CN102325070B - 一种业务疏导方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种业务疏导方法及装置，用于控制网络中设置业务设备的成本。本发明实施例方法包括：选取业务的候选环路，该候选环路用于承载业务，在该候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，所选择的环路承载业务的总带宽小于等于选择的环路自身的最大带宽。

Description

一种业务疏导方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种业务疏导方法及装置。

背景技术

随着波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)网络的发展，由于WDM网络结构复杂化，业务数量大规模上升，WDM网络限制条件增加，导致进行波分业务规划时考虑的目标因素也越来越多，而网络运营商对波分业务的规划的要求越来越高，由此，需要高效的业务规划方法来指导网络设计。当前WDM网络中每条光通道(OCH，Optical Channel)的传输速率能够达到100G比特/秒(bps，bit per second)，而当前的业务往往是相对100G bps而言速率较低的业务，例如10G的业务，这会大大浪费OCH的带宽，导致网络成本的提升。为提高OCH资源利用率，减少OCH数目，降低网络的成本，业务疏导(grooming)技术相应而生。同时，如果光网络中光纤、光层设备是固定的，网络中的发送器和接收器的数目决定网络的成本，所以最小化发送器和接收器的成本，降低网络的资金投入也是网络规划设计所要兼顾的方面。WDM网络中每条OCH需要一对收发器，OCH的数量决定了网络成本，因此在网络规划设计过程的目标就是安装最少的OCH链路来承载所有的业务。

现有技术中，首先根据输入的网络数据(站点，链路，业务，各种限制条件等)创建虚拓扑，一般是通过创建全网状(full-mesh)或者直接拷贝业务矩阵进行虚拓扑的创建。然后在虚拓扑上进行业务疏导，最后通过迭代来优化路由以达到对网络成本的控制接近最优解。

但在上述现有技术中，创建的虚拓扑很大，尤其是Full-Mesh的虚拓扑，虚拓扑的链路数目随着节点数目的增加而平方关系的增长，大大的降低了算法的时间性能和效率，还没有一种好的疏导业务的方法，导致对网络中发送器和接收器的成本控制结果与最优解差距较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种业务疏导方法及装置，用于更好的控制网络中设置业务设备的成本。

本发明实施例提供的业务疏导方法，包括：选取业务的候选环路，所述候选环路用于承载业务；在所述候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，所选择的环路承载业务的总带宽小于等于所述选择的环路自身的最大带宽。

本发明实施例提供的业务疏导装置，包括：选取单元，用于选取业务的候选环路；选择单元，用于在所述候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：选取业务候选环路，在候选环路中选择承载业务数量最多的环路承载业务，由于在环路上需要布置OCH通道以承载业务，在单个OCH通道上承载的业务最多，则在该OCH通道上所需设置的收发器数量就最少，即成本最少，因此这样选取环路可达到网络中实现业务时耗费的设备成本最少。

附图说明

图1为波分复用网络中为业务布置光通道的节点连接示意图；

图2为本发明实施中业务疏导方法的一个实施例示意图；

图3为本发明实施中业务疏导方法的另一个实施例示意图；

图4为本发明实施中业务路径的节点连接示意图；

图5为本发明实施中业务的相交环路中节点连接示意图；

图6为本发明实施中业务疏导装置的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种业务疏导方法及装置，用于控制网络中设置业务设备的成本，以下分别进行详细说明。

在WDM网络中，业务的工作路径是最短路径，在源节点和宿节点设置一对收发器进行业务的数据收发，便可完成业务，而业务的保护路径可以有多种可能，为保证业务传输数据的顺利进行，除在源节点和宿节点各设置一对收发器外，可能需要在保护路径的其他节点也设置收发器，而且如果业务工作路径所经光通道或者收发器发生故障，为确保该业务保护路径可以完成业务，通常在保护路径所经光通道再设置一对收发器，该对收发器虽然也设置在源节点和宿节点，但与为业务路径设置的收发器所经光通道不同，由于WDM是多层网络，如上所述设置收发器，会出现多个业务的多条路径的收发器重复设置，因此当收发器未完全承载最大带宽业务时，将业务重新进行疏导，使得设置收发器的数量最小化，可节省网络中设备设置成本。

为便于理解，请参阅图1，A～F为网络中的节点，OCH的带宽是40G，假设节点A和C之间有业务1(源节点是A，宿节点是C，带宽10G)，节点A和D之间有业务2(源节点是A，宿节点是D，带宽10G)。两条业务都要求有工作和保护路径。为了承载业务1，A-C之间会布置两条OCH，其路由分别是A-B-C和A-D-C。为了承载业务2，A-D之间也会布置两条OCH，其路由分别是A-D和A-E-D，此次总共布置了4条OCH，需要设置4对收发器。采用环路技术后，就只需要布置3条OCH来承载两条业务，分别是A-C布置一条OCH1，其路由是A-B-C；C-D布置一条OCH2，其路由是C-D；A-D布置一条OCH3，其路由是A-D。业务1的工作路由是通过OCH1直接到达目的地C节点，其保护路由是先经过OCH3到达D节点，然后和业务2汇聚后通过OCH2站点到达C节点。业务2的工作路由通过OCH3站点到达目的节点点D，其保护路由先经过OCH1到达C节点，然后和业务1汇聚后通过OCH2到达目的节点D。

请参阅图2，本发明中业务疏导方法的一个实施例包括：

201、选取业务的候选环路；

本发明实施例中，首先获取用户的业务需求，根据业务需求在网络中选取一定的候选环路。计算出所有业务的候选环路取并集，放到候选环路的集合中，不同业务可以存在相同的候选环路。

202、在候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务。

在步骤201中选取的候选环路集合中，查询所有候选环，在其中选择包含业务数量最多的环路进行业务承载，但所选择环路所承载的业务总带宽须符合环路自身带宽的限制，因此所选择的环路承载的业务的总带宽不能超过该环路自身所允许的最大带宽。

需要说明的是，由于在环路上需要布置OCH通道以承载业务，而单个OCH通道上承载的业务越多，则整个系统中所需要布置的OCH通道越少，在OCH通道上所需设置的收发器数量就越少，也就是成本越少。

本发明实施例中，根据用户的业务需求，选取业务的候选环路，在候选环路中选择承载业务数量最多的环路承载业务，由于在环路上需要布置OCH通道以承载业务，在单个OCH通道上承载的业务最多，则在该OCH通道上所需设置的收发器数量就最少，即成本最少，因此这样选取环路可达到网络中成本最少。

为便于理解，下面以另一实施例对本发明实施中的业务疏导方法进行详细描述，请参阅图3，本发明实施例中的业务疏导方法的另一个实施例包括：

301、选取业务的候选环路；

获取用户的业务需求，根据业务需求在网络中选取候选环路。

具体可为，用户可创建网络中各节点的物理拓扑图，例如物理拓扑图G(V，E)，其中，V表示物理拓扑的节点，E表示物理拓扑的链路，在物理拓扑图G(V，E)中根据业务选取候选环，选取候选环的具体方式可分为以下两种方式：

一、遍历节点物理拓扑图，选取各业务所涉及的节点的所在环路作为候选环路；

遍历节点的物理拓扑图，选取每个业务所涉及的节点的所在环路作为候选环路，即不选取环路上存在没有业务的节点的环路作为候选环路。

具体请参阅图4，A～F为网络中的节点，假设网络中有3个业务，节点A和C之间有业务1，业务1的源节点是A，宿节点是C，中间节点是B；节点A和D之间有业务2，业务2的源节点是A，宿节点是D；节点C和D之间有业务3，业务3的源节点是C，宿节点是D，节点E和F没有业务，那么选取候选环时，所有包括节点E和F的环路不能选取，例如，环路A-B-F-E-A、环路D-A-E-F-B-C-D都是不能选取的环路。

二、根据业务的源节点及宿节点计算满足业务分离约束的路由，将路由组成一个环路作为候选环路。

为降低网络中故障发生率，各业务支持的路由分离类型包括链路分离，节点分离及共享风险链路组(SRLG，Shared Risk Link Group)分离，根据业务的源节点和宿节点计算满足业务分离约束的路由，具体的计算方法与业务情况及实际应用有关，此处不作具体限定。

将计算得到的满足业务分离约束的路由组成一个环路作为候选环。

具体请参阅图4，A～F为网络中的节点，假设网络中有业务S(源节点是A，宿节点是E)，根据业务S的源节点A及宿节点E计算满足业务分离约束的路由，得到2条路由，分别是，A-E、A-B-F-E，那么将此2条路由组成一个环路A-B-F-E-A作为候选环路，若得到的2条路由分别是A-E、A-D-C-F-E，那么将此2条路由组成一个环路A-D-C-F-E-A作为候选环路。

302、在候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务；

本步骤的具体内容，可以参见图2所示实施例中描述的具体内容。

若所选择的承载业务数量最多的环路的数量大于1，则执行步骤303。

303、在所选择的承载业务数量最多的环路中，选择源宿节点数目最少的环路承载业务；

在保证所选择的环路承载的业务的总带宽，不超过该环路自身所允许的最大带宽的前提下，如果承载业务数量最多的环路是两条或者更多，则选择源宿节点数目最少的环路进行业务承载。

环路的节点集合确定了能够装载在本环路上的业务的集合，环路上承载的所有业务的源宿节点数量等于需要布置的OCH数量，因此，选择部分业务先保证环上的业务量最大，如果承载的业务容量相同，则选择保证业务的源宿节点集合中源宿节点数目最少的环路承载业务，这样能保证所需设置的收发器数目最少。

若源宿节点数目最少的环路数量大于1，即，有2条以上环路的业务源宿节点数目最少，并且数目相同，则选择承载业务数量最多的环路中节点最少的环路承载业务。

如果所选择的环路承载的业务的总带宽大于该选取的环路自身的最大带宽，则筛选业务，筛选后的所选择的环路承载的业务的总带宽，小于等于该选取的环路自身的最大带宽。

此后，进行迭代优化，可以是任选一个或若干环路，也可以从业务所占用带宽最少的环路开始按顺序选取一个或若干环路进行优化，根据优化结果设置各环路上的业务设备。

此时，可使用启发式算法，例如，模拟退火、演进算法、禁忌搜索算法、蚁群算法等现代启发式算法，进行迭代优化，根据优化结果，再次设置成本最少的环路上的业务设备，在迭代过程中，需要满足如下约束：每个环路的业务带宽的总和小于等于环路的总带宽，迭代优化后就可以获取一个总成本比较优的解。

每个环路的业务带宽的总和小于等于环路的总带宽，其中环路的总带宽由配置的发送器及接收器的类型决定，并且，WDM网络中环路上业务的总的容量不能超过单个波长链路的最大速率，因此在将业务放置在环路中，需要及时更新环路的容量。

为便于理解，下面举例说明本实施例中选择所承载业务最多的环路的方法，假设，在网络中有6条业务，且各业务带宽相同，都是2.5G，每个环路的最大带宽是10G。如果根据本实施例步骤201中的方法，计算出的候选环路的集合中有9个环路，假设根据环路的跳数从小到大排序后的情况如下：

环路1：可以承载业务1，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2；

环路2：可以承载业务2，、3，，环上所有业务源宿节点集合数目中的源宿节点为3；

环路3：可以承载业务2、3、5、6，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为4；

环路4：可以承载业务1、4、5、6，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为4；

环路5：可以承载业务1、3、5、6，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为5；

环路6：可以承载业务1、2、3、4、5、6，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为7；

环路7：可以承载业务1、2、5、6、环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为5；

环路8：可以承载业务1、2，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为3；

环路9：可以承载业务1、2、3，环上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为4。

其中，对于环路6，其承载业务共6条，其业务总带宽为6×2.5G＝15G，超过了环路的10G带宽，因此，环路6筛选业务后，只选择2、3、5、6作为其环路上的业务，对环路6上的业务更新后，环路6上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为4。其他环路同理进行业务筛选。

那么，在以上环路中，要选择可承载最多业务的环路，具体可为：

首先，选择环路带宽最大的，从而排除环路1、2、8、9；然后选择业务源宿节点集合中的源宿节点数目最少的环路，从而排除环路5和7，最后选择环路跳数最少的，因此确定的环路是环路3。

更新环路上可以承载的业务，删除不需要的业务后，各环路的情况如下：

环路1：可以承载业务1，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2；

环路2：不可以承载业务，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为0；

环路3：不可以承载业务，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为0；

环路4：可以承载业务1、4，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为3；

环路5：可以承载业务1，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2；

环路6：可以承载业务1、4，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为3；

环路7：可以承载业务1，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2；

环路8：可以承载业务1，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2；

环路9：可以承载业务1，环路上所有业务源宿节点集合中的源宿节点数目为2。

根据上述的方法再次选择环路4，把剩下的业务1和4疏导到环路4中。

304、重新疏导存在空余带宽的相交环路的业务；

在网络中存在相交的环路，即两个环路中存在相交的业务通道，只是在该相交业务通道上进行不同的业务，使两个相交环路分别承载业务，并且更新环路容量后，相交的两个环路中可能均存在空余带宽，如果一个环路中的空余带宽可供与其相交的另一个环路的业务使用，将两个相交环路中的业务设备合并使用，可节省若干业务设备，可以提高此相交环路中业务设备的利用率，为保证合并后每个环路承载的业务总带宽不超过环路自身最大带宽，需将该两个相交环路的相交业务通道上的各自业务疏导至对方环路上，使得每个环路承载的业务总带宽满足环路自身最大带宽的约束。

例如，请参阅图5，A～E为网络中的节点，其中，环路A-B-C-D和环路C-D-F-E为两个相交环路，假设各环路带宽均为10G，环路中存在以下业务：

业务1，路径A-D，占用带宽2.5G；

业务2，路径A-C，占用带宽5G；

业务3，路径D-E，占用带宽2.5G；

业务4，路径C-D，占用带宽5G；

假设业务1的工作路径为A-D，保护路径为A-B-C-D，业务2的工作路径为A-B-C，保护路径为C-D-A，业务3的工作路径为D-E，保护路径为D-C-F-E，业务4的工作路径为C-D，保护路径为C-F-E-D。

假设在环路中共设置6对收发器，由于D-C之间业务的工作路径和保护路径占用的带宽共15G，已经超过环路最大带宽的限制，因此在D-C之间设置两对收发器，该两对收发器均承载7.5G的带宽，若直接合并则需要15G带宽，超过了最大带宽10G的限制，因此可通过对业务进行业务疏导，将业务1的保护路径引导到A-B-C-F-E-D，将业务3的保护路径引导到E-F-C-B-A-D，这样D-C之间业务所占用过的带宽被分配到其他路径，此时，D-C的两对收发器则承载5G的带宽，可将此两对收发器可以合并而设置成一对，以此节省成本。

需要说明是，以上只是一个例子，在实际应用过程当中，根据业务的保护路由及工作路由的不同情况，进行相交环路中业务设备的合并，此处不再一一赘述，本例不构成对发明本身的限制。

将相交环路的相交业务通道上的业务重新疏导后，对业务设备的设置进一步迭代优化，再次设置成本最少的环路的业务设备。

从理论上而言，MESH的方式比CYCLE是更节约成本的，通过MESH的迭代优化可以进一步的规划出成本少的结果。可以使用启发式算法，例如：模拟退火、演进算法、禁忌搜索算法、蚁群算法等现代启发式算法，进行业务设备最少优化。

本发明实施例中，在候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，若有两个以上环路，则在所选择的承载业务数量最多的环路中，选择源宿节点数目最少的环路承载业务，更新承载业务数量最多的环路的容量，相交的两个环路中可能均存在空余带宽，则将相交环路的业务重新疏导，并且合并设置相交环路中的业务设备，对结果进行迭代优化，均可进一步提高网络中业务设备的利用率，从而降低网络成本。

下面介绍本发明实施中的业务疏导装置，请参阅图6，本发明实施例中的业务疏导装置包括：

选取单元601，用于选取业务的候选环路，用于通过遍历物理拓扑图，在所有环路中，选取各业务节点所在环路作为候选环路的方式，选取业务的候选环路；

选择单元602，用于在候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务；还用于若所选择的承载业务数量最多的环路数量大于1，则在所选择承载业务数量最多的环路中，选择源宿节点数目最少的环路承载业务，若源宿节点数目最少的环路数量大于1，则用于选择承载业务数量最多的环路中节点最少的环路承载业务；还用于在候选环路中选择承载剩余业务数量最多的环路承载剩余任务，直到所有业务均被承载。

需要说明的是，本发明实施中的业务疏导装置还可以进一步包括：

筛选单元603，用于如果所选择的环路承载的业务的总带宽大于该选择的环路自身的最大带宽，则筛选业务，筛选后所选择的环路承载的业务的总带宽小于等于该选取的环路自身的最大带宽；

计算单元604，用于根据业务源节点及宿节点计算满足业务分离约束的路由，并将路由组成候选环路；

疏导单元605，用于若相交的承载业务的环路均存在空余带宽，则将该相交的环路的相交业务通道上的各自业务疏导至对方环路上

本发明实施例的装置根据实现的功能不同，可以包括上述各单元中的不同组合，不应将上述单元全部作为本装置实施例的必要技术特征。

本发明实施例中的装置实现功能的具体方式，请参加图2及图3所示实施例中相应的描述内容，此处不再赘述。

本发明实施例中，选取单元601选取业务的候选环路，具体可通过遍历物理拓扑图，在所有环路中，选取各业务节点所在环路作为候选环路，或者，可由计算单元604根据业务源节点及宿节点计算满足业务分离约束的路由，将路由组成候选环路。选择单元602在候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，所选择的环路承载业务的总带宽小于等于所选择的环路自身的最大带宽。

若所选择的承载业务数量最多的环路数量大于1，则选择单元602在所选择承载业务数量最多的环路中，选择源宿节点数目最少的环路承载业务，若源宿节点数目最少的环路数量大于1，则选择单元602选择承载业务数量最多的环路中节点最少的环路承载业务，若有剩余业务未必承载，则选择单元602在候选环路中选择承载剩余业务数量最多的环路承载剩余任务，直到所有业务均被承载。

若所选择的环路承载业务的总带宽大于所选择的环路自身的最大带宽，则由筛选单元603筛选业务，筛选后所述所选择的环路承载的业务的总带宽小于等于所述选取的环路自身的最大带宽，而后进行环路上的业务更新，若更新后，相交的承载业务的两个或多个环路均存在空余带宽，则疏导单元605将该相交的环路的相交业务通道上的各自业务疏导至对方环路上，从而将业务通道合并，并合并设置相交环路中的业务设备，可进一步提高网络中业务设备的利用率，从而降低网络成本。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种业务疏导方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种业务疏导方法，其特征在于，包括：

选取业务的候选环路，所述候选环路用于承载业务；所述选取业务的候选环路包括：遍历物理拓扑图，在所有环路中，选取各业务节点所在环路作为候选环路；或者，根据业务源节点及宿节点计算满足业务分离约束的路由，将所述路由组成候选环路；

在所述候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，所选择的环路承载业务的总带宽小于等于所述选择的环路自身的最大带宽，如果所选择的环路承载的业务的总带宽大于所述选择的环路自身的最大带宽，则筛选业务，使得筛选后所述所选择的环路承载的业务的总带宽小于等于所述选取的环路自身的最大带宽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所选择的环路数量大于1，则选择承载业务数量最多的环路承载业务具体包括：

在所述承载业务数量最多的环路中，选择源节点和宿节点数目最少的环路承载业务。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述源节点和宿节点数目最少的环路数量大于1，则选择所述承载业务数量最多的环路中节点最少的环路承载业务。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述候选环路中，选择承载剩余业务数量最多的环路承载剩余任务，直到所有业务均被承载，所述承载剩余业务数量最多的环路承载的剩余业务的总带宽小于等于环路的最大带宽。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在候选环路中，选择承载剩余业务数量最多的环路承载剩余任务，直到所有业务均被承载之后包括：

若相交的承载业务的环路均存在空余带宽，则将所述相交的环路的相交业务通道上的各自业务疏导至对方环路上。

6.一种业务疏导装置，其特征在于，包括：

选取单元，用于选取业务的候选环路；所述选取单元，还用于通过遍历物理拓扑图，在所有环路中，选取各业务节点所在环路作为候选环路的方式，选取候选环路；所述装置还包括：

计算单元，用于根据业务源节点及宿节点计算满足业务分离约束的路由，将所述路由组成候选环路；

选择单元，用于在所述候选环路中，选择承载业务数量最多的环路承载业务，所选择的环路承载业务的总带宽小于等于所述选择的环路自身的最大带宽；

筛选单元，用于如果所选择的环路承载的业务的总带宽大于所述选择的环路自身的最大带宽，则筛选业务，使得筛选后所述所选择的环路承载的业务的总带宽小于等于所述选取的环路自身的最大带宽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述选择单元，还用于若所选择的承载业务数量最多的环路数量大于1，则在所述承载业务数量最多的环路中，选择源节点和宿节点数目最少的环路承载业务，若所述源节点和宿节点数目最少的环路数量大于1，则用于选择所述承载业务数量最多的环路中节点最少的环路承载业务；还用于在所述候选环路中，选择承载剩余业务数量最多的环路承载剩余任务，直到所有业务均被承载。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

疏导单元，用于若相交的承载业务的环路均存在空余带宽，则将所述相交的环路的相交业务通道上的各自业务疏导至对方环路上。