CN103595634B - Ip/wdm网络中动态业务疏导方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种IP/WDM网络中动态业务疏导方法,主要解决IP/WDM网络中动态业务的选路和资源分配问题。具体步骤包括:输入IP/WDM网络拓扑信息和初始资源配置;采用基于禁忌搜索方法的k条最短路算法为每个节点对搜索候选路径;采用优劣评价准则为业务选择最优候选路径;在业务选路失败时,采用邻结点扩展方法为业务重新选路。本发明通过引入基于禁忌算法的k条最短路方法、候选路径优劣评价准则、邻结点扩展方法,提高了网络资源利用率,降低了业务阻塞率。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,更进一步涉及网络通信技术领域中,用波分复用方法承载网际协议业务(InternetProtocoloverWavelengthDivisionMultiplexing,IP/WDM)的网络中动态业务疏导方法。本发明针对动态业务的疏导,可以控制IP/WDM网络,为动态业务进行路由和资源分配。
背景技术
IP/WDM网络有效地结合IP技术与基于WDM技术的光交换网络,它具有高速的传输能力,能提供按需分配的带宽,因此成为未来通信网的一个重要发展方向。WDM网络一般只能提供波长级的颗粒度带宽,而源宿结点间单个用户的业务请求带宽通常远远小于一个波长的带宽,因此在IP/WDM网络中,对业务请求使用有效疏导策略将成为提高带宽利用率的关键。
电子科技大学拥有的专利技术“一种用于波分复用光网络的综合业务疏导方法”(申请号:200410081512.1授权公告号:CN100361445C授权公告日:2008.01.9)公开了一种光网络动态业务疏导方法。该方法包括以下步骤:第一步:初始化疏导图G;第二步:所有的网络节点均等待业务连接请求,如果节点检测到当前请求为连接建立请求,跳转至第三步,如果节点检测到当前请求为连接释放请求,跳转至第四步;第三步:针对业务请求在第一步中构造的疏导图模型中计算该业务请求的疏导路径;第四步:释放业务请求所占资源;第五步:对全网所有链路的权重进行了均衡动态调整。该方法存在的不足是,该方法没有考虑选路失败时如何进行的处理情况,使得资源利用率低,业务阻塞率高,导致该方法不适用于业务量比较大时出现选路失败的情况。
北京邮电大学拥有的专利技术“波分复用光网络路由和波长分配新方法”(申请号:02102714.5授权公告号:CN1151625C授权公告日:2004.5.26)公开了一种波分复用光网络路由和波长分配新方法。该方法的具体步骤,第一步进行资源配置;第二步先采用Forld方法计算每条结点对之间的一条最短路由;再采用Dijkstra方法计算次短路由和再次短路由;第三步按呼叫业务需求,从上部的备用路由集合中取出该业务的所有相关备用路由进行选择。该方法存在的不足是:该方法在计算备用路由集合时只是单一地使用Dijkstra方法或Forld方法,导致计算出来的路径不合理,难以找到合适路径,使得求解时间变得很长;在对备用路由集合进行选择的时候没有相应的评价标准,使得该方法难以找到一条最佳的路径,导致关键链路负载过大,增大了业务阻塞率。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足,提出一种适用于IP/WDM网络中动态业务的业务疏导方法。本发明采用邻结点扩展方法,在所选路径上的资源不足够承载业务时,通过区分资源不足的原因,分别进行邻结点扩展,为业务重新选择路径,能够有效地降低业务阻塞率,提高网络资源利用率。
实现本发明的具体思路是:当业务请求到达时,根据设置的路径优劣准则,为业务在候选路径中进行选择,充分考虑了当前网络中的资源利用情况;当选择的路径上的资源不能承载业务时,采用邻结点扩展方法,充分利用网络中的资源为业务进行选路,有效的降低了业务阻塞率,提高网络资源利用率。
本发明包括离线处理和在线处理两个过程,具体步骤包括:
所述的离线处理的具体步骤如下:
(1)输入网络拓扑信息:
1a)输入各个网络结点的位置及其之间连接关系的网络结构信息;
1b)输入各条链路的容量、各结点的接收器、发送器数量以及各条链路的波长分配情况的初始资源配置;
(2)求链路负载平均最大流:
2a)找出网络最大流;
2b)求链路的负载平均最大流:
(3)确定关键链路:
3a)按照下式,求链路的关键性值:
K(l)=L(l)/C(l)
其中,K(l)表示链路l的关键性值,L(l)表示链路l的负载平均最大流,C(l)表示链路l的容量;
3b)将关键性值中的最大链路设定为关键链路;
(4)搜索最短路径:
4a)建立一个存放结点对的节点对集合;
4b)根据输入的网络结构信息,统计IP/WDM网络中的结点个数n,将IP/WDM网络中的所有结点从1到n进行编号,按编号从小到大的顺序依次选取结点,每次选取一个结点,将每次选取的结点分别与编号大于该选取结点编号的结点进行配对,组成结点对,将组成的结点对存入到节点对集合中;
4c)从结点对集合中取一个结点对作为源结点和宿结点,将该结点对设定为当前节点对,从结点对集合中删除该结点对,采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,求出源结点与宿结点之间的最短路径,将该最短路径设定为基准路径;
4d)采用禁忌搜索方法进行路径搜索,将搜索到的路径标记为候选路径,执行步骤4e),若搜索不到路径,则执行步骤4g);
4e)分别将每一个标记为候选路径的路径作为基准路径,采用禁忌搜索方法进行路径搜索,将每次搜索得到的路径均标记为候选路径;
4f)将候选路径按照各自所经过链路的关键性值之和从小到大进行排序,将前k条路径作为当前结点对所对应的k条最短路径,其中,k表示拟寻找的最短路径数,取值范围为1~5之间,k的取值与拟进行禁忌搜索的路径数m的取值相同;
4g)判断结点对集合是否为空,若是,则结束搜索最短路径,否则,执行步骤4c);
所述在线处理的具体步骤如下:
(5)初始化事件列表;
(6)判断读入事件类型:
读取事件列表头部的事件信息,将该事件信息存入系统中,删除事件列表中的该读入事件,判断读入事件是否是“到达”类型,若是,执行步骤(8),否则,执行步骤(7);
(7)释放离开事件的网络资源,执行步骤(14);
(8)选择最优候选路径:
8a)按照下式计算链路的成本:
t(l)=K(l)/R(l)+S(l)
其中,t(l)表示网络中链路l的成本,K(l)表示网络中链路l的关键性值,R(l)表示网络中链路l的剩余容量,S(l)表示网络中链路l两端的两个结点上已使用的接受器和发送器的数量与该两个结点上接收器和发送器总数量的比值;
8b)按照下式,计算读入事件对应业务的源结点和宿结点对所对应的候选路径的优劣性值:
其中,W(p)表示候选路径p的优劣性值,a表示一个取值为0.3平衡因子,t(l)表示网络中链路l的成本,∈表示属于操作,C(l)表示网络中链路l的容量;
8c)选取候选路径中优劣性值最小的一条路径作为读入事件对应业务的最优路径;
(9)判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的剩余资源是否能够承载读入事件对应的业务,若是,读入事件对应的业务选路成功,网络开始承载该读入事件对应的业务,执行步骤(10),否则,执行步骤(12);
(10)根据读入事件对应业务所占用的网络资源,更新网络资源;
(11)产生离开事件:
读入事件对应业务的持续时间到达,网络对该业务服务完成,生成离开事件,将该生成的离开事件从事件列表尾部存入到事件列表中,执行步骤(14);
(12)扩展邻结点:
12a)判断最优路径是否有链路的剩余容量未达到请求带宽,若是,则执行步骤12b),否则,执行步骤12d);
12b)从选择出来的最优路径中找出剩余容量未达到请求带宽的链路,将该链路作为缺陷路径;
12c)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径相邻结点采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出缺陷路径上两结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,在最优路径上将缺陷路径用扩展路径替换生成新的路径,将新生成的路径作为选择的最优路径,结束扩展邻结点;
12d)在最优路径上,找出接收器数目和发送器数目至少有一个为0的结点;将该结点在最优路径上的前一个结点和后一个结点分别作为源结点和宿结点,将源结点和宿结点之间的路径作为缺陷路径;
12e)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径的相邻的结点上采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出选择的源结点和宿结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,用扩展路径替换缺陷路径生成新路径,将该新路径作为最优路径;
(13)判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的资源是否能够承载读入事件对应的业务,若是,则执行步骤(10),否则,拒绝该读入事件对应的业务,执行步骤(14);
(14)判断事件列表是否为空,若是,则统计所有业务路径的平均跳数、阻塞率和资源消耗信息,执行步骤(15),否则,执行步骤(6);
(15)结束。
本发明与现有技术相比较,具有以下优点:
第一,由于本发明采用了基于禁忌算法的k条最短路算法搜索两个结点之间的k条最短路径的方法,克服了现有技术中搜索候选路径集合时无法找到合适路径、求解时间过长的不足,使得本发明具有在搜索候选路径集合时,能快速搜索到合适的路径的优点。
第二,由于本发明采用优劣评价准则为业务进行候选路径选择,克服了随机选择时难以选出一条合理路径,资源利用率低,个别链路负载过大的缺点,使得本发明能为业务选择合理的路径,具有资源利用率高,负载均衡的优点。
第三,由于本发明采用扩展邻结点的方法处理选路失败的情况,克服了资源利用率低、业务阻塞率高、不适用于业务量较大的情况的缺点,使得本发明能充分利用网络中的资源,尽量为更多的路径选择路径,具有资源利用率高,业务阻塞率低的优点,更适合于业务量较大的情况。
附图说明:
图1为本发明的流程图;
图2为本发明采用禁忌搜索方法的流程图;
图3为本发明仿真网络拓扑图;
图4为本发明在NSFnet网络中的阻塞率性能示意图。
具体实施方式:
以下结合附图对本发明进行进一步的详细描述。
参照图1,本发明的具体实施方法如下:
步骤1,输入IP/WDM网络拓扑信息和初始资源配置:
1a)输入各个网络结点的位置及其之间连接关系的网络结构信息,仿真时采用的拓扑是图4所示NSFnet拓扑结构;
1b)输入各条链路的容量、各结点的接收器、发送器数量以及各条链路的波长分配情况的初始资源配置。
步骤2,确定链路负载平均最大流,用于确定评价候选路径的优劣准则:
找出网络最大流,在IP/WDM网络中任意选取一个结点,将所选取的结点设定为初始结点,经该结点向IP/WDM网络中注入流量,缓慢增大注入的流量,直到IP/WDM网络中某一条边通过的流量达到该条边的容量时,停止注入流量,将停止注入流量时初始结点正承载的流量设定为网络最大流;
求链路的负载平均最大流,采用下式计算网络的负载平均最大流:
其中,L(l)表示链路l的负载平均最大流,(s,d)表示任意两个结点s和d构成的集合,G表示任意两个结点s和d构成的结点对的集合,∈表示属于符号,fl (s,d)表示任意两个结点s和d之间的链路l的最大流通过量,N表示最大流通过的边的条数。
步骤3,确定关键链路:
按照下式,确定链路的关键性:
K(l)=L(l)/C(l)
其中,K(l)表示链路l的关键性值,L(l)表示链路l的负载平均最大流,C(l)表示链路l的容量;
将关键性最大的链路设定为关键链路。
步骤4,搜索k条最短路径:
4a)建立一个存放结点对的节点对集合;
4b)统计IP/WDM网络中的结点个数n,将IP/WDM网络中的所有结点从1到n进行编号,按编号从小到大的顺序依次选取结点,每次选取一个结点,将每次选取的结点分别与编号大于该选取结点编号的结点进行配对,组成结点对,将组成的结点对存入到节点对集合中;
4c)判断结点对集合是否为空,若是,则结束寻找k条最短路径,否则,从结点对集合中取出一个结点对作为源结点和宿结点,将该结点对设定为当前节点对,将该结点对从结点对集合中删除,采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,求出源结点与宿结点之间的最短路径,将该最短路径设定为基准路径;
4d)基于基准路径,采用图2所述的禁忌搜索方法进行路径搜索,将搜索到的路径标记为候选路径,若搜索不到路径,则执行步骤4c);
4e)将每一个标记为候选路径的路径作为基准路径分别采用图2所述的禁忌搜索方法进行路径搜索,将搜索得到的路径全部标记为候选路径;
参照附图2对本发明步骤4d)和步骤4e)中采用的禁忌搜索方法描述如下。
第1步,将IP/WDM网络中所有链路的状态设置为未禁忌状态;
第2步,找出基准路径的目的结点的下一个结点作为继承结点;
第3步,将继承结点和源结点之间的链路设置为禁忌状态;
第4步,将禁忌状态的链路视为不存在,采用迪杰斯特拉Dijkstra方法找出基准路径源结点到继承结点的最短路径;
第5步,判断最短路径是否存在,若是,执行第6步,否则,执行第7步;
第6步,将最短路径标记为候选路径,将该路径存入系统,将该最短路径所经过的链路的设置为禁忌状态,执行第2步;
第7步,判断继承结点是否是基准路径的源结点,若是,则执行第9步,否则,执行步骤第8步;
第8步,将继承结点的前一个结点设定为继承结点,将所有禁忌状态的链路的状态更改为未禁忌状态,执行第3步;
第9步,将标记为候选路径的路径根据这些路径各自经过的链路的关键性值之和从小到大进行排序,将其中前k-1条路径作为搜索的结果。
4f)将标记为候选路径的路径按照各自所经过的链路的关键性值之和从小到大进行排序,将前k条路径作为当前结点对所对应的k条最短路径,执行步骤4c)。
步骤5,初始化事件列表。
将网络中动态到达的业务对应的事件类型设置为“到达”,将各业务的信息与各自对应的事件类型合并生成到达事件;每一个事件都包含对应业务的源结点、宿结点、持续时间、请求带宽信息;建立一个用于存放事件的队列作为事件列表;按照到达事件对应业务的到达先后顺序将各个到达事件插入事件列表中,获得初始事件列表,该事件列表在后续步骤中会随着业务的选路成功或离开网络进行不断扩充或删减。
步骤6,判断读入事件类型:
事件列表中的各事件是按照事件发生的先后顺序排列的,本发明的事件包含了到达事件和离开事件,不同的事件将会触发系统做出不同的处理。读取事件列表头部的事件信息,将该事件信息存入系统中,删除事件列表中的该读入事件,判断读入事件是否是“到达”类型,若是,执行步骤8,否则,执行步骤7。
步骤7,释放离开事件的网络资源,主要是释放离开事件对应的业务所占用的链路容量、链路上的波长以及结点的光收发器:
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含的网际协议IP层内结点之间的链路,将这些链路的剩余容量分别加上业务信息中的请求带宽;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含从网际协议IP层结点到波分复用WDM层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用发送器的数目加1;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的从波分复用WDM层结点到网际协议IP层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用接收器的数目加1;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的波分复用WDM层内结点之间的链路,将这些链路上该业务占用的波长分别标记为未使用。
步骤8,选择最优候选路径,本发明采用优劣评价准则选择最优候选路径,综合考虑当前网络资源利用情况,能更好地实现负载均衡,降低业务阻塞率:
按照下式计算链路的成本:
t(l)=K(l)/R(l)+S(l)
其中,t(l)表示链路l的成本,K(l)表示链路l的关键性值,R(l)表示链路l的剩余容量,S(l)表示链路l两端的两个结点上已使用的接受器收和发送器的数量与这两个结点上接收器和发送器的总数量的比值;
按照下式,计算读入事件对应业务的源结点和宿结点对所对应的候选路径的优劣性值:
其中,W(p)表示候选路径p的优劣性值,a是一个平衡因子,取值为0.3,t(l)表示链路l的成本,∈表示属于符号,C(l)表示链路l的容量;
选取候选路径中优劣性值最小的一条路径作为读入事件对应业务的最优路径;
步骤9,判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的剩余资源是否足够承载读入事件对应的业务,判定最优路径上的剩余资源足够承载读入事件对应的业务的标准具体是,最优路径经过的每个结点上都还有剩余的接收器和发送器可供使用,并且最优路径经过的每条链路的剩余带宽都达到业务的请求带宽;若足够承载,则读入事件对应的业务选路成功,网络开始承载该读入事件对应的业务,执行步骤10,否则,执行步骤12。
步骤10,根据读入事件对应业务所占用的网络资源,对网络资源进行更新。
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含的网际协议IP层内结点之间的链路,将这些链路的剩余容量分别加上业务信息中的请求带宽;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含从网际协议IP层结点到波分复用WDM层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用发送器的数目加1;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的从波分复用WDM层结点到网际协议IP层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用接收器的数目加1;
找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的波分复用WDM层内结点之间的链路,将这些链路上该业务占用的波长分别标记为未使用。
步骤11,产生离开事件:
读入事件对应业务的持续时间到达,网络对该业务服务完成,生成离开事件,将该生成的离开事件从事件列表尾部存入到事件列表中,执行步骤14。
步骤12,扩展邻结点:
12a)判断最优路径是否有链路的剩余容量未达到请求带宽,若是,则执行步骤12b),否则,执行步骤12d);
12b)从选择出来的最优路径中找出剩余容量未达到请求带宽的链路,将该链路作为缺陷路径;
12c)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径的相邻结点上采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出缺陷路径上两结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,在最优路径上将缺陷路径用扩展路径替换生成新的路径,将新生成的路径作为选择的最优路径,结束扩展邻结点;
12d)在最优路径上,找出接收器数目和发送器数目至少有一个为0的结点;将该结点在最优路径上的前一个结点和后一个结点分别作为源结点和宿结点,将源结点和宿结点之间的路径作为缺陷路径;
12e)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径的相邻结点上采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出选择的源结点和宿结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,将缺陷路径用扩展路径替换生成新的路径,将新生成的路径作为选择的最优路径。
步骤13,判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的资源是否足够承载读入事件对应的业务,若是,则执行步骤10,否则,拒绝该读入事件对应的业务,执行步骤14。
步骤14,判断事件列表是否为空,若是,则统计路径平均跳数、阻塞率和资源消耗信息,执行步骤15,否则,执行步骤6。
步骤15,结束。
下面结合附图3和附图4对本发明的仿真效果作进一步的描述。
参照附图3,本发明仿真采用的拓扑结构是本领域经典常用的一种仿真拓扑结构美国国家科学基金会计算机中心主干网络NSFnet,该拓扑用于模拟本发明中的IP/WDM网络,该拓扑图中每一个圆圈表示网络中的一个结点,圆圈里面的数字表示各个结点的编号,圆圈之间的连线代表圆圈各自对应结点之间存在的一条链路。
本发明计算机仿真所设定的条件如下:
在该拓扑图中,每条链路的每个方向上设置一根光纤,每根光纤中包含8个波长,波长容量为2.5Gb/s,每个结点配置有16个光接收器和16个光发送器,而且光接收器和光发送器都具有全波长转换能力。
本发明计算机仿真中产生的动态业务参数主要包括:源结点、宿结点、业务请求持续时间、业务请求带宽。源结点和宿结点以等概率随机产生,范围是在规定的结点集合中;业务的请求带宽是在一定的带宽范围内随机产生的,单位为Mbit/s,业务请求的到达定义为泊松过程,而业务请求的到达速率服从泊松分布,均值为λ;业务请求的持续时间服从均值为1/μ的指数分布随机产生,时间单位为s。
本发明计算机仿真中产生的动态业务没有优先级,一旦动态业务请求被拒绝,则立即丢弃。
本发明的仿真实验,每次仿真运行20次,取20次仿真结果的统计平均值作为输出数据进行对比和分析。
附图4为本发明的IP/WDM网络中动态业务疏导方法的仿真图。附图4中所示的实验数据是采用附图3所示的网络拓扑进行仿真所得到得数据。附图4中标有正方形的曲线表示采用网际协议层优先选路方法ILF获得的性能曲线,标有菱形的曲线表示光层优先选路方法OLF的性能曲线,标有正向三角形的曲线代表表示单层路由计算方法SLRC的性能曲线,标有倒三角形的曲线表示本发明提出的方法的性能曲线。
如附图4所示,随着业务负载强度增大,本发明提出的方法仅在负载强度为100的时候与单层路由计算方法获得了相近的阻塞率,在其它负载强度下得到的阻塞率都显著低于其它三种方法得到的阻塞率,由此可见,本发明相比于其它三种方法有更低的业务阻塞率。
Claims (8)
1.IP/WDM网络中动态业务疏导方法,包括离线处理和在线处理两个过程,具体步骤包括:
所述的离线处理的具体步骤如下:
(1)输入网络拓扑信息:
1a)输入各个网络结点的位置及其之间连接关系的网络结构信息;
1b)输入各条链路的容量、各结点的接收器、发送器数量以及各条链路的波长分配情况的初始资源配置;
(2)求链路负载平均最大流:
2a)找出网络最大流;
2b)求链路的负载平均最大流;
(3)确定关键链路:
3a)按照下式,求链路的关键性值:
K(l)=L(l)/C(l)
其中,K(l)表示链路l的关键性值,L(l)表示链路l的负载平均最大流,C(l)表示链路l的容量;
3b)将关键性值中的最大链路设定为关键链路;
(4)搜索最短路径:
4a)建立一个存放结点对的结点对集合;
4b)根据输入的网络结构信息,统计IP/WDM网络中的结点个数n,将IP/WDM网络中的所有结点从1到n进行编号,按编号从小到大的顺序依次选取结点,每次选取一个结点,将每次选取的结点分别与编号大于该选取结点编号的结点进行配对,组成结点对,将组成的结点对存入到结点对集合中;
4c)从结点对集合中取一个结点对作为源结点和宿结点,将该结点对设定为当前结点对,从结点对集合中删除该结点对,采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,求出源结点与宿结点之间的最短路径,将该最短路径设定为基准路径;
4d)采用禁忌搜索方法进行路径搜索,将搜索到的路径标记为候选路径,执行步骤4e),若搜索不到路径,则执行步骤4g);
4e)分别将每一个标记为候选路径的路径作为基准路径,采用禁忌搜索方法进行路径搜索,将每次搜索得到的路径均标记为候选路径;
4f)将候选路径按照各自所经过链路的关键性值之和从小到大进行排序,将前k条路径作为当前结点对所对应的k条最短路径,其中,k表示拟寻找的最短路径数,取值范围为1~5之间,k的取值与拟进行禁忌搜索的路径数m的取值相同;
4g)判断结点对集合是否为空,若是,则结束搜索最短路径,否则,执行步骤4c);
所述在线处理的具体步骤如下:
(5)初始化事件列表;
(6)判断读入事件类型:
读取事件列表头部的事件信息,将该事件信息存入系统中,删除事件列表中的该读入事件,判断读入事件是否是“到达”类型,若是,执行步骤(8),否则,执行步骤(7);
(7)释放离开事件的网络资源,执行步骤(14);
(8)选择最优候选路径:
8a)按照下式计算链路的成本:
t(l)=K(l)/R(l)+S(l)
其中,t(l)表示网络中链路l的成本,K(l)表示网络中链路l的关键性值,R(l)表示网络中链路l的剩余容量,S(l)表示网络中链路l两端的两个结点上已使用的接收器和发送器的数量与该两个结点上接收器和发送器总数量的比值;
8b)按照下式,计算读入事件对应业务的源结点和宿结点对所对应的候选路径的优劣性值:
其中,W(p)表示候选路径p的优劣性值,a表示一个取值为0.3平衡因子,t(l)表示网络中链路l的成本,∈表示属于操作,C(l)表示网络中链路l的容量;
8c)选取候选路径中优劣性值最小的一条路径作为读入事件对应业务的最优路径;
(9)判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的剩余资源是否能够承载读入事件对应的业务,若是,读入事件对应的业务选路成功,网络开始承载该读入事件对应的业务,执行步骤(10),否则,执行步骤(12);
(10)根据读入事件对应业务所占用的网络资源,更新网络资源;
(11)产生离开事件:
读入事件对应业务的持续时间到达,网络对该业务服务完成,生成离开事件,将该生成的离开事件从事件列表尾部存入到事件列表中,执行步骤(14);
(12)扩展邻结点:
12a)判断最优路径是否有链路的剩余容量未达到请求带宽,若是,则执行步骤12b),否则,执行步骤12d);
12b)从选择出来的最优路径中找出剩余容量未达到请求带宽的链路,将该链路作为缺陷路径;
12c)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径相邻结点采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出缺陷路径上两结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,在最优路径上将缺陷路径用扩展路径替换生成新的路径,将新生成的路径作为选择的最优路径,结束扩展邻结点;
12d)在最优路径上,找出接收器数目和发送器数目至少有一个为0的结点;将该结点在最优路径上的前一个结点和后一个结点分别作为源结点和宿结点,将源结点和宿结点之间的路径作为缺陷路径;
12e)将最优路径经过的链路视为不存在,在与缺陷路径的相邻的结点上采用迪杰斯特拉Dijkstra方法,找出选择的源结点和宿结点之间的最短路径,将该最短路径作为扩展路径,用扩展路径替换缺陷路径生成新路径,将该新路径作为最优路径;
(13)判断选路是否成功:
判断选择出来的最优路径上的资源是否能够承载读入事件对应的业务,若是,则执行步骤(10),否则,拒绝该读入事件对应的业务,执行步骤(14);
(14)判断事件列表是否为空,若是,则统计所有业务路径的平均跳数、阻塞率和资源消耗信息,执行步骤(15),否则,执行步骤(6);
(15)结束。
2.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤2a)中所述找出网络最大流的具体步骤是:
第1步,在IP/WDM网络中任意选取一个结点,将所选取的结点设定为初始结点,经该结点向IP/WDM网络中注入流量,缓慢增大注入的流量,直到IP/WDM网络中某一条边通过的流量达到该条边的容量时,停止注入流量;
第2步,将停止注入流量时初始结点正承载的流量设定为网络最大流;
第3步,将停止注入流量时各条边正承载的流量设定为该条边的最大流通过量;
第4步,将停止注入流量时,有流量通过的边设定为最大流通过边,统计最大流通过边的条数。
3.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤2b)中所述链路的负载平均最大流由下式得到:
其中,L(l)表示链路l的负载平均最大流,(s,d)表示任意两个结点s和d构成的集合,G表示任意两个结点s和d构成的结点对的集合,∈表示属于操作,fl (s,d)表示任意两个结点s和d之间的链路l的最大流通过量,N表示最大流通过边的条数。
4.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤4d)、步骤4e)所述的禁忌搜索方法具体步骤如下:
第1步,将IP/WDM网络中所有链路的状态设置为未禁忌状态;
第2步,找出基准路径的目的结点的下一个结点作为继承结点,
第3步,将继承结点和源结点之间的链路设置为禁忌状态;
第4步,将禁忌状态的链路视为不存在,采用迪杰斯特拉Dijkstra方法找出基准路径源结点到继承结点的最短路径;
第5步,判断最短路径是否存在,若是,执行第6步,否则,执行第7步;
第6步,将最短路径标记为候选路径,将该路径存入系统,将该最短路径所经过的链路设置为禁忌状态,执行第2步;
第7步,判断继承结点是否是基准路径的源结点,若是,则执行第9步,否则,执行步骤第8步;
第8步,将继承结点的前一个结点设定为继承结点,将所有禁忌状态的链路的状态更改为未禁忌状态,执行第3步;
第9步,将标记为候选路径的路径根据这些路径各自经过的链路的关键性值之和从小到大进行排序,将其中前m-1条路径作为搜索的结果,其中,m表示禁忌搜索方法要搜索的路径的条数,取值范围为1~5之间。
5.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤(5)所述事件列表初始化的具体步骤如下:
第1步,判断是否有动态业务到达,若是,执行第2步,否则,执行第4步;
第2步,读入动态到达的业务,将该到达业务的持续时间、请求带宽、源结点、宿结点信息存入系统中;
第3步,将读入的动态到达业务对应的事件类型设置为“到达”,将业务信息与业务对应的事件类型合并,生成到达事件,执行第1步;
第4步,建立一个存放事件的队列,将该队列设定为事件列表;
第5步,将到达事件,按照各自对应业务的到达顺序,从事件列表的尾部依次存入事件列表中,完成事件列表的初始化。
6.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤(7)所述的释放离开事件的网络资源具体步骤如下:
第1步,找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含的网际协议IP层内结点之间的链路,将这些链路的剩余容量分别加上业务信息中的请求带宽;
第2步,找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径所包含从网际协议IP层结点到波分复用WDM层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用发送器的数目加1;
第3步,找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的从波分复用WDM层结点到网际协议IP层结点的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用接收器的数目加1;
第4步,找出读入离开事件对应的业务信息中,业务路径包含的波分复用WDM层内结点之间的链路,将这些链路上该业务占用的波长分别标记为未使用。
7.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤(10)所述的更新网络资源的具体步骤如下:
第1步,找出选择的最优路径包含的网际协议IP层内的结点之间的链路,将这些链路的剩余容量减去业务的请求带宽;
第2步,找出选择的最优路径包含的从网际协议IP层结点到波分复用WDM层结点之间的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用发送器的数目减1;
第3步,找出选择的最优路径中包含的从波分复用WDM层结点到网际协议IP层结点之间的链路,将这些链路上网际协议IP层结点的可用接收器的数目减1;
第4步,找出选择的最优路径包含的波分复用WDM层内结点之间的链路,将业务占用这些链路的波长标记为已使用。
8.根据权利要求1所述的IP/WDM网络中动态业务疏导方法,其特征在于,步骤(11)所述的产生离开事件的具体步骤如下:
第1步,读入事件对应业务的持续时间到达,网络对该读入事件对应的业务服务完成,将该业务所对应的事件类型设定为“离开”,将业务信息和业务对应的事件类型合并,生成离开事件;
第2步,将生成的离开时间从事件列表尾部存入事件列表中。
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