CN102201993A - 一种跨域工作路径及其保护路径的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨域工作路径及其保护路径的计算方法，通过对当前的标准PCE通信协议扩展，并依据定义的特定入口边界节点对，在标准PCE通信协议增加了路径对(Path Pair)对象，把计算出的路径对添加到路径响应消息中对应路径对ID下，然后再与上游域的路径拓扑进行组合、计算和添加，最终得到一组路径代价和最小的不相交路径对，并将其中的一条路径作为工作路径，另外一条路径作为保护路径。为适用于不同域，在本发明中，还增加了虚节点和虚链路，以保证计算出的不相交路径对是分别来自不同的确定的网络域序列。本发明适用于装置了PCE的自动交换光网络、多协议标签交换网、流量工程扩展的多协议标签交换网等。

Description

一种跨域工作路径及其保护路径的计算方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种通过路径计算单元(Path Computation Element，PCE)来计算多域网络中跨域工作路径及其保护路径的方法。

背景技术

随着网络中承载的业务量越来越大，电信运营商需要为一些重要业务提供可靠性保障。为满足可靠性需求，对业务的传输路径进行端到端的保护是当前常用的一种方法。端到端路径保护方法是在业务开始传输前，为传输业务的路径，即工作路径配置一条保护路径，当工作路径因发生故障而中断时，可以利用其保护路径进行业务传输，从而保证业务传输的可靠性。

为避免某一处故障导致工作路径和其保护路径同时中断，这工作路径及其保护路径应当是资源分离的，即工作路径和保护路径不能共享除源、目的节点之外的网络资源，如节点，链路等，这样的两条路径称为两条不相交路径或者一组不相交路径对。因此，端到端路径保护的核心是为工作路径计算出一条与其不相交的保护路径。

传统的端到端的保护路径是在全网络拓扑中计算得到的，但是，随着运营商网络规模的不断扩大，运营商根据管理需要、路由策略等因素把所属的网络划分为多个网络子域。这种分域方式使得各网络子域的拓扑相互隔离，各个子域只有本域的拓扑信息，不能获得其他域的拓扑信息，各子域都无法得到全网拓扑，所以传统的以全网拓扑为前提的保护路径计算方法不适用于多域网络环境。在多域网络环境下，端到端的保护路径是跨域的，需要新的能适应多域网络的跨域工作路径及其保护路径的计算方法。

当前，国际标准组织IETF(Internet Engineering Task Force，联网工程任务组)建议在多域网络中使用路径计算单元(Path Computation Element，PCE)来进行路径计算。在装置了PCE的多域网络中，PCE之间可以交换各种路由信息，从而可以在无法获得全网拓扑信息的情况下实现跨域路径的计算。目前，一些基于PCE的端到端的跨域工作路径及其保护路径的计算方案已经被提出，这些方案能有效地解决跨域工作路径及其保护路径计算的问题。但是，这些方案都是以工作路径和保护路径跨越相同的网络域为前提，如图1所示。这些方案有很大的局限性，在目前的实际网络中，网络子域之间的边界节点的数目较少，当要求工作路径和保护路径仅能跨越相同的网络域时，可能无法获得与工作路径不相交的保护路径。特别是当各个网络子域间只通过一个边界节点相互连接时，不可能为工作路径找到一条不相交的端到端的保护路径。此时，保护路径应该从其他域中获得，即工作路径和保护路径应当即能跨越相同的网络域，也能跨越不同的网络域，如图2所示。在如图2的这种情况中解决跨域保护路径的计算问题更具有实际意义。但是，目前还缺乏在工作路径及其保护路径跨域不同域时，如何通过PCE计算出跨域工作路径及其保护路径的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于IETF提出的标准PCE通信协议的、适用于跨越相同域或不同域的跨域工作路径及其保护路径的计算方法。

为实现上述目的，本发明跨域工作路径及其保护路径的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定源节点和目的节点，确定两条不相交路径将要经过的网络域序列；

(2)、源域的PCE生成两条相关联的、分别包含要经过网络域序列信息的路径请求消息，并把路径请求消息分别沿着确定的网络域序列方向转发到下游；所述的相关联是指彼此包含对方的路径请求消息ID并且包含相同的源、目的地址；

(3)、域PCE判断接收到的路径请求消息的目的节点是否为本域，如果是，则此域PCE为目的域PCE，转到步骤(5)；否则此域PCE为中间域PCE，转到步骤(4)；

(4)、中间域PCE接收到路径请求消息后，复制并保存此路径请求消息的副本，然后把路径请求消息沿着它的网络域序列方向转发到下游域PCE，回到步骤3；

(5)、目的域PCE接收到两条相关联的路径请求消息后，为每个路径请求消息都生成一个相对应的路径响应消息；

目的域PCE首先在本域内进行路径计算，分别计算每组特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对，并为每组路径对设置一路径对ID；然后把计算出的最短不相交路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，如果上游域相同，添加时，两条路径可任意分别添加到两条路径请求消息中；最后把路径响应消息沿着各自域序列的反方向发送至上游域PCE；

所述的特定入口边界节点对是指这样的两个入口边界节点，与它们相连接的上游域分别属于确定的两条不相交路径将要经过的网络域序列；

(6)、接收到路径响应消息的域PCE判断路径响应消息是否到达源域，如果则此域PCE为源域PCE，转到步骤(8)；否则此域PCE为中间PCE，转到步骤(7)；

(7)、中间域PCE接收到路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，把计算出的路径对的路径分别添加到相应的路径响应消息中，把路径响应消息沿着各自的网络域序列方向发送到上游域PCE，然后返回步骤(6)；

步骤(7)所述的最短不相交路径对计算和路径对的路径分别添加到相应的路径响应消息为：

7.1)、中间域PCE依据接收到的路径响应消息，查看复制并保存的路径请求消息中是否有相关联的路径请求消息，如果有，则两条不相交路径都经过本域，则转到步骤7.3)，如果没有，则两条不相交路径中只有一条经过本域，转到步骤7.2)；

7.2)、首先，中间域PCE提取路径响应消息中各路径对ID下的路径，每一路径对ID下的路径与本域的拓扑进行一次组合；然后在每一组合拓扑中，计算所有入口边界节点到目的节点的最短路径；最后，把每次组合得到的所有入口边界节点到目的节点的最短路径添加到路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束；

7.3)、中间域PCE等待相关联的路径请求消息到达，当相关联路径请求消息到达后，首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合；然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)；

(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路：首先在组合拓扑中断开各出口边界节点和入口边界节点的连接，然后把处于同一个下游域的入口边界节点全部连接到一个新增的节点，新增节点不对应网络场景中的任何物理设备，为虚节点，连接入口边界节点和虚拟节点的链路是虚拟的，为虚链路，其代价都为0；最后把在断开连接前与入口边界节点相连接的出口边界节点也连接的相同的虚节点上，链路为虚链路，其代价也都为0；

(b)、在组合拓扑中，计算所有特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对；

重复提取其它同一路径对ID下的路径、组合和计算，得到多组所有特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对，最后，从每一组特定入口边界节点对对应的多组不相交路径对中选取一组路径代价和最小的路径对，为每组特定入口边界节点对对应的路径代价和最小的路径对分配一个路径对ID，然后将每组路径代价和最小的路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在分配的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束；

(8)、源域PCE接收到两条相关联的路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对，选出一组路径代价和最小的不相交路径对，并将其中的一条路径作为工作路径，另外一条路径作为保护路径；

步骤(8)所述的最短不相交路径对计算为：

首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合；然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)；

(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路，方法与步骤7.3)的步骤(a)相同；

(b)、在组合拓扑中，计算源节点到目的节点的最短不相交路径对；

重复提取其它同一路径对ID下的路径、组合和计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明跨域工作路径及其保护路径的计算方法通过对当前的标准PCE通信协议扩展，并依据定义的特定入口边界节点对，在标准PCE通信协议增加了路径对(Path Pair)对象，把计算出的路径对添加到路径响应消息中对应路径对ID下，然后再与上游域的路径拓扑进行组合、计算和添加，最终得到一组路径代价和最小的不相交路径对，并将其中的一条路径作为工作路径，另外一条路径作为保护路径。为适用于不同域，在本发明中，还增加了虚节点和虚链路，以保证计算出的不相交路径对在这种情况下，是分别来自不同的确定的网络域序列。

与现有工作路径和保护路径的计算方法相比，本发明的方法避免了必须获得全网络拓扑的限制，并且工作路径和保护路径可以跨越不同的域。在计算中，工作路径和保护路径是联立计算的，因此，只要端到端的跨域保护路径存在，就一定能够找到这样的一条保护路径，提高了获得保护路径的可能性，可以为网络中的重要业务提供端到端的跨域保护。

本发明用来解决当工作路径和保护路径跨域不同域时，为工作路径计算跨域保护路径的问题，但是当工作路径和保护路径跨域相同域时，本方法也同样适用。本发明适用于装置了PCE的自动交换光网络、多协议标签交换网、流量工程扩展的多协议标签交换网等。

附图说明

图1是工作路径和保护路径跨域相同网络域序列时的示意图；

图2是工作路径和保护路径跨域不同网络域序列时的示意图；

图3是本发明跨域工作路径及其保护路径的计算方法具体实施流程图；

图4是本发明一实例网络场景图

图5是图4所示网络场景中的路径请求消息格式及路径图；

图6是图4所示网络场景中的路径响应消息格式及路径图；

图7是特定入口边界点对与路径对计算关系图；

图8本发明中中间PCE路径对计算和添加过程的实施例流程图；

图9是图4所示网络场景中域3的拓扑组合过程示意图；

图9是图4所示网络场景中域5的拓扑组合过程示意图；

图9是图4所示网络场景中域2的拓扑组合过程示意图；

图12是图4所示网络场景中域2的虚节点和虚链路添加过程示意图；

图13是图4所示网络场景中域1的拓扑组合及路径计算过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图3是本发明所述方法实施例流程图。为了方便本领域技术的人员对本发明的理解，同时用一个具体的实例网络场景来说明把本发明，如图4所示。图4是一个多域网络场景，共有6个域，每个域中各有一个PCE负责路径计算。为了突出本发明的跨域路径计算特点，除源节点S和目的节点D外，把各域的内部节点略去，网络场景中只有边界节点BN1-BN24。本发明的任务就是在源、目的节点对(S，D)之间计算出两条跨越多个域的工作路径和保护路径。

在步骤(1)，确定源节点和目的节点，确定两条不相交路径将要经过的网络域序列。其中，网络域序列可由客户或者运营商指定，关于如何选择网络域序列的问题则不在本发明讨论范围内。

所谓网络域序列是指一条路径要经过的所有域以及经过这些域的次序。在网络域序列中，源节点所在的域为源域，目的节点所在的域为目的域，其余域为中间域，并且在相邻的两个域中，靠近源域的一个称为另一个的上游域，反之称为下游域。在网络域序列确定后，从源节点到目的节点的方向上，每个域的入口边界节点和出口边界节点也就确定，即在每个域中，与上游域相连的边界节点为入口边界节点，与下游域相连的边界节点为出口边界节点。在图4的网络场景中，假设运营商确定了两个网络域序列：网络域序列1，即域1、域2、域3、域5、域6，网络域序列2，即域1、域3、域4、域5、域6，两条不相交路径将分别经过这两个网络域序列，其中，源节点S所在的域为源域，即域1，目的节点D所在的域为目的域，即域6，其余域为中间域，包括域2、域3、域4、域5，并且，域1是域2的上游域，域2是域1的下游域，其他相邻域之间关系依次类推。在源节点S到目的节点D的方向上，节点BN1、BN2、BN5、BN6、BN7、BN8、BN13、BN14、BN15、BN16、BN21和BN22为各域的出口边界节点，节点BN3、BN4、BN9、BN10、BN11、BN12、BN17、BN18、BN19、BN20、BN23和BN24为各域的入口边界节点。

在步骤(2)，源域PCE生成两条相关联的、分别包含要经过网络域序列信息的路径请求消息，并把路径请求消息分别沿着确定的网络域序列方向转发到下游；所述的相关联是指彼此包含对方的路径请求消息ID并且包含相同的源、目的地址。

现有的标准PCE通信协议中已定义了路径请求消息的具体格式，路径请求消息是由各种对象组成的，每种对象包含着某种类型的信息。如图5所示，为实施本发明的方案，路径请求消息中应该至少包含<Request Parameter对象，SVEC对象，END-POINTS对象，Metric对象>。Request Parameter对象中包含路径请求消息的ID信息，路径请求消息ID为某个整数，每个路径请求消息用唯一的一个ID号来标识；SVEC对象包含相关联的两个路径请求消息ID，通过查看SVEC对象中路径请求消息ID的可以获知相互关联的路径请求消息；END-POINTS对象包含源、目的节点的地址；Metric对象包含该路径请求消息所要经过的网络域序列。

源域PCE将分别沿着路径请求消息各自的域序列方向，转发路径请求消息至下游域PCE。所谓路径请求消息的域序列方向，是指路径请求消息从源域到目的域将要依次经过的域序列的方向。由于两条不相交路径的各自域序列已经在步骤(1)中确定，所以为此生成的两个相关联的路径请求消息各自要经过的域就确定下来。

在图4网络场景中，PCE1，即源源PCE将执行到此步骤，为经过域序列1的路径生成路径请求消息1，为经过域序列2的路径生成路径请求消息2，具体格式见图5(a)、(b)所示。因为这两个路径请求消息是相关联的，因此在SVEC对象中包含了路径请求消息1、2的ID。路径请求消息1的域序列方向是依次经过域1-域2-域3-域5-域6，路径请求消息2的域序列方向是依次经过域1-域2-域4-域5-域6。路径请求消息1和路径请求消息2将沿着各自的域序列发送至下游域，即域2，见图5所示的A。

在步骤3，域PCE判断接收到的路径请求消息的目的节点是否为本域，如果是，则此域PCE为目的域PCE，转到步骤(5)；否则此域PCE为中间域PCE，转到步骤(4)。

在本步骤中，域PCE查看接收到的路径请求消息中的END-POINTS对象中的目的节点地址是否在本域中，若是，则路径请求消息到达目的域，否则为没有到达。

在图4网络场景中，域PCE2-PCE6将执行到此步骤。在域2中，域PCE2接收到路径请求消息1或路径请求消息2后，查看END-POINTS对象中的目的节点D的地址，发现目的节点D不在本域中，则域PCE2为中间域PCE；同理域PCE3、PCE4和PCE5也为中间域PCE，转到步骤(4)。PCE6接收到路径请求消息1或路径请求消息2后，查看到目的节点D在本域中，所以域PCE6为目的域PCE，下一步骤将直接进入步骤(5)。

在步骤(4)，中间域PCE接收到路径请求消息后，复制并保存此路径请求消息的副本，然后把路径请求消息沿着它的网络域序列方向转发到下游域PCE，回到步骤3。在本步骤中，转发路径请求消息的中间域PCE将复制并保存此路径请求消息的副本，在整个路径计算过程结束后才将副本丢弃。

在图4网络场景中，域2、域3、域4、域5将执行到此步骤。域2的PCE2复制并保存路径请求消息1和路径请求消息2的副本，并将路径请求消息1沿着它的网络域序列，即域序列1方向转发到下游域PCE，即域PCE3，见图5所示的B，将路径请求下行2沿着它的网络域序列，即域序列2方向转发到下游域PCE，即域PCE4，见图5所示的C。

域3的PCE3复制并保存路径请求消息1的副本，并将路径请求消息1它的网络域序列，即域序列1方向转发到下游域PCE，即域PCE5，见图5所示的D；域4的PCE4复制并保存路径请求消息2的副本，并将路径请求消息2它的网络域序列，即域序列2方向转发到下游域PCE，即域PCE5，见图5所示的E。

域5的PCE5接收到路径请求消息1或2后，复制并保存路径请求消息1或路径请求消息2的副本，并将路径请求消息1或2沿着它们各自的网络域序例方向转发到下游域PCE，在本实例中，都为域PCE6，见图5所示的F。

在步骤(5)，目的域PCE接收到两条相关联的路径请求消息后，为每个路径请求消息都生成一个相对应的路径响应消息；

目的域PCE首先在本域内进行路径计算，分别计算每组特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对，并为每组路径对设置一路径对ID；然后把计算出的最短不相交路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，如果上游域相同，添加时，两条路径可任意分别添加到两条路径请求消息中；最后把路径响应消息沿着各自域序列的反方向发送至上游域PCE；

所述的特定入口边界节点对是指这样的两个入口边界节点，与它们相连接的上游域分别属于确定的两条不相交路径将要经过的网络域序列；

路径响应消息与路径请求消息是一一对应的，为两个相关联的路径请求消息生成的两个路径响应消息也是相关联的。从前面的所述可知，每个路径请求消息都沿着它的域序列方向到达目的域，但是与它相对应的路径响应消息将沿着路径请求消息的域序列方向的反方向到达源域，因此路径响应消息和相对应的路径请求消息的传递方向是相反的，是从目的域到达源域的方向。

路径响应消息的具体格式采用现有的标准PCE通信协议中的定义，路径响应消息也是由各种对象组成的，至少包括<Request Parameter对象，ERO对象，Metric对象>。

在路径响应消息中，Request Parameter对象是从对应的路径请求消息中的Request Parameter对象复制而来，因此路径响应消息中Request Parameter对象中包含的是相对应的路径请求消息的ID，通过这种方式，可以使路径响应消息与路径请求消息一一对应。PCE查看路径响应消息中的路径请求消息的ID，就能获知相对应的路径请求消息。一个路径响应消息可以包含多个ERO对象，其中一个ERO对象只包含一条路径和这条路径经过的节点。Metric对象包含该条路径的代价，一个ERO对象后面接着是一个Metric对象，表示这个ERO对象中的路径的代价是Metric对象的值。路径响应消息中同样含有网络域序列，与其对应的路径请求消息中的网络域序列相同，为了简化说明，在图6中，并未画出。

我们的最终目的是为工作路径和保护路径找到两条不相交的路径，并且工作路径和保护路径各有自己所要经过的域序列，所以在目的PCE的路径计算过程中，需要在两个域序列上分别挑选一个入口边界节点并计算这一对入口边界节点到目的节点的最短不相交路径对，这里可采用常用的Suurballe算法，Bhandari算法等最短不相交路径对算法。为了更清晰明确地表达这个意思，本发明提出了“特定入口边界节点对”的概念。

所谓特定入口边界节点对是指与这两个入口边界节点相连接的上游域要分别属于相互关联的一对工作路径和保护路径的域序列。如图4所示的网络场景中，域5中的4个入口边界节点可以组合成6组入口边界节点对：<BN17，BN18>，<BN17，BN19>，<BN17，BN20>，<BN18，BN19>，<BN18，BN20>，<BN19，BN20>。其中，与<BN17，BN18>相连接的两个上游域是域3，但是域3只属于域序列1(域1，域2，域3，域5，域6)，因此<BN17，BN18>不是特定入口边界节点对；与<BN17，BN19>相连接的两个上游域为域3、域4，域3属于域序列1(域1，域2，域3，域5，域6)，域4属于域序列2(域1，域2，域4，域5，域6)，因此<BN17，BN19>是特定入口边界节点对。同理，<BN19，BN20>不是特定入口边界节点对，而<BN17，BN20>，<BN18，BN19>，<BN18，BN20>是特定入口边界节点对。在域6中，与入口边界节点对<BN23，BN24>相连接的两个上游域是域5，域5既属于域序列1，也属于域序列2，因此<BN23，BN24>为特定入口边界节点对。同样地，在域2中，<BN3，BN4>的也是特定入口边界节点对，在域3、域4中，则没有这种特定入口边界节点对。

在计算完成后，目的域PCE还需把计算出的路径分别添加到相应的路径响应消息中。一般地，路径与路径响应消息是多对一的关系，即一个路径响应消息可以与多条路径对应，为每组路径对设置一路径对ID；然后把计算出的最短不相交路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下。特殊情况下，若与某路径的源节点的相连接的上游域，恰好两个相关联路径响应消息都要被发送到此域，此时，这条路径任意对应于这两个路径响应消息中的一个，且只能对应于一个路径响应消息。此外，若两条路径是某特定入口边界节点对到目的节点的不相交路径对，则这两条路径不能对应于同一个路径响应消息，即当其中一条路径与某个路径响应消息对应时，另一条路径则必须同此路径响应消息相关联的路径响应消息相对应。当目的域PCE把路径添加至相对应的路径响应消息后，就把路径响应消息沿着各自的域序列反方向发送至上游PCE。

此外，在某些域中特定入口边界节点对会有多个，从而计算出的路径信息会有多对，为了区分这些路径对，本发明提出一种新的路径信息：路径对ID，即为每对相互关联的路径分配一个ID，路径对ID可以设置成整数形式。如图在7(a)所示的网络场景中，假设目的域有3个节点A、B、C都是入口边界节点，节点D为目的节点，并且入口边界节点对<A，B>，<A，C>，<B，C>都为这个域的特定入口边界节点对。目的PCE将分别以这三组特定入口边界节点对为源节点，计算到目的节点D的最短不相交路径对，最后能得到3组不相交路径对，为<A-D，B-D>，<A-D，C-D>，<B-D，C-D>，各路径的代价都为1。这3对不相交路径对共6条路径将被添加至各自相对应的路径响应消息中，不相交路径对中的两个路径将被分开，各自对应与两个相关联的路径响应消息。这样，每个路径响应消息将被添加进3条路径，并且分别与另一个相关联路径响应消息中的3条路径中的某条不相交。因此，我们对每条路径分配一个ID，并且不相交路径对中的两条路径分配一个相同的路径对ID，如图7(b)所示。通过这种方式，其他域的PCE就可以在两个相关联路径响应消息中识别出哪两条路径是相对应的工作路径和保护路径，从而避免相交。即若两个条路径的路径对ID相同，并且位于不同的路径响应消息，则这两条路径是不能相交(不相交路径对)。因此除了路径经过的节点信息，路径代价信息，每条路径的路径对ID信息也需要被添加到路径响应消息中，如图7(c)所示。在本发明中，提出的一种新的Path Pair对象，用来包含路径对ID信息。因此本发明中路径响应消息的具体格式应至少包括<Request Parameter对象，ERO对象，Metric对象，Path Pair对象>。

在图4网络场景中，域6，即目的域将执行到此步骤。在域6中，域PCE6为路径请求消息1生成对应的路径响应消息1，路径请求消息2生成对应的路径响应消息2。前面提到过，<BN23，BN24>为特定入口边界节点对，因此域PCE6将计算从<BN23，BN24>到目的节点D的最短不相交路径最。很显然，域PCE6通过常用最短不相交路径对算法，如Suurballe算法能计算出一组最短不相交路径对<BN23-D，BN24-D>，其中，路径BN23-D的代价为1，路径BN24-D的代价为1。路径BN23-D的源节点为入口边界节点BN23，路径BN24-D的源节点分BN24，BN23和BN24都连接到同一个上游域，即域5。同时，路径响应消息1和路径响应消息2正好都要被发往域5，因此，这两条路径能和路径响应消息1和路径响应消息2中的任意一个相对应，由于这两条路径是不相交路径对，因此一个路径请求消息中只能有一条路径。这里假设路径BN23-D添加在路径响应消息1，BN24-D添加在路径响应消息2，域PCE6生成的路径响应消息1和2的具体格式见图6(c)所示。然后，PCE6将沿着路径响应消息1的域序列方向，依次经过域6-域5-域3-域2-域1和路径响应消息2的域序列方向，依次经过域6-域5-域4-域2-域1，把这两个消息发往域5，见图6的G。

在步骤6，接收到路径响应消息的域PCE判断路径响应消息是否到达源域，如果则此域PCE为源域PCE，转到步骤(8)；否则此域PCE为中间PCE，转到步骤(7)。

在本步骤中，域PCE查看与此路径响应消息相对应的路径请求消息中的END-POINTS对象中的源节点地址是否在本域中，若是，则路径响应消息到达源域，否则为没有到达源域。在图4网络场景中，域5的PCE5将会执行到此步骤。在域5中，PCE5接收到路径响应消息1后，查看与之相对应的路径请求消息1的END-POINTS对象中的源节点S的地址，发现源节点S不在本域中，则PCE5为中间PCE。同理可得，PCE2、PCE3、PCE4也为中间PCE。PCE1接收到路径请求消息1或路径请求消息2后，查看到节点S在本域中，则PCE1为源PCE。

在步骤7，中间域PCE接收到路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，把计算出的路径对的路径分别添加到相应的路径响应消息中，把路径响应消息沿着各自的网络域序列方向发送到上游域PCE，见图6的H～L，然后返回步骤(6)。

图8是本步骤所述中间PCE的计算过程的实施例流程图。按照图8，

在步骤7.1)、中间域PCE依据接收到的路径响应消息，查看复制并保存的路径请求消息中是否有相关联的路径请求消息，如果有，则两条不相交路径都经过本域，则转到步骤7.3)，如果没有，则两条不相交路径中只有一条经过本域，转到步骤7.2)。

在本步骤中，中间域PCE可以通过以下步骤来进行判断：首先查看路径响应消息中Request Parameter对象包含的路径请求消息ID；然后依次查找该中间域复制并保存的路径请求消息的SVEC对象，如果有两个路径请求消息的SVEC对象里面都包含此路径请求消息ID，则表明路径请求消息中有相关联的路径请求消息，两条不相交路径是都经过本域，如果只找出一个，则没有相关联的路径请求消息，两条不相交路径中只有一条经过本域。

在图4网络场景中，所有中间域PCE都将会执行到此步骤。在域5中，假设PCE5接收到来自域6的路径响应消息1，域PCE5首先查看到路径响应消息1中的路径请求消息ID＝1；然后在域PCE5复制并保存的路径请求消息中的SVEC对象里查找包含路径请求消息ID＝1的路径请求消息，结果能查到两个路径请求消息：路径请求消息1和路径请求消息2，如图5所示；域PCE5能判断出两条不相交路径都经过域5。同样地。通过执行相同的过程，PCE3和PCE4能判断出两条不相交路径中只有一条经过域3、域4，PCE2能判断出两条不相交路径都经过域2。

在步骤7.2)，首先，中间域PCE提取路径响应消息中各路径对ID下的路径，每一路径对ID下的路径与本域的拓扑进行一次组合。

在本步骤中，通过步骤7.1)的判断后，两条不相交路径(只有一条经过本域。域PCE通过查看路径响应消息中的ERO对象得到路径经过的节点信息，通过查看Metric对象得到路径的代价信息，通过查看Path Pair对象得到路径对ID。由于此域中没有与之相关联的路径响应消息，每个路径对ID中的路径不用考虑是否与其他路径相交，所以在这个步骤中不存在对路径对ID的操作。PCE把每条路径与本域的拓扑组合，这样可能会形成多个组合拓扑。组合方式为：每条路径都能表示成若干点和线连接而成的一个线性拓扑，点表示节点，线表示节点间链路。每条路径的源节点都是下游域的一个入口边界节点，它与本域中的一个出口边界节点相连接；然后在线性路径拓扑中的找出表示这个入口边界节点的点，在域内拓扑中找出表示这个出口边界节点的点；最后在组合拓扑中，将这两个点相连接，连接两者的线为域间链路。

在图4网络场景中，域3、域4将执行到此步骤。域3的拓扑如图9(a)所示。在域3中，域PCE3从接收到路径响应消息1，如图6的(d)中提取各路径对ID下的路径，即路径对ID1下的路径BN17-BN22-BN23-D以及路径对ID2下的路径BN18-BN22-BN23-D，分别形成路径拓扑。路径拓扑可以通过把路径的中间节点略去的方式来简化路径拓扑，这种方式并不影响路径计算的最终结果简化路径拓扑只保留路径的源节点和目的节点，源节点和目的节点之间用一条链路直接相连接，链路代价等于Metric对象中的路径代价值，如图9(b)所示。由于路径消息中的两条路径的路径对ID不同，因此把这两条路径分别同域3的拓扑组合，域3的拓扑如图9(a)所示。由于在图4所示场景中，域3的出口边界节点是同域5的入口边界节点相连接的，因此在组合拓扑中BN16与BN17也相连接，同理，在另外一个组合拓扑中BN15与BN18相连接。这样得到两个组合拓扑，如图9(c)所示。在域4中，域PCE4也将执行如上所示的过程，也能得到两个组合拓扑。

然后在每一组合拓扑中，计算所有入口边界节点到目的节点的最短路径。

在本步骤中，PCE可以通过常用的最短路径算法，如Ddijkstra算法进行路径计算。在图4网络场景中，域3、域4将执行到此步骤。在域3中，域PCE3生成了两个组合拓扑：路径对ID＝1的路径与域3组合得到组合拓扑1和路径对ID＝2的路径与域3组合得到组合拓扑2，如图9(c)所示。域PCE3将分别在这两个组合拓扑中进行路径计算。在组合拓扑1中，域PCE3将计算BN9到达目地节点D的最短路径，得到路径BN9-BN16-BN17-D和；计算BN10到达目地节点D的最短路径，得到路径BN10-BN17-BN18-D。域PCE3再把简化路径段BN17-D还原，得到两条完整的路径：路径BN9-BN16-BN17-BN22-BN23-D，路径代价为5；路径BN10-BN16-BN17-BN22-BN23-D，路径代价为5。由于路径段BN17-BN22-BN23-D的路径对ID是1，所以这两条路径的路径对ID都为1。在组合拓扑2中，如图4所示，入口边界节点BN9没有能到达目的节点D的路径，BN10为入口边界节点，在本域中进行路径计算时只能作为源节点，不能作为中间节点。虽然组合拓扑2中可以计算出BN9-BN16-BN10-BN15-BN18-D这样一条路径，但是BN10成为这条路径的中间节点，因此这条路径是不可行的，因此只获得一条最短路径：路径BN10-BN15-BN18-BN22-BN23-D，路径对ID为2，代价为5。另外，在域4中，域PCE4也将执行如上所述的过程。

最后，把每次组合得到的所有入口边界节点到目的节点的最短路径添加到路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束。计算出的路径节点都存放在ERO对象中，路径代价存放在Metric对象中，路径对ID存放在Path Pair对象中。通过步骤7.1)的判断，两个相关联的路径响应消息中只有一个能到达本域，因此所有路径信息只需都添加到此路径响应消息。在图4网络场景中，域3、域4将执行到此步骤，在域3中，域PCE3把计算得到的路径信息添加到路径响应消息1，见图6(f)。在域4中，PCE4把计算得到的路径信息添加到路径响应消息2，见图6(g)。

7.3)、中间域PCE等待相关联的路径请求消息到达。

在本步骤中，当两个相关联路径响应消息中的一个首先到达中间域PCE后，中间域PCE首先查看这个路径响应消息中的Request Parameter对象的路径请求消息ID；然后查看包含此路径请求消息ID的路径请求消息，即这个路径响应消息相对应的路径请求消息；最后查看这个路径请求消息中的SVEC对象，可以获知另一个相关联的路径请求消息ID。当PCE接收到有含有这个路径请求消息ID的路径响应消息时，表示这两个相关联的路径响应消息，即为两个相关联路径请求消息生成的两个路径响应消息都到达本域，就可以执行下一个步骤。在图4网络场景中，域2、域5都将执行到此步骤。在这两个域中，当路径响应消息1和路径响应消息2都到达时，PCE才能执行下一个步。

当相关联路径请求消息到达后，首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合。

在图4网络场景中，域5、域2将会执行到此步骤。在域5中，PCE5将在相关联的路径请求1和路径请求2中分别提取出路径BN23-D、BN24-D，根据具有相同路径对ID的路径被划分为同一组的原则，这两条路径被划分为同一组，同时同域5的拓扑进行组合。提取出的路径对ID＝1的两条路径的形成拓扑见图10(a)，域5的拓扑见图10(b)，形成的组合拓扑见图10(c)。

在域2中，域PCE2将在相关联的路径请求1和路径请求2中提取出路径，根据具有相同路径对ID的路径被划分为同一组的原则，两个路径请求消息中的所有路径将被划分为2组，见图11(a)，域2的拓扑见图11(b)，形成的两个组合拓扑见图11(c)。

然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)。

中间域PCE在保存的路径请求消息中找出与这两个路径响应消息相对应的两个相关联的路径请求消息，并查看这两个路径请求消息是否被发送至两个不同的下游域，如果是，此这两个路径响应消息是来自同一个下游域，如果不是，则来自不同的下游域。

在图4网络场景中，域2、域5将会执行到此步骤。在域2中，PCE2通过查找发现路径请求消息1和路径请求消息2来自不同的下游域，即域3、域4，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)。在域5中，PCE5通过查找发现路径请求消息1和路径请求消息2来自同一个下游域，即域6，则直接进行步骤(b)。

在步骤(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路：首先在组合拓扑中断开各出口边界节点和入口边界节点的连接，然后把处于同一个下游域的入口边界节点全部连接到一个新增的节点，新增节点不对应网络场景中的任何物理设备，为虚节点，连接入口边界节点和虚拟节点的链路是虚拟的，为虚链路，其代价都为0；最后把在断开连接前与入口边界节点相连接的出口边界节点也连接的相同的虚节点上，链路为虚链路，其代价也都为0。

对于域2，如两个相关联的路径响应消息1、2来自不同的下游域，即域3、4，组合出的拓扑如图12(a)，用Suurballe算法，Bhandari算法等最短不相交路径对算法计算时，计算出的路径对中的两条路径可能来自相同的域序列，如<BN4，BN6，BN11，D><BN4，BN5，BN12，D>，这样就跟确定的两条不相交路径来自不同的网络域相悖，所以需要在中间添加虚节点与虚链路，来避免出现这样的情况。

在图4网络场景中，域2将执行到本步骤，图11(c)已给出域2生成的组合拓扑，即图12(a)部分。在组合拓扑中，入口边界节点BN9和BN10处于同一个域，即域3，入口边界节点BN11和BN12处于同一个域，即域4。域PCE2首先将在组合拓扑1中添加两个虚拟节点：V1和V2；然后把处于域3的BN9和BN10都连接到V1，把处于域4的BN11和BN12连接到V2；最后把出口边界节点BN8、BN7连接到V1，把出口边界节点BN6和BN5连接到V2。在组合拓扑2中PCE执行同样的步骤，最后得到两个添加了虚节点和虚链路的组合拓扑。

在步骤(b)、在组合拓扑中，计算所有特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对。在本步骤中，PCE在计算时可采用Suurballe算法，Bhandari算法等常用的最短不相交路径对算法。

由于可能会有多个组合拓扑，同一组特定入口边界节点对在这些组合拓扑中可能会重复出现。在这种情况下，所有组合拓扑中的路径计算都完成后，对于同一组特定入口边界节点对，可能会计算得到多组到目的节点的不相交路径对，这些不相交路径对都是以这组特定入口边界节点对为源节点。此时，对于这些不相交路径对，中间域PCE需要进行选择，选择一组最优，即两条不相交路径的路径代价和最短的不相交路径对即可，若出现多组不相交路径对的路径代价和相等的情况下，任选取一组不相交路径对即可。

在图4网络场景中，域2、域5将执行到本步骤。在域5中，有4组特定入口边界节点对<BN17，BN19>，<BN17，BN20>，<BN18，BN19>，<BN18，BN20>，由于在本实例中，BN20-BN21中间所示的路径设为不可用或者不可到达，特定入口边界节点对简化到两对，PC5将计算出两组最短不相交路径，即<BN17，BN19>到目的节点D的不相交路径对<BN17-BN22-BN23-D，BN19-BN21-BN24-D>，路径代价分别为3和4，见图10(c)；<BN18，BN19>到目的节点D的不相交路径对<BN18-BN22-BN23-D，BN19-BN21-BN24-D>，路径代价分别为3和4，。

在域2中，如图11，有1组特定入口边界节点对<BN3，BN4>，域PCE2将对<BN3，BN4>分别在两个组合拓扑中计算，最后得到一组不相交路径对<BN3-BN8-V1-BN9-D，BN4-BN6-V2-BN11-D>，。域PCE2把这组不相交路径对进行处理：删除虚节点和虚链路，还原简化的路径段BN11-D部分，最后得到<BN3-BN8-BN9-BN16-BN17-BN22-BN23-D，BN4-BN6-BN11-BN14-BN19-BN21-BN24-D>，路径代价分别为7和8。

将每组路径代价和最小的路径对的两条路径，域5为<BN18-BN22-BN23-D，BN19-BN21-BN24-D>，域2为<BN3-BN8-BN9-BN16-BN17-BN22-BN23-D，BN4-BN6-BN11-BN14-BN19-BN21-BN24-D>按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在分配的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束。

在本步骤中，需要对路径对ID进行修改，路径的添加方式在步骤5中已做描述。在图4网络场景中，域2、域5将执行本步骤。在域5中，PCE5计算出了两组不相交路径对<BN17-BN22-BN23-D，BN19-BN21-BN24-D>和<BN18-BN22-BN23-D，BN19-BN21-BN24-D>，域PCE5为每组不相交路径对指派一个路径对ID，路径对ID包含在Path Pair对象中，并按照网络域序列添加到路径响应消息1和路径响应消息2中，见图6(d)和(e)。在域2中，PCE2也按照步骤5所述的方法把路径添加到路径响应消息1和路径响应消息2中，见图6(d)。

当上述中间域PCE的计算过程和路径添加过程的流程结束后，中间域PCE把路径响应消息沿着各自的域序列方向发送到上游域。在图4网络场景中，PCE5将路径响应消息1沿着它的域序列方向发送到达域3，见图6的H，将路径响应消息2沿着它的域序列方向发送到达域4，见图6的I；PCE3将路径响应消息1沿着它的域序列方向发送到达域2，见图6的J；PCE4将路径响应消息2沿着它的域序列方向发送到达域2，见图6的K；PCE2将沿着路径响应消息1和路径响应消息1各自的域序列方向发送到达域1，见图6的L。

在步骤8，源域PCE接收到两条相关联的路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对，选出一组路径代价和最小的不相交路径对，并将其中的一条路径作为工作路径，另外一条路径作为保护路径；

步骤(8)所述的最短不相交路径对计算为：

首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合；然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)；

(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路，方法与步骤7.3)的步骤(a)相同；

(b)、在组合拓扑中，计算源节点到目的节点的最短不相交路径对；

重复提取其它同一路径对ID下的路径、组合和计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对。

在图4网络场景中，域1(源域)中将执行到此步骤。在域1中，域PCE1，即源域PCE接收到的路径响应消息1和路径响应消息2中的路径信息的拓扑如图13(a)所示，域1的拓扑如图13(b)所示，域1的拓扑和路径拓扑组合而成的拓扑如图13(c)所示。此时，域1中只有一个组合拓扑，通过最短不相交路径对算法，如Suurballe算法，算出源节点S到目的节点的最短不相交路径对<S-BN1-BN3-D，S-BN2-BN4-D>，如图13(c)中所示。域PCE1还原简化路径段BN3-D和BN4-D，得到最短不相交路径对<S-BN1-BN3-BN8-BN9-BN16-BN17-BN22-BN23-D，S-BN2-BN4-BN6-BN11-BN14-BN29-BN21-BN24-D>，路径代价分别为9和10。如图4所示，域PCE1根据每条路径代价的大小，把路径S-BN1-BN3-BN8-BN9-BN16-BN17-BN22-BN23-D，其路径代价较小作为工作路径，把另一条路径S-BN2-BN4-BN6-BN11-BN14-BN29-BN21-BN24-D作为保护路径。

步骤8结束后，本发明所述方法实施例的过程全部结束。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种跨域工作路径及其保护路径的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定源节点和目的节点，确定两条不相交路径将要经过的网络域序列；

(2)、源域的PCE生成两条相关联的、分别包含要经过网络域序列信息的路径请求消息，并把路径请求消息分别沿着确定的网络域序列方向转发到下游；所述的相关联是指彼此包含对方的路径请求消息ID并且包含相同的源、目的地址；

(3)、域PCE判断接收到的路径请求消息的目的节点是否为本域，如果是，则此域PCE为目的域PCE，转到步骤(5)；否则此域PCE为中间域PCE，转到步骤(4)；

(4)、中间域PCE接收到路径请求消息后，复制并保存此路径请求消息的副本，然后把路径请求消息沿着它的网络域序列方向转发到下游域PCE，回到步骤3；

(5)、目的域PCE接收到两条相关联的路径请求消息后，为每个路径请求消息都生成一个相对应的路径响应消息；

目的域PCE首先在本域内进行路径计算，分别计算每组特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对，并为每组路径对设置一路径对ID；然后把计算出的最短不相交路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，如果上游域相同，添加时，两条路径可任意分别添加到两条路径请求消息中；最后把路径响应消息沿着各自域序列的反方向发送至上游域PCE；

所述的特定入口边界节点对是指这样的两个入口边界节点，与它们相连接的上游域分别属于确定的两条不相交路径将要经过的网络域序列；

(6)、接收到路径响应消息的域PCE判断路径响应消息是否到达源域，如果则此域PCE为源域PCE，转到步骤(8)；否则此域PCE为中间PCE，转到步骤(7)；

(7)、中间域PCE接收到路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，把计算出的路径对的路径分别添加到相应的路径响应消息中，把路径响应消息沿着各自的网络域序列方向发送到上游域PCE，然后返回步骤(6)；

步骤(7)所述的最短不相交路径对计算和路径对的路径分别添加到相应的路径响应消息为：

7.1)、中间域PCE依据接收到的路径响应消息，查看复制并保存的路径请求消息中是否有相关联的路径请求消息，如果有，则两条不相交路径都经过本域，则转到步骤7.3)，如果没有，则两条不相交路径中只有一条经过本域，转到步骤7.2)；

7.2)、首先，中间域PCE提取路径响应消息中各路径对ID下的路径，每一路径对ID下的路径与本域的拓扑进行一次组合；然后在每一组合拓扑中，计算所有入口边界节点到目的节点的最短路径；最后，把每次组合得到的所有入口边界节点到目的节点的最短路径添加到路径响应消息中，并记录在对应的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束；

7.3)、中间域PCE等待相关联的路径请求消息到达，当相关联路径请求消息到达后，首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合；然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)；

(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路：首先在组合拓扑中断开各出口边界节点和入口边界节点的连接，然后把处于同一个下游域的入口边界节点全部连接到一个新增的节点，新增节点不对应网络场景中的任何物理设备，为虚节点，连接入口边界节点和虚拟节点的链路是虚拟的，为虚链路，其代价都为0；最后把在断开连接前与入口边界节点相连接的出口边界节点也连接的相同的虚节点上，链路为虚链路，其代价也都为0；

(b)、在组合拓扑中，计算所有特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对；

重复提取其它同一路径对ID下的路径、组合和计算，得到多组所有特定入口边界节点对到目的节点的最短不相交路径对，最后，从每一组特定入口边界节点对对应的多组不相交路径对中选取一组路径代价和最小的路径对，为每组特定入口边界节点对对应的路径代价和最小的路径对分配一个路径对ID，然后将每组路径代价和最小的路径对的两条路径按照网络域序列分别添加到对应的路径响应消息中，并记录在分配的路径对ID下，最短不相交路径的计算和路径的添加结束；

(8)、源域PCE接收到两条相关联的路径响应消息后，进行最短不相交路径对计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对，选出一组路径代价和最小的不相交路径对，并将其中的一条路径作为工作路径，另外一条路径作为保护路径；

步骤(8)所述的最短不相交路径对计算为：

首先提取两个相关联的路径响应消息中同一路径对ID下的路径，并与本域的拓扑进行组合；然后判断两个相关联的路径请求消息是否来自同一个下游域，如果是，则直接进行步骤(b)，如果不是，则需要先进行步骤(a)后，再执行步骤(b)；

(a)、在组合拓扑中添加虚节点和虚链路，方法与步骤7.3)的步骤(a)相同；

(b)、在组合拓扑中，计算源节点到目的节点的最短不相交路径对；

重复提取其它同一路径对ID下的路径、组合和计算，得到多组源节点到目的节点的最短不相交路径对。

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