CN102281201A - 路由选路和资源分配方法及装置 - Google Patents

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CN102281201A CN2011102516209A CN201110251620A CN102281201A CN 102281201 A CN102281201 A CN 102281201A CN 2011102516209 A CN2011102516209 A CN 2011102516209A CN 201110251620 A CN201110251620 A CN 201110251620A CN 102281201 A CN102281201 A CN 102281201A
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刘晓甲
魏炎如
裴小燕
张沛
周晓霞
王光全
王海军
张红
满祥锟
郑文翔
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Abstract

本发明提供一种路由选路和资源分配方法及装置，该路由选路和资源分配方法包括：根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；若链路中的预选波长为已占用状态或链路已被工作路由占用，则将链路的权重设置为无穷大；根据网络信息和链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。该路由选路和资源分配装置包括链路获取模块、链路权重设置模块和保护路由分配模块。本发明提供的路由选路和资源分配方法及装置，引入波长平面概念，动态调整网络中每条链路的权重，提高了保护路由选路和资源分配的效果。

Description

路由选路和资源分配方法及装置
技术领域
本发明涉及网络技术，尤其涉及一种路由选路和资源分配方法及装置。
背景技术
全业务运营时代，电信运营商都将转型成为信息、通信和技术(Information Communication Technology，简称ICT)综合服务提供商。业务的丰富性带来对带宽的更高需求，直接反映为对传送网能力和性能的要求。光传送网(Optical Transport Network，以下简称OTN)技术因其能够满足各种新型业务需求，渐渐从幕后走到台前，成为传送网发展的主要方向。
在OTN网络中，保护模式是网络发生故障时常用的一种模式。保护模式是指在网络规划期间就为OTN网络所承载的业务预先进行保护路由和保护资源的规划，一旦网络中某一台OTN设备，或者某一条链路发生故障，受到该故障影响的业务将会在一定时间内倒换到保护路由上，而从用户角度，丝毫不会感知到这次故障的发生。
现有技术中对保护路由的选路和资源分配，通常是先通过调用如迪杰斯特拉(Dijkstra)算法等最短路算法，获取网络中源节点到目的节点的最短路由作为保护路由，再为该保护路由分配保护波长资源，所获得的保护路由并不一定是最优的路由。
发明内容
本发明提供一种路由选路和资源分配方法及装置，以提高保护路由选路和资源分配的效果。
本发明提供一种路由选路和资源分配方法，包括：
根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，所述网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；
若所述链路中的预选波长为已占用状态或所述链路已被工作路由占用，则将所述链路的权重设置为无穷大；
根据所述网络信息和所述链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若所述最短路由不为空，则将所述最短路由作为保护路由，并将所述预选波长作为保护波长。
本发明提供一种路由选路和资源分配装置，包括：
链路获取模块，用于根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，所述网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；
链路权重设置模块，用于若所述链路中的预选波长为已占用状态或所述链路已被工作路由占用，则将所述链路的权重设置为无穷大；
保护路由分配模块，用于根据所述网络信息和所述链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若所述最短路由不为空，则将所述最短路由作为保护路由，并将所述预选波长作为保护波长。
由上述技术方案可知，本发明提供的路由选路和资源分配方法及装置，根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，若判断获知预选波长对应的链路中的预选波长为已占用状态或预选波长对应的链路已被工作路由占用，则将预选波长对应的链路的权重设置为无穷大，以重新调整链路的权重，根据网络信息和预选波长对应的链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。引入波长平面概念，动态调整网络中每条链路的权重，以便在进行路由计算时得到最优化的路由结果，从而最大限度地挖掘网络中的剩余资源。而且打破了传统路由计算和波长分配方法中，必须先进行路由计算，再进行波长分配的顺序，充分利用网络的节点、链路和波长资源以获得最优化的路由结果，提高了保护路由选路和资源分配的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的路由选路和资源分配方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种路由选路和资源分配装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种路由选路和资源分配装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。
图1为本发明实施例提供的路由选路和资源分配方法流程图。如图1所示，本实施例提供的路由选路和资源分配方法具体可以应用于OTN网络、同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，简称SDH)网络或波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)网络等网络中的业务的保护路由的选路和资源分配，通过路由选路和资源分配装置来执行。下面以OTN网络为例，对本实施例提供的路由选路和资源分配方法进行详细地说明。
在为某一新到业务建立工作路由和保护路由，并为其分配工作波长资源和保护波长资源之前，通常需要预先根据OTN网络的输入情况，收集网络中OTN节点信息、OTN链路信息和OTN网络拓扑信息，其中OTN节点信息主要是指OTN设备信息，OTN链路信息主要是指光纤链路中所包含的波长数目和可用波长数目。信息收集完毕之后，根据这些信息生成网络信息，在接下来的路由选路和资源分配过程中，当涉及到网络相关信息时，可以随时调用该网络信息。
当有新业务到达时，记录该业务的源节点信息和目的节点信息，节点信息可以是物理信息，也可以是节点的逻辑信息等，并将该业务的所有状态进行初始化，例如将工作路由表和保护路由表设置为空，将业务状态设置为未分配资源等。为该业务建立工作路由，并分配工作波长资源，再为该业务进行保护路由的选路和资源分配。
本实施例提供的路由选路和资源分配方法具体包括如下步骤：
步骤10、根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；
预选波长具体为预先选择的特定波长，具体的，可以对网络中的波长由小到大进行编号，如λ0、λ1、λ2...λn，可以从编号最小的波长开始选择。每一个波长编号对应于一个波长平面，例如，λ0对应于波长平面0，λ1对应于波长平面1，以此类推。根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，波长平面中包括该波长编号对应的全部链路。
步骤20、若链路中的预选波长为已占用状态或链路已被工作路由占用，则将链路的权重设置为无穷大；
动态调整链路的权重，若预选波长对应的某条链路中该预选波长为已占用状态，则将该条链路的权重设置为无穷大，或者若该条链路已被该业务对应的工作路由占用，也将该条链路的权重设置为无穷大。除此之外，可以将链路的权重设置为1，或保留该链路的原有预设权重。
步骤30、根据网络信息和链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。
具体的可以通过调用最短路算法计算源节点到目的节点的最短路由，最短路算法可以为迪杰斯特拉Dijkstra算法、弗洛伊德算法或最短路快速(Shortest Path Faster Algorithm，简称SPFA)算法。若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。若最短路由为空，说明在该波长平面和已建立的工作路由的条件下，无法计算获得保护路由。则重新选择波长，重复执行步骤10-步骤30，直到步骤30中计算获得最短路由不为空为止。若所有的波长都遍历后，仍未获得保护路由，则保护路由选路失败。
当成功为业务建立工作路由和保护路由，并分配工作波长资源和保护波长资源后，更新业务状态，将业务状态设置为已成功分配资源，并刷新全网链路状态。
本实施例提供的路由选路和资源分配方法，根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，若判断获知预选波长对应的链路中的预选波长为已占用状态或预选波长对应的链路已被工作路由占用，则将预选波长对应的链路的权重设置为无穷大，以重新调整链路的权重，根据网络信息和预选波长对应的链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。引入波长平面概念，动态调整网络中每条链路的权重，以便在进行路由计算时得到最优化的路由结果，从而最大限度地挖掘网络中的剩余资源。而且打破了传统路由计算和波长分配方法中，必须先进行路由计算，再进行波长分配的顺序，充分利用网络的节点、链路和波长资源以获得最优化的路由结果，提高了保护路由选路和资源分配的效果。
在本实施例中，还可以包括工作路由选路和资源分配的方法，则步骤10，根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路之前，还可以包括如下步骤：
步骤40、根据网络信息获取源节点到目的节点的工作路由；
步骤50、根据网络信息为工作路由分配工作波长。
在本实施例中，步骤40，根据网络信息获取源节点到目的节点的工作路由，具体可以包括如下步骤：
步骤401、根据网络信息，通过迪杰斯特拉Dijkstra算法和K条最短路算法获取源节点到目的节点的K条路由，其中K为自然数，且K＞1；
具体的，可以根据网络信息中的节点信息、链路信息，反复调用Dijkstra算法，为该业务计算出K条路由，并将这K条路由组成一个备选路由集合，需要指出的是，K条路由之间可以是基于节点无关，也可以是基于链路无关，也可以是相关的。
步骤402、获取K条路由中各路由的权重；
步骤403、将K条路由中权重最小的路由作为工作路由。
具体可以对K条路由按照权重由小到大进行排序，以获取权重最小的路由作为工作路由。
在本实施例中，若在对业务进行保护路由选路过程中，对于所有波长平面所计算的保护路由均为空，则可以在备选路由集合中重新选择工作路由，再基于该新选择的工作路由为业务进行保护路由的选路和保护波长资源分配。
在本实施例中，步骤50，根据网络信息为工作路由分配工作波长，具体可以包括如下步骤：
根据网络信息获取可用波长，将可用波长中最小的波长作为工作波长分配给工作路由。
可用波长具体为在这条工作路由上的所有链路上，该波长状态均为空闲的。可以从最小波长编号开始，查找可用波长，并将可用波长中最小的波长最为工作波长。
在本实施例中，步骤402、获取K条路由中各路由的权重，具体可以包括如下步骤：
对于K条路由中的每条路由，获取路由中包含的链路的权重，对路由中包含的链路的权重求和，以获取路由的权重。
具体的，可以将路由中权重均设置为相同的值，如1，此时，备选路由集中的K条路由的排序原则就可以根据路由即跳数少的，排名靠前。路由中链路的权重也可以根据链路的重要程度人工设置，链路权重的设置方式不以本实施例为限。对每条路由途经所有链路的权重求和，得到路由的权重。
本实施例提供的工作路由的选路方法同时调用迪杰斯特拉Dijkstra算法和K条最短路算法，计算出K条源节点到目的节点的路由作为备选路由，再根据各路由的权重选择工作路由，在路由选择的过程中由于考虑到路由的资源占用情况，可以将备选路由中权重最小的路由作为工作路由，以获得最优的工作路由，提高了工作路由的选路效果。
通过本实施例提供的路由选路和资源分配方法为新业务进行工作路由和保护路由的选路及资源分配的具体过程可以为：
步骤S1、OTN网络资源统计。根据OTN网络的输入情况，收集网络中OTN节点信息、OTN链路信息和OTN网络拓扑信息，以形成网络信息；
步骤S2、当有新业务到达时，记录该业务的源节点信息和目的节点信息，并将该业务的所有状态进行初始化；
步骤S3、生成备选路由集。根据步骤S1所得到的网络信息中的节点信息和链路信息，反复调用Dijkstra算法，为新到业务计算出K条路由，并将这K条路由组成一个备选路由集合；
步骤S4、备选路由排序。在步骤S3所得到的备选路由集中，对K条路由的每条路由权重进行计算，并根据每条路由的权重进行重新排序；
在步骤S4完成之后，可以得到已排好序的备选路由集合WP，例如为：
WP＝{WP1 i，j，WP2 i，j，WP3 i，j...WPK i，j}；
其中，i和j代表业务的源节点编号和目的节点编号。
对于第n条路由，假设其权重可以表示为：|WPn i，j|，则对于备选路由集，可以得到如下公式：
|WP1 i，j|＜|WP2 i，j|＜|WP3 i，j|＜...＜|WPN i，j|；
步骤S5、为工作路由分配工作波长资源。从备选路由集合WP中，选择第一条路由即权重最小的路由作为工作路由。使用首次命中(First-Fit，简称FF)方法为其分配一个可用的波长。其中首次命中方法具体为从最小波长编号开始，寻找空闲波长。
步骤S6、从最小波长平面开始，调整OTN网络所有链路的权重。对于某一个预选波长λf来说，根据以下条件修改该预选波长对应的链路的权重：
如果该条链路中预选波长λf状态已经为占用，则该条链路的权重被设置为无穷大；如果该条链路是步骤S5所选中的工作路由WPn i，j途径的链路，则该条链路的权重被设置为无穷大；
步骤S7、基于该波长平面和工作路由，计算保护路由。在步骤S6所得到的波长平面基础上，基于更新后的链路权重，再次调用Dijkstra算法，计算最短路由；
步骤S8、判断是最短路由是否为空，如果步骤S7所得到的最短路由为空，则意味着在此波长平面和此工作路由条件下，无法计算保护路由，则跳转到步骤S6，对下一个波长平面进行重复计算。如果对所有的波长平面进行计算均为获得最短路由，则在备选路由集中重新选择一条路由作为工作路由，并在此工作路由的基础上重新计算，重复步骤S6-S8。如果步骤S7所得到的最短路由不为空，则意味着计算成功，则执行步骤S9。
步骤S9、更新业务状态。当为业务成功计算工作路由和保护路由，并成功分配工作波长资源和保护波长资源后，更新业务状态，将其设置为已成功分配，并刷新全网链路状态，并跳转到步骤S2，等待下一个新业务的到达。
至此就完成了对业务的工作了路由和保护路由的选路和波长资源分配。
图2为本发明实施例提供的一种路由选路和资源分配装置结构示意图。如图2所示，本实施例提供的路由选路和资源分配装置具体可以实现本发明任意实施例提供的路由选路和资源分配方法的各个步骤，此不再赘述。
本实施例提供的路由选路和资源分配装置具体包括链路获取模块11、链路权重设置模块12和保护路由分配模块13。链路获取模块11用于根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息。链路权重设置模块12用于若链路中的预选波长为已占用状态或链路已被工作路由占用，则将链路的权重设置为无穷大。保护路由分配模块13用于根据网络信息和链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。
本实施例提供的路由选路和资源分配装置，链路获取模块11根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，链路权重设置模块12若判断获知预选波长对应的链路中的预选波长为已占用状态或预选波长对应的链路已被工作路由占用，则将预选波长对应的链路的权重设置为无穷大，以重新调整链路的权重，保护路由分配模块13根据网络信息和预选波长对应的链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若最短路由不为空，则将最短路由作为保护路由，并将预选波长作为保护波长。引入波长平面概念，动态调整网络中每条链路的权重，以便在进行路由计算时得到最优化的路由结果，从而最大限度地挖掘网络中的剩余资源。而且打破了传统路由计算和波长分配方法中，必须先进行路由计算，再进行波长分配的顺序，充分利用网络的节点、链路和波长资源以获得最优化的路由结果，提高了保护路由选路和资源分配的效果。
图3为本发明实施例提供的另一种路由选路和资源分配装置结构示意图。如图3所示，在本实施例中，该路由选路和资源分配装置具体还可以包括工作路由选路模块14和工作波长分配模块15。工作路由选路模块14用于根据网络信息获取源节点到目的节点的工作路由。工作波长分配模块15用于根据网络信息为工作路由分配工作波长。
在本实施例中，工作路由选路模块14具体可以包括备选路由单元141、路由权重获取单元142和工作路由选路单元143。备选路由单元141用于根据网络信息，通过迪杰斯特拉Dijkstra算法和K条最短路算法获取源节点到目的节点的K条路由，其中K为自然数，且K＞1。路由权重获取单元142用于获取K条路由中各路由的权重。工作路由选路单元143用于将K条路由中权重最小的路由作为工作路由。
在本实施例中，工作波长分配模块15还用于根据网络信息获取可用波长，将可用波长中最小的波长作为工作波长分配给工作路由。
在实际的工作路由和保护路由的选路及资源分配过程中，工作路由和保护路由应为不相关的，即保护路由的选路及资源分配是以已选择的工作路由和工作波长为前提进行的。具体的，链路权重设置模块12分别与工作路由选路单元143和工作波长分配单元15连接，以获知预选波长的占用情况和链路的占用情况。
在本实施例中，路由权重获取单元还用于对于K条路由中的每条路由，获取路由中包含的链路的权重，对路由中包含的链路的权重求和，以获取路由的权重。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种路由选路和资源分配方法，其特征在于，包括：
根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，所述网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；
若所述链路中的预选波长为已占用状态或所述链路已被工作路由占用，则将所述链路的权重设置为无穷大；
根据所述网络信息和所述链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若所述最短路由不为空，则将所述最短路由作为保护路由，并将所述预选波长作为保护波长。
2.根据权利要求1所述的路由选路和资源分配方法，其特征在于，所述根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路之前，还包括：
根据所述网络信息获取所述源节点到目的节点的所述工作路由；
根据所述网络信息为所述工作路由分配工作波长。
3.根据权利要求2所述的路由选路和资源分配方法，其特征在于，所述根据所述网络信息为所述工作路由分配工作波长，包括：
根据所述网络信息获取可用波长，将所述可用波长中最小的波长作为所述工作波长分配给所述工作路由。
4.根据权利要求2所述的路由选路和资源分配方法，其特征在于，所述根据所述网络信息获取所述源节点到目的节点的所述工作路由，包括：
根据所述网络信息，通过迪杰斯特拉Dijkstra算法和K条最短路算法获取所述源节点到目的节点的K条路由，其中K为自然数，且K＞1；
获取所述K条路由中各路由的权重；
将所述K条路由中权重最小的路由作为所述工作路由。
5.根据权利要求4所述的路由选路和资源分配方法，其特征在于，所述获取所述K条路由中各路由的权重，包括：
对于所述K条路由中的每条路由，获取所述路由中包含的链路的权重，对所述路由中包含的链路的权重求和，以获取所述路由的权重。
6.一种路由选路和资源分配装置，其特征在于，包括：
链路获取模块，用于根据获取到的网络信息，获取预选波长对应的链路，其中，所述网络信息包括网络中的节点信息、链路信息和网络拓扑信息；
链路权重设置模块，用于若所述链路中的预选波长为已占用状态或所述链路已被工作路由占用，则将所述链路的权重设置为无穷大；
保护路由分配模块，用于根据所述网络信息和所述链路的权重，计算源节点到目的节点的最短路由，若所述最短路由不为空，则将所述最短路由作为保护路由，并将所述预选波长作为保护波长。
7.根据权利要求6所述的路由选路和资源分配装置，其特征在于，还包括：
工作路由选路模块，用于根据所述网络信息获取所述源节点到目的节点的所述工作路由；
工作波长分配模块，用于根据所述网络信息为所述工作路由分配工作波长。
8.根据权利要求7所述的路由选路和资源分配装置，其特征在于：所述工作波长分配模块还用于根据所述网络信息获取可用波长，将所述可用波长中最小的波长作为所述工作波长分配给所述工作路由。
9.根据权利要求7所述的路由选路和资源分配装置，其特征在于，所述工作路由选路模块包括：
备选路由单元，用于根据所述网络信息，通过迪杰斯特拉Dijkstra算法和K条最短路算法获取所述源节点到目的节点的K条路由，其中K为自然数，且K＞1；
路由权重获取单元，用于获取所述K条路由中各路由的权重；
工作路由选路单元，用于将所述K条路由中权重最小的路由作为所述工作路由。
10.根据权利要求9所述的路由选路和资源分配装置，其特征在于：所述路由权重获取单元还用于对于所述K条路由中的每条路由，获取所述路由中包含的链路的权重，对所述路由中包含的链路的权重求和，以获取所述路由的权重。
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