算完成为止。

为说明本发明实施例提供的方法可以降低网络阻塞的概率，针对本发明的实施例进行了相关的仿真实验。用于仿真的网络拓扑如图7所示，每条边为一根双向传输的光纤链路，边上的数值为该条边的代价，每条光纤链路上有16个波长资源。

仿真采用动态组播业务模型，到达网络的动态组播业务流服从泊松分布，即，两个前后组播业务到达网络的时间间隔服从负指数分布，每个组播业务的持续时间按照负指数分布。组播业务到达网络后，利用链路分离的双树保护方法和本发明实施例提供的方法计算该组播业务的组播保护路由。如果路由算法计算成功，则分配网络资源，直到呼叫结束后释放网络资源；如果算法失败，则呼叫阻塞。

本仿真主要是在相同网络配置和相同业务强度情况下，考察网络的阻塞概率以评价保护方法的性能。

首先考察的是，在分光器和波长转换器配置相同、目的节点数量不同的情况下的网络阻塞的概率。其中，网络有50％的节点(即7个节点)配置分光器，50％的节点(即7个节点)配置波长转换器。配置分光器的节点和配置波长转换器的节点随机分布。每一种分光器和波长转换器分别在不同目的节点数量情况下进行5万次呼叫，呼叫强度为20Erlang，取5次不同分布进行阻塞概率的平均，得到图8所示的仿真结果。图8中的实线表示链路分离的双树保护方法，虚线表示本发明实施例提供的方法，由图8可以看出，在目的节点数量相同的条件下，采用本发明实施例的方法的网络阻塞的概率比链路分离的双树保护方法的网络阻塞的概率低。

其次考察的是，分光器数量不同情况下的网络阻塞的概率。其中，网络有50％的节点配置波长转换器，分光器数量由0到14，波长转换器和分光器随机分布。每个组播呼叫的目的节点数量为3，并且目的节点随机分布。不同数量的分光器配置在波长转换器和分光器的随机分布情况下进行5万次呼叫，呼叫强度为20Erlang。取5次不同配置进行阻塞概率的平均，得到图9所示的仿真结果。图9中的实线表示链路分离的双树保护方法，虚线表示本发明实施例提供的方法，由图9可以看出，在分光器数量相同的条件下，采用本发明实施例的方法的网络阻塞的概率比链路分离的双树保护方法的网络阻塞的概率低。

再次考察的是，波长转换器数量不同情况下的网络阻塞的概率。其中，网络有50％的节点配置分光器，波长转换器的数量由0到14，波长转换器和分光器随机分布。每个组播呼叫的目的节点数量为3，并且目的节点随机分布。不同数量的分光器配置在波长转换器和分光器的随机分布情况下进行5万次呼叫，呼叫强度为20Erlang。取5次不同配置进行阻塞概率的平均，得到图10所示的仿真结果。图10中的实线表示链路分离的双树保护方法，虚线表示本发明实施例提供的方法，由图10可以看出，在波长转换器数量相同的条件下，采用本发明实施例的方法的网络阻塞的概率比链路分离的双树保护方法的网络阻塞的概率低。

由上述3个仿真结果可以看出，采用本发明实施例的方法的网络阻塞的概率相对于链路分离的双树保护方法的网络阻塞概率明显降低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种WDM光网络中组播保护方法，其特征在于包括：

2.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：如果之前还没有获得任何一个工作路径，则所述获得源节点到一个目的节点的工作路径的过程为：从所述源节点到所述目的节点的侯选工作路径中选择出的第一最短工作路径。

3.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：如果之前还没有获得任何一个保护路径，则所述获得所述工作路径对应的保护路径的过程为：从所述源节点到所述目的节点的侯选保护路径中选择出的第一最短保护路径。

4.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：所述源节点和/或第二最短工作路径的源节点配置有波长转换器和/或分光器。

5.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于如果已经获得至少一个保护路径，则所述获得所述工作路径对应的保护路径的过程包括：

从已获得的保护路径上的所有节点到所述目的节点的侯选保护路径中选择一个第二最短保护路径及第二最短保护路径的源节点；所述第二最短保护路径为已获得的保护路径上的所有节点到所述目的节点代价最小的侯选保护路径，所述第二最短保护路径的源节点是在已获得的保护路径上与所述目的节点具有最小代价的侯选保护路径的节点；

将所述第二最短保护路径与源节点到所述第二最短保护路径的源节点的保护路径组合作为源节点到所述目的节点的保护路径。

6.如权利要求5所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：所述源节点和/或第二最短保护路径的源节点配置有波长转换器和/或分光器。

7.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：所述获得所述工作路径对应的保护路径之后还包括：判断所述工作路径及对应的保护路径是否构成一个环，如果是，将所述对应的保护路径作为工作路径，将所述工作路径作为保护路径。

8.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：获得第一个工作路径后，进一步包括：构建工作树，之后每获得源节点到一个目的节点的工作路径后，将所获得的工作路径加入到所述工作树中。

9.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：获得第一个保护路径后，进一步包括：构建保护树，获得源节点到一个目的节点的保护路径后，将所获得的保护路径加入到所述保护树中。

10.如权利要求1所述的WDM光网络中组播保护方法，其特征在于：所述源节点到所有目的节点的工作路径上的链路，与源节点到所有目的节点的保护路径上的链路分离。

11.一种WDM光网络中组播保护装置，其特征在于包括：

12.如权利要求11所述的WDM光网络中组播保护装置，其特征在于：所述装置还包括：环路判断单元，用于确定所述路径获得单元获得的工作路径及对应的保护路径是否构成环，若是，将所述对应的保护路径作为工作路径，将所述工作路径作为保护路径。

13.如权利要求11所述的WDM光网络中组播保护装置，其特征在于：所述装置还包括：工作树创建维护单元，用于在所述路径获得单元获得工作路径后，根据所述工作路径创建工作树，或将所述工作路径加入到所述工作树。

14.如权利要求11或13所述的WDM光网络中组播保护装置，其特征在于：所述装置还包括：保护树创建维护单元，用于在所述路径获得单元获得保护路径后，根据所述保护路径创建保护树，或将所述保护路径加入到所述保护树。

15.如权利要求11所述的WDM光网络中组播保护装置，其特征在于：所述装置位于网络的节点内，所述节点内还包括波长转换器和/或分光器。