CN103916282A - 一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法 - Google Patents

Abstract

一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A网络节点将本地状态信息传到管理平面；B管理平面根据网络节点的本地状态信息，进行全网状态评估；C管理平面根据评估结果，重新确定资源配置策略；D由资源配置策略得出相应的资源配置信息；E资源配置信息配置成帧，下发给网络节点；F网络节点根据资源配置信息帧，进行本地资源配置，随后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。本发明提高了网络处理各种资源配置问题的能力；资源配置信息对节点改善后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。

Description

一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法

技术领域

本发明属于异步光包交换网络领域，尤其涉及一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法。 

背景技术

异步光包交换(Asynchronism Optical Packet Switching，AOPS)网络是未来高速大容量光通信网络的发展方向，其显著优点在于，不同长度的载荷信息在全光域高速传输，管理信息在节点处经过光-电-光转化。目前对于光包交换网络的研究多集中于网络节点及各个单元技术的研究和分析，对于AOPS网络资源配置的研究较少。 

当前AOPS的研究，第一，对于传送的状态信息，大多涉及传送节点处的告警信息上报到管理平面，即当节点出现告警时，才会上报到管理平面，而对于传送节点的载荷状态信息，并不会传送到管理平面，即不能从全网的角度，获知各个节点的状态信息，从而无法实现对节点的资源配置。第二，目前对于载荷可能出现的一些问题并没有过多研究，但AOPS实际运行中要处理大量不同种类载荷信息，需要对业务冲突、业务过载等问题进行解决。第三，传统的管理平面没有突出网络节点状态的评估，而实际中网络当前传送状态需要综合评估，并且对每个节点的状态也要给出合理的评价，以便于进行资源配置时对节点的选择做出区分。 

由于AOPS网络的复杂性，目前的波长交换和光突发交换网络的资源配置方案并不能应用于AOPS网络中。异步光包交换网络资源配置的实施需要对上述问题进行充分考虑并提出相应的改进。 

发明内容

技术问题：本发明提供一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，既要保障网络节点充分利用网络资源对载荷信息进行高速传送，又使得管理平面及时获知传送节点的工作状态及当前的业务状态，以便于管理平面及时处理节点出现的告警错误以及根据节点的状态，重新配置传送节点处的资源。因此提出一种 合理的实现AOPS网络资源配置的方法，及时获取网络节点运行状态，高效的综合评估网络运行状态，合理的资源配置策略，显得尤为重要。本发明中，即对上述三个问题给出了详细的实现方法，实现了AOPS资源配置的优化。 

技术方案： 

一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，所述方法包括以下步骤： 

A网络节点将本地状态信息传到管理平面； 

B管理平面根据网络节点的本地状态信息，进行全网状态评估； 

C管理平面根据评估结果，重新确定资源配置策略； 

D由资源配置策略得出相应的资源配置信息； 

E资源配置信息配置成帧，下发给网络节点； 

F网络节点根据资源配置信息帧，进行本地资源配置，随后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。 

所述的本地状态信息包括：反映连接质量的网络节点的连接情况、丢包率、波长的包占用率、延时，以及，反映载荷状态的网络节点的信噪比、误码率、业务流量、业务冲突、业务类型；将小于各自阈值的丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率及业务流量归为实时稳态信息的，将大于各自阈值的丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率及业务流量归为瞬时告警信息；所述实时稳态信息还包括ID号、低于阈值的状态信息、业务类型；所述瞬时告警信息还包括连接中断及业务冲突。 

所述步骤B，具体包括如下步骤： 

B1状态汇总，即对全网节点的状态，按照类型进行统计，获取丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率、业务流量、业务冲突信息，集中反映网络节点出现的问题； 

B2节点状态评估，即对各个节点的运行质量进行基于权重的评估，有利于在处理业务流量匀衡和连接故障问题时，选择总体性能更优的网络节点。 

所述步骤B中的步骤B2的节点状态评估包括如下步骤： 

B21管理平面在网络运行初期，设定一系列权重系数，分别对应状态信息中的延时、光包占用率、丢包率、业务流量； 

B22管理平面根据所述权重系数分别与各个节点中状态信息的记录值相乘， 再把各项结果累加，生成各个节点的状态评估值； 

B23对所述各个节点的评估值进行平均，得出网络的整体评估值。 

所述步骤C，具体包括如下步骤： 

C1处理业务调度问题时，采用管理-业务平面交互的业务调度策略； 

C2处理业务流量问题时，采用基于光包占用率的业务流量匀衡策略； 

C3处理节点连接问题时，采用网络节点瞬态自适应调节策略。 

所述步骤C中的步骤C1，管理-业务平面交互的业务调度策略具体步骤为： 

业务平面记录网络中所有服务的业务信息； 

管理平面根据采集到的网络节点中的业务信息，向业务平面发出业务查询请求；业务平面向管理平面返回业务的优先级信息。 

基于光包占用率的业务流量匀衡策略具体步骤为： 

C21根据所述状态汇总结果，获取业务流量阻塞节点位置； 

C22根据所述的问题节点位置，启动改进的蚁群算法； 

C23所述改进的蚁群算法中，在蚁群每次迭代出的较短路径中，选择光包占用率最小的通道，最终确定一条较短路径下，低占用率的波长通道。 

网络节点瞬态自适应调节策略具体步骤为： 

网络节点出现瞬态告警时，对于连接故障信息，查找告警节点相邻节点的连接可用状态，进行连接更新；对于丢包率信息，高丢包率的节点进行数据重发。 

所述步骤D中的资源配置信息为： 

业务调度策略生成业务优先级表；业务流量匀衡策略生成流量疏导节点表；节点调节策略生成连接建立/关闭表。 

所述步骤F中的本地资源配置包括如下步骤： 

本地节点从资源配置帧中提取本节点相关的配置信息，对于业务冲突问题，按照业务优先级表，优先转发高优先级业务；对于业务流量匀衡，按照流量疏导节点表，增加待匀衡业务的标签支持，从而可以疏导拥塞节点的业务流量；对于连接故障，按照建立/关闭信息，更新当前节点连接状态。 

有益效果：一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法与现有技术相比，本发明具有如下优点： 

(1)将网络节点的连接质量和载荷状态共同上报，扩大了状态监测范围， 避免了资源配置时的局限性。对于连接质量较好，且载荷较少的节点，就可以在业务流量匀衡时，优先选择；对于连接质量较差的节点，在业务流量匀衡时，就可以很好的避开该节点。 

(2)全网状态评估中，状态汇总集中了反映网络节点出现的问题，基于权重的节点评估突出性能较优的备选节点。状态汇总，不但把所有节点的波长资源信息进行记录，便于选择流量匀衡和连接更新节点，也把其出现的告警信息进行记录，便于集中处理问题。基于权重的节点评估旨在对全网节点性能进行评价，便于资源配置时，优先选择那些评估值较高的节点。 

(3)管理-业务调度、基于包占用的流量匀衡、节点自适应调节策略，提高了网络处理各种资源配置问题的能力。 

(4)资源配置信息对节点改善后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。 

附图说明

图1为本发明的一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法； 

图2为本发明的一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法流程图； 

图3为本发明实施例提供的实时稳态信息、瞬时告警信息、资源配置信息传送示意图； 

图4为本发明实施例提供的全网状态评估流程图； 

图5为本发明实施例提供的基于权重的节点状态评估流程图； 

图6为本发明实施例提供的业务流量阻塞时的处理流程图； 

图7为本发明实施例提供的资源配置信息生成的流程图。 

图8为本发明管理信息帧结构示意图。 

具体实施方式

为进一步说明本发明的内容及特点，下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明不仅限制于实施例。 

实施例： 

请参照图1以及图2所示，本发明提供的一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，网络节点将本地状态信息传到管理平面；管理平面根据网络节点的本地状态信息，进行状态汇总，并进行网络节点状态评估；管理 平面根据评估结果，重新确定资源配置策略；由资源配置策略得出相应的资源配置信息；资源配置信息配置成帧，下发给网络节点；网络节点根据资源配置信息帧，进行本地资源配置，随后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。 

表1显示了实施例中的实时稳态信息、瞬时告警信息、资源配置信息等具体项目，以及各项信息的来源及内容解释。 

表1 

所述实时稳态信息，反映异步光包交换节点自身运行状态，是一种某个周期下的常规状态上报，包括光包占用率以及低占用率的通道、丢包率、延时情况、当前经过网络节点中的业务类型等。其中丢包率、延时指数、误码率、光信噪比等参数在节点处设置相应的阈值，没有超过相应的阈值，在状态信息中就只传送 该参数工作良好的代码，不传递具体的参数内容。具体情况在图2中详细说明。 

所述瞬时告警信息，反映节点出现了某些突发状况，显然不是按照周期进行上报的。由于AOPS对延时和丢包率参数要求较高，在本实施例中，设定状态信息中的延时、丢包率、业务流量等阈值后，当节点状态出现高于阈值的情况，就以告警信息进行上报，此时告警信息不但携带高丢包率的信息，还会指明具体的丢包率值，同样对于延时也是类似的处理。此外，告警信息也会对连接故障、节点处的配置错误进行告警。 

所述资源配置信息，针对载荷的业务流量负载状态，产生业务流量匀衡节点表，使得节点支持待匀衡的业务对应的光标签；针对载荷的冲突方案，产生业务优先调度表，使得某种优先级业务优先调度。 

下面结合管理信息帧，对表1中的信息项目进行详细解释： 

本发明的状态上报信息采用统一的帧格式，只是对不同的状态帧内容作了相应调整，统称为管理信息帧，主要分为2部分，管理信息头，管理信息内容。 

管理信息头包括：同步引导码，信息类型码，节点地址，中间经历的节点数，目的地址。 

管理信息内容，由上到下的3个状态帧依次为，资源配置帧，实时稳态帧，瞬时告警帧。具体地， 

所述资源配置帧格式，其特征为：业务匀衡节点表，反映光包转发的路径，如1-3-5就表示节点1经过3到节点5的路径，发往节点1的光标签路由配置信息就表示成00010001100101，即节点ID号占4个比特位，中间连接符“-”用1个比特位0表示；业务调度表，表示节点发生业务冲突时的调度顺序，将节点正在传输的业务调度顺序返回，以减少节点业务冲突状况；告警阈值，是由管理平面对传送节点本身产生告警条件的阈值设置；节点地址配置，表示节点地址ID号，占用4个比特位。 

所述实时稳态信息帧格式，其特征为：丢包率此时只上报丢包率低的状态，用1个比特位0表示；延时情况此时只上报延时短的状态，用1个比特位0表示；占用率反映每个波长上光包占用的状态，低占用率的通道，即某光纤某波长可用的状态要上报，例如1-1,1-2,1-3表示第一个端口的1,2,3通道可用，表示成011110共占用6个比特位；BER(误码率)和OSNR(光信噪比)此时上报低的状态， 均用1个比特位0表示。 

所述瞬时告警帧格式，其特征为：丢包率此时已经大于节点设定的阈值，要上报丢包率高的状态和具体的丢包率值，分别占用1个比特位1和7个比特位表示丢包率高和具体丢包值；延时时间已经大于节点设定的阈值，要上报延时长的状态和具体的丢包率值，分别占用1个比特位1和7个比特位表示延时间长和具体延时值；连接故障，表示与某个节点无法连接，此时上报无法连接的两个节点，节点ID号占用4比特位，及原来连接两个节点使用的光纤波长，波长标记占用4比特位；端口故障，表示节点某端口不工作，占用4比特位；配置错误，表示本节点某光标签配置的交换矩阵和管理平面分配的交换矩阵不相符，上报匹配错误的光标签和对应的交换矩阵路径，各占用4比特位； 

图3为信息传送的示意图，结合上述管理信息帧的描述，表明实时稳态信息帧经过多个节点，进行状态汇聚，最终再传送到管理平面。所述的实时稳态信息帧是在下行某个节点处生成，此时帧内容为空，依次经过信息帧中所描述的节点，填充每个节点对应的信息帧空间，最终汇聚到管理平面。瞬时告警信息信息是在每个节点出现告警时，由节点生成告警帧，不再进行汇聚，直接传送到管理平面。资源配置信息，由管理平面下发，所述信息中携带需要对哪些节点进行配置的信息，每到一个节点处，节点就提取该节点对应的资源配置信息，并对已经提取的节点信息进行标记。 

本发明实施例提供的一种异步光包交换传送网路资源动态配置平台。各个节点将光包空闲率、误码率和光信噪比信息汇聚到该平台，同时对于节点出现的告警状态，重新确定资源配置策略，产生相应的资源配置信息。 

图4为本发明实施例提供的全网状态评估方法，具体地，全网状态综合评估包括两方面内容：状态汇总统计和各节点状态评估。其中状态汇总统计，即对网路节点的状态，按照类型进行统计，获取全网的连接故障状况、丢包率状况、业务流量状况等，有利于集中反映网络节点出现的问题；各节点状态评估，即对各个节点的运行质量进行基于动态权重的评估，有利于在处理业务流量匀衡和连接故障等问题时，选择总体性能更优的网络节点。 

图5为本发明实施例提供的基于权重的节点状态评估流程图，具体地，管理平面在网络运行初期，设定一系列权重系数，分别对应状态信息中的延时、光包 占用率、丢包率、业务流量；管理平面根据所述权重系数分别与各个节点中状态信息的记录值相乘，再把各项结果累加，生成各个节点的状态评估值；对所述各个节点的评估信息进行平均，得出网络的整体评估值。 

图6为本发明实施例提供的业务流量阻塞时的处理流程图，具体地，管理平面获取业务流量问题节点位置；根据所述的问题节点位置，启动改进的蚁群算法；所述改进的蚁群算法中，在蚁群每次迭代出的较短路径中，选择光包占用率最小的通道，最终确定一条较短路径下，低占用率的波长通道。 

图7为本发明实施例提供的本地资源配置的流程图，具体地，本地节点从资源配置帧中提取本节点相关的配置信息，对于业务冲突问题，按照业务优先级表，优先转发高优先级业务；对于业务流量匀衡，按照流量疏导节点表，增加待匀衡业务的标签支持，从而可以疏导拥塞节点的业务流量；对于连接故障，按照建立/关闭信息，更新当前节点连接状态。 

Claims (10)

1.一种实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A网络节点将本地状态信息传到管理平面；

B管理平面根据网络节点的本地状态信息，进行全网状态评估；

C管理平面根据评估结果，重新确定资源配置策略；

D由资源配置策略得出相应的资源配置信息；

E资源配置信息配置成帧，下发给网络节点；

F网络节点根据资源配置信息帧，进行本地资源配置，随后，节点将改善后的状态信息，再次反馈到管理平面，形成闭环控制。

2.根据权利要求1所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，本地状态信息包括：反映连接质量的网络节点的连接情况、丢包率、波长的包占用率、延时，以及，反映载荷状态的网络节点的信噪比、误码率、业务流量、业务冲突、业务类型；将小于各自阈值的丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率及业务流量归为实时稳态信息的，将大于各自阈值的丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率及业务流量归为瞬时告警信息；所述实时稳态信息还包括ID号、低于阈值的状态信息、业务类型；所述瞬时告警信息还包括连接中断及业务冲突。

3.根据权利要求1所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：

B1状态汇总，即对全网节点的状态，按照类型进行统计，获取丢包率、延时、波长的包占用率、信噪比、误码率、业务流量、业务冲突信息，集中反映网络节点出现的问题；

B2节点状态评估，即对各个节点的运行质量进行基于权重的评估，有利于在处理业务流量匀衡和连接故障问题时，选择总体性能更优的网络节点。

4.根据权利要求3所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述步骤B2的节点状态评估包括如下步骤：

B21管理平面在网络运行初期，设定一系列权重系数，分别对应状态信息中的延时、光包占用率、丢包率、业务流量；

B22管理平面根据所述权重系数分别与各个节点中状态信息的记录值相乘，再把各项结果累加，生成各个节点的状态评估值；

B23对所述各个节点的评估信息进行平均，得出网络的整体评估值。

5.根据权利要求1所述的异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述步骤C包括如下步骤：

C1处理业务调度问题时，采用管理-业务平面交互的业务调度策略；

C2处理业务流量问题时，采用基于光包占用率的业务流量匀衡策略；

C3处理节点连接问题时，采用网络节点瞬态自适应调节策略。

6.根据权利要求5所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，管理-业务平面交互的业务调度策略为：

    业务平面记录网络中所有服务的业务信息；

管理平面根据采集到的网络节点中的业务信息，向业务平面发出业务查询请求；业务平面向管理平面返回业务的优先级信息。

7.根据权利要求5所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，所述步骤C2的基于光包占用率的业务流量匀衡策略包括：

C21管理平面根据所述状态汇总结果，获取业务流量阻塞节点位置；

C22根据所述的问题节点位置，启动改进的蚁群算法；

C23所述改进的蚁群算法中，在蚁群每次迭代出的较短路径中，选择光包占用率最小的通道，最终确定一条较短路径下，低占用率的波长通道。

8.根据权利要求5所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于网络节点瞬态自适应调节策略为：

    网络节点出现瞬态告警时，对于连接故障信息，查找告警节点相邻节点的连接可用状态，进行连接更新；对于丢包率信息，高丢包率的节点进行数据重发。

9.根据权利要求1所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，资源配置信息为：

    业务调度策略生成业务优先级表；业务流量匀衡策略生成流量疏导节点表；节点调节策略生成连接建立/关闭表。

10. 根据权利要求1所述的实现异步光包交换网络资源动态配置的方法，其特征在于，本地资源配置包括如下步骤：

       本地节点从资源配置帧中提取本节点相关的配置信息，对于业务冲突问题，按照业务优先级表，优先转发高优先级业务；对于业务流量匀衡，按照流量疏导节点表，增加待匀衡业务的标签支持，从而可以疏导拥塞节点的业务流量；对于连接故障，按照建立/关闭信息，更新当前节点连接状态。