CN102348138B - 一种基于pce的冲突避免波长分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PCE的冲突避免波长分配方法，涉及波长交换光网络技术领域。所述方法包括步骤：C：源节点向目的节点发送Path消息；D：目的节点收到Path消息后，判断光路可用波长集是否为空，如果为空，目的节点向源节点发送PathErr消息，执行步骤C；否则，选择一个波长作为预留波长，执行步骤E；E：目的节点向PCE发送RESVReq消息；F：PCE判断当前预留波长是否可用，如果可用，将Path消息的Path ID、当前预留波长和RID集存入CAT表中，通知目的节点发送Resv消息；否则，选择一个新的可用波长作为预留波长，执行步骤E。所述方法，能够降低网络后向资源冲突概率，进而降低网络阻塞率。

Description

一种基于PCE的冲突避免波长分配方法

技术领域

本发明涉及波长交换光网络技术领域，特别涉及一种基于PCE的冲突避免波长分配方法。

背景技术

随着网络带宽需求的迅猛增长，有限的波长资源必然会成为未来光网络发展的瓶颈。WSON（Wavelength Switched Optical Network，波长交换光网络）的提出就是为了快速有效地提供和拆除光路，充分利用网络现有的波长资源。在WSON框架中，路由与波长分配是一个关键问题。在短时间内出现大量业务申请或在规定的时间内恢复大量原有业务时，将会出现资源的竞争与冲突。

GMPLS（Generalized Multiprotocol Label Switching，通用多协议标签交换）网络通过在光层中引入分布式的控制平面，实现了动态、实时、按需的网络资源配置和管理，通过在原有概念和技术基础之上的延续和发展，给现有传输网络体系结构带来了重大的变革。控制平面通过将原来由集中式网管设备完成的部分功能改由分布式节点完成，提高了网络的效率。

资源预留是分布式光网络智能化的一项关键技术。它使用一定的路由及信令协议，实现对特定网络资源的预留。资源预留技术是实现诸如交换连接建立、网络保护与恢复等各种智能化操作的基础。在以波长路由为基础的波分复用光网络中，也常被称为波长预留技术。

在无波长转换能力的网络中，传统的波长选择算法有三种，分别是FF（First Fit，最先适应）,RF（随机适应，Random Fit）和LF（最后适应，Last Fit)。一般认为，FF和LF适用于网络负载比较低、阻塞率比较小的情况；而RF适用于网络负载比较高、阻塞率比较大的情况。传统的波长预留策略有两种，分别是SIR（Source-InitiatedReservation,前向开始预留策略）和DIR（Destination-InitiatedReservation,后向开始预留策略）。SIR在前向预留阶段直接预留多个波长资源，在目的端节点确定预留的资源后，后向预留阶段释放多余的预留资源。DIR是在前向预留资源阶段只在信令中保存可用资源集，在目的端节点确定预留的资源后，后向预留阶段预留确定的资源。

使用RSVP-TE（Resource ReSerVation Protocol-TrafficEngineering，基于流量工程扩展的资源预留协议）协议的GMPLS网络中存在的资源冲突可以分成两种。一种是前向资源冲突，这是由于网络中缺乏相应的资源所造成的；另一种是后向资源冲突，这是由于资源预留竞争所产生的。其中，后向资源冲突在网络的阻塞率中占主导作用，并且一直没有很好地解决。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于PCE的冲突避免波长分配方法，以便降低网络的后向资源冲突的概率，进而降低网络的阻塞率。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于PCE的冲突避免波长分配方法，其包括步骤：

C：源节点向目的节点发送Path消息，所述Path消息依次经过显式路由所包括的每段链路，根据每段链路的链路可用波长集得到光路可用波长集，根据每段链路上已经标记的Path ID得到RID集，并且将所述Path消息的Path ID标记到每段链路上；

D：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送PathErr消息，并且去除所述显式路由所包括的每段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C；否则，从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E；

E：所述目的节点向PCE发送RESVReq消息，所述RESVReq消息包括：所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集；

F：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据CAT表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，所述PCE通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E；

G：将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中，然后通知所述目的节点发送Resv消息；

进一步，所述步骤G之后包括步骤H：中间节点收到所述Resv消息后进行资源预留，并且去除相应链路上的所述Path消息的PathID；

进一步，所述步骤H之后包括步骤I：所述源节点收到所述Resv消息后，从所述CAT表中删除所述Path消息的Path ID、相应的预留波长和所述RID集。

优选地，所述步骤C之前还包括步骤B：所述PCE计算得到所述显式路由，并将所述显式路由发送给所述源节点。

优选地，所述步骤B之前还包括步骤A：所述源节点发送消息给所述PCE，请求建立从所述源节点到所述目的节点的光路。

优选地，所述步骤C具体包括步骤：

C1：源节点向目的节点发送Path消息，所述Path消息依次经过显式路由所包括的每段链路；

C2：计算所述显式路由所包括的所有链路的链路可用波长集的交集，作为所述光路可用波长集；

C3：将每段链路上已经标记的Path ID构成的集合作为该链路的Path ID集，计算所述显式路由所包括的所有链路的Path ID集的并集，作为所述RID集；

C4：将所述Path消息的Path ID标记到所述显式路由所包括的每段链路上。

优选地，所述步骤D具体包括：

D1：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，执行步骤D2；否则，执行步骤D3；

D2：所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送PathErr消息，所述PathErr消息依次经过所述显式路由所包括的每段链路，每段链路收到所述PathErr消息后，去除该段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C；

D3：采用最先适用算法从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E。

优选地，所述步骤F具体包括步骤：

F1：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据CAT表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，执行步骤F2；

F2：所述PCE向所述目的节点发送第一RESVRep消息，以通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E。

优选地，所述步骤F1进一步具体包括步骤：

F11：所述PCE收到所述RESVReq消息后，从所述RESVReq消息提取所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集；

F12：依次判断所述CAT表中与所述RID集中的Path ID对应的Path消息的选中波长是否与当前预留波长相同，如果均不相同，判定当前预留波长可用，执行步骤F2；否则，执行步骤F3。

优选地，所述步骤G具体包括步骤：

G1：所述PCE将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中；所述当前预留波长作为所述Path消息的选中波长；

G2：所述PCE向所述目的节点发送第二RESVRep消息，以通知所述目的节点发送Resv消息。

（三）有益效果

本发明所述基于PCE的冲突避免波长分配方法，通过给Path消息经过的链路标记Path ID,并且进而结合碰撞避免表选择预留波长，能够有效降低网络的后向资源冲突的概率，进而降低网络的阻塞率。

附图说明

图1是本发明实施例所述基于PCE的冲突避免波长分配方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例所述基于PCE（Path Computation Element，路径计算单元）的冲突避免波长分配方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：

步骤A：源节点收到业务建立请求后，作为PCC（Path ComputationClients，路径计算请求客户）通过PCEP（Computation ElementCommunication Protocol，路径计算单元通信协议）发送一条PCReq消息（一种路径请求消息）给PCE，请求建立一条从所述源节点到目的节点的光路。

步骤B：所述PCE根据TED（Traffic Engineering Database，流量工程数据库）及建路请求的约束条件计算得到一条显式路由，并通过PCRep消息将所述显式路由发送给所述源节点。

步骤C：所述源节点向所述目的节点发送Path消息（即路径消息），所述Path消息依次经过所述显式路由所包括的每段链路，根据每段链路的链路可用波长集得到光路可用波长集，根据每段链路上已经标记的Path ID（即路径标号）得到RID（Recorded ID，即记录标号）集，并且将所述Path消息的Path ID标记到每段链路上。后述将该过程简称Path过程。

所述步骤C具体包括步骤：

步骤C1：所述源节点向所述目的节点发送Path消息，所述Path消息依次经过所述显式路由所包括的每段链路。

步骤C2：计算所述显式路由所包括的所有链路的链路可用波长集的交集，作为所述光路可用波长集。每段链路都有一个对应的链路可用波长集，所述链路可用波长集包括了该链路的可用波长，也即是经过该链路的已有光路尚未占用的波长。因此，通过计算所述显式路由所包括的所有链路的链路可用波长集的交集，可以得到所述光路可用波长集。所述光路可用波长集中包括了可以备选的波长，但是由于时延（所述Path消息从所述源节点传递到目的节点过程所花费的时间）的原因，这些备选波长仍然可能造成阻塞，因此，需要后续的进一步筛选判断。

步骤C3：将每段链路上已经标记的Path ID构成的集合作为该链路的Path ID集，计算所述显式路由所包括的所有链路的Path ID集的并集，作为所述RID集。如后续步骤C4所述，Path消息传递过程中，会将其Path ID标记到其所经过的链路上，每段链路都可能被多个Path ID所标记，这些已经标记到该段链路上的多个Path ID的集合即为该链路的Path ID集。

步骤C4：将所述Path消息的Path ID标记到所述显式路由所包括的每段链路上。

步骤D：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送PathErr消息（一种路径报错消息），并且去除所述显式路由所包括的每段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C；否则，从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E。

所述步骤D具体包括：

步骤D1：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，执行步骤D2；否则，执行步骤D3；

步骤D2：所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送PathErr消息，所述PathErr消息依次经过所述显式路由所包括的每段链路，每段链路收到所述PathErr消息后，去除该段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C。一次Path过程没有找到可用的波长（即所述光路可用波长集为空），但是Path过程中部分波长资源可能被释放，因此，重新回到所述步骤C，再次执行Path过程，将可能找到可用的波长。

步骤D3：采用最先适用算法从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E。

步骤E：所述目的节点向所述PCE发送RESVReq消息（一种请求消息），所述RESVReq消息包括：所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集；

步骤F：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据CAT（CollisionAvoidance Table，即本实施例自定义的碰撞避免表）表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，所述PCE通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E。

所述步骤F具体包括步骤：

步骤F1：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据CAT表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，执行步骤F2。

所述步骤F1进一步具体包括步骤：

步骤F11：所述PCE收到所述RESVReq消息后，调用其所包括的WSAU（波长选择辅助模块）从所述RESVReq消息提取所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集。所述WSAU为所述PCE中一个功能模块，主要功能是避免波长预留冲突。

步骤F12：所述WSAU依次判断所述CAT表中与所述RID集中的Path ID对应的Path消息的选中波长是否与当前预留波长相同，如果均不相同，判定当前预留波长可用，执行步骤G；否则，执行步骤F2。

所述CAT表保存在所述WSAU中，用于存储已经获得选中波长的Path消息的相关信息。表1为示例CAT表，以表1中信息为基础，现假设当前Path消息的Path ID为Path9；其光路可用波长集为{λ4，λ6}，并且当前预留波长为λ4；其对应的RID集为{Path1，Path5}。则所述步骤F12的执行过程如下：首先，查看Path1对应的选中波长是否为λ4，结果为否；进而查看Path5对应的选中波长是否为λ4，结果为是；所以当前预留波长λ4不可用，执行后述步骤F2。经过后续步骤F2后，得到新的当前预留波长为λ6，查看Path1对应的选中波长是否为λ6，结果为否；进而查看Path5对应的选中波长是否为λ6，结果为否；所以该当前预留波长λ6可用，执行后述步骤G。假设RID集还包括Path10，查找CAT表，没有对应行，则可以忽略该Path ID。因为CAT表没有对应行，即表示该Path10对应的Path消息虽然标记了Path9对应光路中的链路，但此时尚未获得选中波长，因此，不会影响目前的波长选择。

表1示例CAT表

Path ID	选中波长	RID集
			Path1	λ1	Path3；Path4；Path5
Path3	λ2	Path5；Path6；

Path5	λ4	Path3；Path7；
			Path6	λ5	Path6；Path8；

步骤F2：所述PCE通过所述WSAU向所述目的节点发送第一RESVRep消息（一种响应消息），以通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E。

步骤G：所述PCE通过所述WSAU将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中，然后通知所述目的节点发送Resv消息（一种资源预留协议的消息）。

所述步骤G具体包括步骤：

步骤G1：所述PCE通过所述WSAU将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中；所述当前预留波长作为所述Path消息的选中波长。

步骤G2：所述PCE通过所述WSAU向所述目的节点发送第二RESVRep消息（一种响应消息），以通知所述目的节点发送Resv消息。

步骤H：中间节点收到所述Resv消息后进行资源预留，并且去除相应链路上的所述Path消息的Path ID。

步骤I：所述源节点收到所述Resv消息后，从所述CAT表中删除所述Path消息的Path ID、相应的预留波长和所述RID集，整个业务过程结束。通过删除所述CAT表已经完成的业务的相关信息，能够及时释放被选中的波长，对于光网络中总体有限的波长资源具有重要的意义。

本发明实施例所述方法主要适用于单域光网络，其基于PCE的R+DWA（路由加分布式波长分配）方案，并且所述单域光网络没有波长转换器，波长分配需要满足波长一致性的约束。

本发明实施例所述基于PCE的冲突避免波长分配方法，通过给Path消息经过的链路标记Path ID,并且进而结合碰撞避免表选择预留波长，能够有效降低网络的后向资源冲突的概率，进而降低网络的阻塞率。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种基于路径计算单元PCE的冲突避免波长分配方法，其特征在于，包括步骤：

C：源节点向目的节点发送路径Path消息，所述Path消息依次经过显式路由所包括的每段链路，根据每段链路的链路可用波长集得到光路可用波长集，根据每段链路上已经标记的路径标号Path ID得到记录标号RID集，并且将所述Path消息的Path ID标记到每段链路上；

D：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送路径报错PathErr消息，并且去除所述显式路由所包括的每段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C；否则，从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E；

E：所述目的节点向PCE发送请求RESVReq消息，所述RESVReq消息包括：所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集；

F：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据碰撞避免表CAT表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，所述PCE通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E，所述CAT表用于存储已经获得选中波长的Path消息的相关信息；

G：将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中，然后通知所述目的节点发送资源预留协议Resv消息；

进一步，所述步骤G之后包括步骤H：中间节点收到所述Resv消息后进行资源预留，并且去除相应链路上的所述Path消息的PathID；

进一步，所述步骤H之后包括步骤I：所述源节点收到所述Resv消息后，从所述CAT表中删除所述Path消息的Path ID、相应的预留波长和所述RID集。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C之前还包括步骤B：所述PCE计算得到所述显式路由，并将所述显式路由发送给所述源节点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括步骤A：所述源节点发送消息给所述PCE，请求建立从所述源节点到所述目的节点的光路。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括步骤：

C1：源节点向目的节点发送Path消息，所述Path消息依次经过显式路由所包括的每段链路；

C2：计算所述显式路由所包括的所有链路的链路可用波长集的交集，作为所述光路可用波长集；

C3：将每段链路上已经标记的Path ID构成的集合作为该链路的Path ID集，计算所述显式路由所包括的所有链路的Path ID集的并集，作为所述RID集；

C4：将所述Path消息的Path ID标记到所述显式路由所包括的每段链路上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

D1：目的节点收到所述Path消息后，判断所述光路可用波长集是否为空，如果为空，执行步骤D2；否则，执行步骤D3；

D2：所述目的节点沿所述显式路由的反方向向所述源节点发送PathErr消息，所述PathErr消息依次经过所述显式路由所包括的每段链路，每段链路收到所述PathErr消息后，去除该段链路上的所述Path消息的Path ID，然后执行所述步骤C；

D3：采用最先适用算法从所述光路可用波长集中选择一个波长作为预留波长，然后执行步骤E。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F具体包括步骤：

F1：所述PCE收到所述RESVReq消息后，根据CAT表中的信息判断当前预留波长是否可用，如果可用，执行步骤G；否则，执行步骤F2；

F2：所述PCE向所述目的节点发送第一响应RESVRep消息，以通知所述目的节点从所述光路可用波长集中选择一个新的可用波长作为预留波长，然后执行所述步骤E。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤F1进一步具体包括步骤：

F11：所述PCE收到所述RESVReq消息后，从所述RESVReq消息提取所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集；

F12：依次判断所述CAT表中与所述RID集中的Path ID对应的Path消息的选中波长是否与当前预留波长相同，如果均不相同，判定当前预留波长可用，执行步骤F2；否则，执行步骤F3。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤G具体包括步骤：

G1：所述PCE将所述Path消息的Path ID、当前预留波长和所述RID集存入所述CAT表中；所述当前预留波长作为所述Path消息的选中波长；

G2：所述PCE向所述目的节点发送第二响应RESVRep消息，以通知所述目的节点发送资源预留协议Resv消息。

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