CN103490933A

CN103490933A - 一种含必经节点的业务保护恢复方法

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Publication number: CN103490933A
Application number: CN201310451074.2A
Authority: CN
Inventors: 刘君妍; 丁慧霞; 刘革; 马辰; 张�杰; 卢利锋; 赵永利; 滕玲; 宋曦; 李跃华
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Beijing University of Posts and Telecommunications; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd; Information and Telecommunication Branch of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Beijing University of Posts and Telecommunications; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd; Information and Telecommunication Branch of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103490933B

Abstract

本发明提供了一种含必经节点的业务保护恢复方法，通过蚁群算法定时产生的蚂蚁代理采集网络中源节点至目的节点的节点状态信息，从而更新节点状态转移概率表；具体步骤为：1、构建必经节点序列；2、获取源节点、目的节点分别与必经节点之间的分段路由；并整合分段路由；3、检测故障节点；4、获取恢复路由。和现有技术相比，本发明提供的一种含必经节点的业务保护恢复方法能够保证业务在需要满足经过某些必经节点的特定情况下时，减少恢复时间、快速得到恢复路由，从而提高业务恢复的成功率。

Description

一种含必经节点的业务保护恢复方法

技术领域

本发明涉及一种业务保护恢复方法，具体涉及一种含必经节点的业务保护恢复方法。

背景技术

光网络为使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建的大范围的局域网。光网络由用户动态发起业务请求，网元自动计算选择路径，并通过信令控制实现网络连接的建立、恢复、拆除，融交换和传送；其中光网络的保护和恢复一直是光网络生存性的重要环节。光网络发生故障时，保护恢复方式虽然不需要提前预留资源，但仍然需要在光网络中动态搜索并整合空闲网络资源，因此所需的恢复时间较长；且一旦在发生故障时保护路径中无空闲资源可用，就无法保证业务的100%恢复。

蚁群算法（ant colony optimization，ACO）是属于群体智能（SI）领域的一种元启发式算法，其特点是利用类似蚂蚁的移动代理（mobile agents），通过自身的记忆和其他移动代理遗留下来的痕迹（信息素水平）迭代地建立解决方案，集群性地探索一个网络中到达特定位置的最优路由。链路或路径保护方案的选择主要依据业务恢复程度、恢复速度、备用资源可用性及代价进行折衷判决；蚁群算法的动态分布式特点及其启发式特性，为链路或路径保护方案的选择提供了有效支持。

链路或路径中的单个节点失效时，与其邻近的所有链路均会同时断掉，使得光网络在多个链路失效后没有足够的时间去重新计算保护路由。因此，一旦用于抵御光网络多重失效的100%保护（绝对保护）处于极端资源低效率情况时，必须启用全力恢复方案；此时蚁群算法中的信息素水平将被用于快速、简单的计算。通过蚁群算法快速计算保护路由，寻找拥有空闲资源的路由，从而改善网络的生存性；尤其当业务在特定情况下需要满足经过某些特定节点的要求时，减少恢复时间、快速得到恢复路由显得尤为重要；因此提供一种能够快速恢复路由的业务保护方法显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需求，本发明提供了一种含必经节点的业务保护恢复方法，所述方法通过蚁群算法定时产生的蚂蚁代理采集网络中源节点至目的节点的节点状态信息，从而更新节点状态转移概率表；所述方法包括下述步骤：

步骤1：构建必经节点序列；

步骤2：整合分段路由；

步骤3：检测故障节点；以及

步骤4：获取恢复路由。

优选的，所述步骤1中所述必经节点序列中的必经节点为网络拓扑中满足用户及业务约束条件的最短路径中必须经过的节点；所述必经节点序列通过将网络拓扑中的节点与用户输入的所述必经节点的实际值一一对应构建；

优选的，所述步骤2中获取所述源节点、所述目的节点分别与所述必经节点之间的分段路由；并整合所述分段路由；获取所述分段路由的具体步骤为：

步骤2-1：确定所述必经节点的顺序；依据所述节点状态转移概率表计算所述源节点至所述必经节点之间的默认路由距离S1以及所述必经节点与所述目的节点之间的默认路由距离S2；将所述必经节点按照与其对应的距离差ΔS＝S1-S2的数值由小到大排序；

步骤2-2：计算所述分段路由；将所述节点状态转移概率表中转移概率最大的邻居节点作为下一跳，从而得到所述源节点与所述目的节点之间的各个所述分段路由；

优选的，所述步骤2中整合所述分段路由时，若检测到所述分段路由中包括公用链路，则重新计算所述公用链路的两端节点之间的所述分段路由；

优选的，所述步骤3检测整合所述分段路由后获得的待定路由中是否含有故障节点：

若不包含所述故障节点，则将所述待定路由作为所述恢复路；

若包含所述故障节点，则将所述故障节点加入禁忌表，重新调整包含所述故障节点的所述分段路由；所述禁忌表为采用所述蚁群算法构建的所述故障节点的集合表；

优选的，包含所述故障节点的所述分段路由的调整方法为：

若所述故障节点在所述必经节点之后，则计算所述故障节点的上一跳节点与所述目的节点之间的所述分段路由；并重新整合所述源节点与所述目的节点之间的所有所述分段路由获得所述待定路由；

若所述故障节点在所述必经节点之前，则计算所述故障节点的上一跳节点与所述故障节点之后首个所述必经节点之间的所述分段路由；并重新整合所述源节点与所述目的节点之间的所有所述分段路由获得所述待定路由；

优选的，对所述待定路由进行分段路由调整，按照所述步骤3的方法检测所述待定路由中是否含有故障节点，并获取最终的所述恢复路由。

与现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明技术方案中，通过蚁群算法简单而有效地保证了恢复路由中不含有故障节点；利用蚁群算法的动态启发式特性，能够根据当前网络中的资源利用情况调整蚁群算法搜索时的更新策略，选择具有空闲可用资源的链路作为恢复路由，从而提高业务恢复的成功率；

2、本发明技术方案中，采用分段路由计算、路由整合的方法解决路由中含有必经节点的问题，有效提高了恢复路由的调整效率；

3、本发明技术方案中，路由整合方法中，采用蚁群算法解决整合时路由冲突的问题，利用蚁群算法的动态启发式特性在故障节点发生前的保护机制和故障节点发生后的恢复机制中进行路由调整，能够有效保证算路效率；

4、本发明技术方案中，当节点故障发生后，根据蚁群算法实时维护更新的状态转移概率表可以快速得到替换路由，因此能够有效地缩短路由恢复时间；

5、本发明技术方案中，节点故障发生后采取的恢复机制基于节点故障发生前采取的保护机制，不需要重新计算恢复路由，而是在已得到的路由基础上进行调整，可以充分利用蚁群算法在寻路方面动态高效的优势，通过运用不断更新的状态转移概率表进行快速便捷的迭代寻路，从而大量节省了恢复时间；

6、本发明技术方案中，将故障节点加入蚁群算法搜索路由时存储节点遍历情况的禁忌表，可以保证重新计算路由时避开故障节点；

7、本发明提供的一种含必经节点的业务保护恢复方法，能够保证业务在需要满足经过某些必经节点的特定情况下时，减少恢复时间、快速得到恢复路由，从而提高业务恢复的成功率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是：本发明实施例中一种含必经节点的业务保护恢复方法流程图；

图2是：本发明实施例中节点发生故障后的恢复方法流程图；

图3是：本发明实施例中含必经节点业务的路由计算方法示意图；

图4是：本发明实施例中的节点状态转移概率表；

图5是：本发明实施例中的节点拓扑图；

图6是：本发明实施例中必经节点在故障节点之前的网络拓扑图；

图7是：本发明实施例中必经节点在故障节点之后的网络拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供的一种含必经节点的业务保护恢复方法，通过蚁群算法定时产生的蚂蚁代理采集网络中源节点至目的节点的节点状态信息，从而更新节点状态转移概率表；本实施例中的节点状态转移概率表和节点拓扑图如图4、5所示；节点i具有K_i个邻居节点，节点i的状态转移概率表为其中该状态转移概率表具有N-1行，K_i列，N为节点跳转的状态数目，n为邻居节点，d为目的节点，

为由邻居节点n跳转到目的节点d的状态转移概率；利用用户输入的满足业务约束条件的最短路径中必须经过的实际位置，与网络拓扑中的节点进行映射，得到满足业务要求的必经节点；通过将网络拓扑中的节点与用户输入的必经节点的实际值对应构建必经节点序列；

图1示出了本发明实施例中一种含必经节点的业务保护恢复方法流程图，当路由中不含有故障节点时的步骤为：

步骤1：判断源节点至目的节点中的默认路由中是否存在必经节点；若不存在，则将该默认路由作为恢复路由输出；若存在执行步骤2；

步骤2：如图3、6和7所示获取源节点、目的节点分别与必经节点之间的分段路由；具体步骤为：

步骤2-1：确定必经节点的顺序；依据节点状态转移概率表计算源节点至必经节点之间的默认路由距离S1；必经节点与目的节点之间的默认路由距离S2；将必经节点按照与其对应的距离差ΔS＝S1-S2的数值由小到大排序；距离差ΔS较小的必经节点较早经过；

步骤2-2：从源节点开始，将节点状态转移概率表中转移概率最大的邻居节点作为下一跳，从而得到源节点与目的节点之间的各个分段路由；

步骤3：将步骤2中获得的分段路由进行整合；路由整合时，若检测到分段路由中包括公用链路，则利用步骤2-1中的方法重新计算该公用链路的两端节点之间的分段路由；

步骤4：对上述分段路由进行整合，获得最终的恢复路由。

图3示出了本发明实施例中节点发生故障后的恢复方法流程图；当获取恢复路由过程中遇到故障节点时的具体步骤为：

步骤1：检测整合分段路由后获得的待定路由中是否含有故障节点：

若不包含故障节点，则将待定路由作为恢复路由；

若包含故障节点，则将故障节点加入禁忌表，重新调整包含该故障节点的分段路由；禁忌表为采用蚁群算法构建的存储节点遍历情况的集合表，即故障节点的集合表；

步骤2：所述步骤1中对包含故障节点的分段路的重新调整方法为：

判断故障节点与必经节点的位置关系：

若故障节点在必经节点之后，则计算故障节点的上一跳节点与目的节点之间的分段路由；并采用步骤2的方法重新整合源节点与目的节点之间的所有分段路由获得待定路由；

若故障节点在必经节点之前，则计算故障节点的上一跳节点与故障节点之后首个必经节点之间的分段路由；并采用步骤2的方法重新整合源节点与目的节点之间的所有分段路由获得待定路由；

步骤3：对待定路由进行分段路由调整，按照步骤3的方法检测待定路由中是否含有故障节点，并获取最终的所述恢复路由。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims

1.一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，所述方法通过蚁群算法定时产生的蚂蚁代理采集网络中源节点至目的节点的节点状态信息，从而更新节点状态转移概率表；所述方法包括下述步骤：

步骤1：构建必经节点序列；

步骤2：整合分段路由；

步骤3：检测故障节点；以及

步骤4：获取恢复路由。

2.如权利要求1所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，所述步骤1中所述必经节点序列中的必经节点为网络拓扑中满足用户及业务约束条件的最短路径中必须经过的节点；所述必经节点序列通过将网络拓扑中的节点与用户输入的所述必经节点的实际值一一对应构建。

3.如权利要求1所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，所述步骤2中获取所述源节点、所述目的节点分别与所述必经节点之间的分段路由；并整合所述分段路由；获取所述分段路由的具体步骤为：

步骤2-2：计算所述分段路由；将所述节点状态转移概率表中转移概率最大的邻居节点作为下一跳，从而得到所述源节点与所述目的节点之间的各个所述分段路由。

4.如权利要求1所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，所述步骤2中整合所述分段路由时，若检测到所述分段路由中包括公用链路，则重新计算所述公用链路的两端节点之间的所述分段路由。

5.如权利要求1所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，所述步骤3检测整合所述分段路由后获得的待定路由中是否含有故障节点：

若包含所述故障节点，则将所述故障节点加入禁忌表，重新调整包含所述故障节点的所述分段路由；所述禁忌表为采用所述蚁群算法构建的所述故障节点的集合表。

6.如权利要求5所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，包含所述故障节点的所述分段路由的调整方法为：

若所述故障节点在所述必经节点之前，则计算所述故障节点的上一跳节点与所述故障节点之后首个所述必经节点之间的所述分段路由；并重新整合所述源节点与所述目的节点之间的所有所述分段路由获得所述待定路由。

7.如权利要求5或6所述的一种含必经节点的业务保护恢复方法，其特征在于，对所述待定路由进行分段路由调整，按照所述步骤3的方法检测所述待定路由中是否含有故障节点，并获取最终的所述恢复路由。