CN103997458A - 基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法。本发明解决传统最小跳路由算法仅考虑节点个数，没有考虑光电混合交叉技术引入之后带来的成本差异，与现有主流网络基于光电混合交叉的OTN网络的路由选择算法不匹配的问题，其技术方案要点是：将各个节点成本求和，计算出第n条业务的第i条业务路由综合成本代价：直至全部算出第n条业务所有满足要求的业务路由，综合成本代价；将得到的第n条业务的所有业务路由的光电混合交叉综合成本代价进行比较，选择其中综合成本代价最小的业务路由作为承载路由。在网络规划建设中，考虑现有光网络中光电混合交叉的情况，选择出基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法。

Description

基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法

技术领域

本发明属于光网络技术领域，涉及光传送网路由选择方法，特别涉及一种基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法。

背景技术

为了满足信息化发展对承载网大容量、高带宽、高可靠性、调度灵活、智能管理等的需求，能实现动态自动完成网络带宽分配和调度的新型网络体系结构的新一代“智能光网络OTN”应运而生。

OTN网络不但继承了传统的SDH和WDM技术的诸多优势，而且引入了光交叉和电交叉功能，可以实现光、电、光电混合等波长、子波长调度，调度更加灵活，资源也更加节约。但引入光交叉和电交叉会使节点的属性变得不再单一，对于某一条业务而言，在途经节点可以选择光交叉或电交叉。选择光交叉或电交叉对资源的消耗、成本的代价不同，会带来光电交叉模式下的路由选择难题，从而对业务选路策略产生重大影响，令传统基于单一属性节点的路由算法不再适用。如何解决这一难题成为OTN网络建设中重要任务。

现有网络的主流路由选择方法—最小跳算法，是根据业务筛选相关的业务路由后，再选择出经过节点数最少的路由作为最佳业务路由。该种路由算法原理较为简单，只考虑节点个数，没有考虑光电混合交叉技术引入之后带来的成本差异问题，会使业务优先选择节点数最少的路由，而不去考虑节点的成本因素，往往会导致网络建设成本的增高。因此，随着光电混合交叉技术大规模的商用，越来越需要开发适用于光电混合交叉的OTN网络路由选择方法。

发明内容

本发明解决了传统最小跳路由算法仅考虑节点个数，没有考虑光电混合交叉技术引入之后带来的成本差异，与现有主流网络基于光电混合交叉的OTN网络的路由选择算法不匹配的问题，以成本最优为出发点，提供一种综合了光交叉和电交叉方面的考虑并与OTN网络建设成本相匹配的基于光电混合交叉的路由选择方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，包括以下步骤：

步骤一：对于总量为N的业务，设置参数n，n初始值取1，表示第n条业务；

步骤二：分析第n条业务，遍历出首节点到末节点的所有业务路由，并检测这些业务路由的剩余资源是否满足第n条业务的资源需求；

步骤三：若符合要求的业务路由数m＝0，则该业务路由安排失败，并记录失败信息，然后执行步骤八；若符合要求的业务路由数m≥1，则转入步骤四；

步骤四：包括子步骤一、子步骤二和子步骤三：

子步骤一：计算出第n条业务的业务路由的首末节点代价值2*κ_n；

子步骤二：计算出第n条业务的第i条业务路由经过的采用电交叉的节

点数其中，i=1，2……m，i初始值取1，表示第i条业务路由，并乘以电交叉的成本μ_n，得到第n条业务除首末节点外的第i条业务路由电交叉成本：

子步骤三：计算出第n条业务的第i条业务路由经过的采用光交叉的节

点数并乘以光交叉的成本η_n，得到第n条业务的第i条业务路由光交叉成本：

步骤五：将步骤四得到的各个节点成本求和，计算出第n条业务的第i条业务路由综合成本代价： $2*{\mathrm{\κ}}_n+(a_i^n-2)*{\mathrm{\μ}}_n+b_i^n*{\mathrm{\η}}_n;$

步骤六：令i＝i+1，重复步骤四和五，直至全部算出第n条业务所有满足要求的业务路由综合成本代价；

步骤七：将步骤六得到的第n条业务的所有业务路由的光电混合交叉综合成本代价进行比较，选择其中综合成本代价最小的业务路由作为承载路由；

步骤八：令n=n+1，重复步骤二至七，直至n≥N，所有业务安排结束。

作为优选，所述步骤二中，业务路由的剩余资源包括波道资源、端口资源、电交叉容量、光交叉容量。

作为优选，所述步骤四的子步骤一中，其中，V_n：表示第n条业务的速率；λ：表示单个线路侧OTU的速率；C_λ:表示端口速率为λ的线路侧OTU成本；E：表示节点电交叉矩阵的总容量；C_E：表示容量为E的节点电交叉矩阵成本。

作为优选，所述步骤四的子步骤二中，

作为优选，所述步骤四子步骤三中，光交叉不受速率的限制，η_n取定值，η₁＝η₂＝......＝η_N。

作为优选，所述步骤五中，将κ_n，μ_n的值带入得到第n条业务的第i条路由光电混合交叉的节点代价值：其中C_λ，C_E，η_n的值根据实际的工程造价由人工取定。

作为优选，所述步骤七中，若只存在一条业务路由，则选择该唯一路由作为承载路由；若第n条业务的业务路由最小节点代价值有若干条相同，则选择路径最短的路由作为本业务路由。

本发明的业务路由选择方法引入节点使用代价，将业务路由所采用光交叉的节点数和成本以及所采用电交叉的节点数和成本四个影响因素综合考虑。现有的OTN网络中同时存有光交叉和电交叉技术，电交叉设备具有交叉容限值，而光交叉设备则没有相关的限制。在路由选择时，同一路由上可能其经过的节点同时包含光交叉和电交叉，而两者对于路由选择的综合成本代价不同，所以在计算路由跳数时需对采用光交叉还是采用电交叉进行综合考虑。因此，本发明的业务路由选择方法是在OTN网络光电混合交叉的背景下对传统的跳数约束算法进行的改良。需要说明的是，本路由选择方法可不仅仅用于OTN网络，也同样适用于传统的WDM、OADM网络。

本发明的实质性效果是：在网络规划建设中，考虑现有光网络中光电混合交叉的情况，利用光传送网所提供灵活的网络指配能力，选择出基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法。

附图说明

图1基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法流程图；

图2本实施例的光传送网的组网示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

本实施例所描述的一种基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征包含如下步骤：首先找出第n条业务所有自首节点到末节点、且满足带宽要求的所有业务路由，数量共有m条，然后选择节点综合成本代价 $2*(a_i^n-1)*\left(\frac{V_n}{\mathrm{\λ}}\right)*C_{\mathrm{\λ}}+a_i^n*\frac{V_n*2}{E}*C_E+b_i^n*{\mathrm{\η}}_n(i=\mathrm{1,2}\·\·\·\·\·\·m)$ 最小的业务路由作为第n条业务的承载路由，其中为第n条业务的第i条业务路由所采用电交叉的节点数；为第n条业务的第i条业务路由所采用光交叉的节点数；V_n为第n条业务的速率；λ为单个线路侧OTU的速率；C_λ为端口速率为λ的线路侧OTU成本；E为节点电交叉矩阵的总容量；C_E为容量为E的节点电交叉矩阵成本；η_n为第n条业务的光交叉成本；其中C_λ，C_E，η_n的值根据实际的工程造价取定。

具体包括以下步骤（参见附图1）：

步骤一：对于总量为N的业务，设置参数n，n初始值取1，表示第n条业务；

步骤二：分析第n条业务，遍历出首节点到末节点的所有业务路由，并检测这些业务路由剩余的波道资源、端口资源、电交叉容量、光交叉容量等资源是否满足第n条业务的资源需求；

步骤三：经上述分析后，若符合要求的业务路由数m＝0，则该业务路由安排失败，并记录失败信息，然后执行步骤八；若符合要求的业务路由数m≥1，则转入步骤四；

步骤四：计算出第n条业务的第i条业务路由分别采用电交叉和光交叉的节点数量和

步骤五：计算出第n条业务的第i条业务路由的节点综合成本代价：其中C_λ，C_E，η_n的值根据实际的工程造价取定；

步骤六：令i＝i+1，重复步骤四和五，直至全部算出第n条业务所有满足要求的业务路由（即i＝m）综合成本代价；

步骤七：将步骤六得到的节点综合成本代价进行比较，选择其中综合成本代价最小的业务路由作为承载路由；若只存在一条业务路由（即m=1），则选择该唯一路由作为承载路由；若其业务路由的最小综合成本代价有若干条相同，则选择路径最短的路由作为本业务路由；

步骤八：令n=n+1，重复步骤二至七，直至n≥N，所有业务安排结束。

具体举例：以某运营商的一干OTN网络（参见附图2）为例，网络的链路速率为100Gb/s，并由8个节点组成，业务需求表如表1所示，其中以第1条A-E的10GE业务需求为例，附图2中A-E由11条100Gb/s OTN链路组成。

表1

假定所给网络资源充足，该方法包括以下步骤：

第一步：遍历出A-E可选业务路由条数m＝4，分别为业务路由1：A（电）-F（光）-G（电）-E（电）；业务路由2：A（电）-B（光）-F（光）-G（电）-E（电）；业务路由3：A（电）-B（光）-C（光）-D（光）-E（电）；业务路由4：A（电）-H（电）-E（电）；

第二步：计算出A-E业务的第i（i=1，2，3，4，初始值取1）条业务路由经过的电交叉和光交叉的节点数量和

第三步：利用公式并根据C_λ，C_E，η1实际工程造价和第二步计算出的和值，计算出该条A-E的10GE业务第i条路由的综合成本代价；

第四步：令i＝i+1，重复第二步和第三步，直至全部算出A-E的业务所有4条业务路由综合成本代价；

第五步：对这4条业务路由进行比较，选择其中综合成本代价最小的业务路由作为承载路由。

根据第一步遍历出的业务路由和第二步计算出的所采用光交叉和电交叉的节点数量，4条业务路由依次为：业务路由1：业务路由2： $a_2^1=3,b_2^1=2;$ 业务路由3： $a_3^1=2,b_3^1=3;$ 业务路由4： $a_4^1=3,b_4^1=0.$ 结合实际工程造价，C_λ可取定为20，C_E可取定为10，η₁可取定为0.05（已折算成单方向单波道的工程造价），电交叉矩阵总容量为6.4T。经计算，业务路由1～4的综合成本代价分别为：

业务路由1：S1= 8.14；业务路由2：S2= 8.19；业务路由3：S3= 4.21；业务路由4：S4= 8.09。

经比较，本发明方法会选择节点代价最低的业务路由3即A（电）-B（光）-C（光）-D（光）-E（电）作为A-E业务的承载路由。

针对同样的网络拓扑和业务需求，若采用传统的最小跳路由选择算法，则会采用跳数最少的路由4：A（电）-H（电）-E（电）作为A-E业务的承载路由，其综合成本代价将近为本发明方法的2倍。显然本实施例考虑了现有光网络中光电混合交叉的情况，利用光传送网所提供的灵活网络指配能力，选择出基于光电混合交叉的节点成本最优的业务路由。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对于总量为N的业务，设置参数n，n初始值取1，表示第n条业务；

步骤二：分析第n条业务，遍历出首节点到末节点的所有业务路由，并检测这些业务路由的剩余资源是否满足第n条业务的资源需求；

步骤三：若符合要求的业务路由数m＝0，则该业务路由安排失败，并记录失败信息，然后执行步骤八；若符合要求的业务路由数m≥1，则转入步骤四；

步骤四：包括子步骤一、子步骤二和子步骤三：

子步骤一：计算出第n条业务的业务路由的首末节点代价值2*κ_n；

子步骤二：计算出第n条业务的第i条业务路由经过的采用电交叉的节点数其中，i=1，2……m，i初始值取1，表示第i条业务路由，并乘以电交叉的成本μ_n，得到第n条业务除首末节点外的第i条业务路由电交叉成本： $(a_i^n-2)*{\mathrm{\μ}}_n;$

子步骤三：计算出第n条业务的第i条业务路由经过的采用光交叉的节点数并乘以光交叉的成本η_n，得到第n条业务的第i条业务路由光交叉成本： $b_i^n*{\mathrm{\η}}_n;$

步骤五：将步骤四得到的各个节点成本求和，计算出第n条业务的第i条业务路由综合成本代价： $2*{\mathrm{\κ}}_n+(a_i^n-2)*{\mathrm{\μ}}_n+b_i^n*{\mathrm{\η}}_n;$

步骤六：令i＝i+1，重复步骤四和五，直至全部算出第n条业务所有满足要求的业务路由综合成本代价；

步骤七：将步骤六得到的第n条业务的所有业务路由的光电混合交叉综合成本代价进行比较，选择其中综合成本代价最小的业务路由作为承载路由；

步骤八：令n=n+1，重复步骤二至七，直至n≥N，所有业务安排结束。

2.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤二中，业务路由的剩余资源包括波道资源、端口资源、电交叉容量、光交叉容量。

3.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤四的子步骤一中，其中，V_n：表示第n条业务的速率；λ：表示单个线路侧OTU的速率；C_λ:表示端口速率为λ的线路侧OTU成本；E：表示节点电交叉矩阵的总容量；C_E：表示容量为E的节点电交叉矩阵成本。

4.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤四的子步骤二中，

5.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤四子步骤三中，光交叉不受速率的限制，η_n取定值，η₁＝η₂＝......＝η_N。

6.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤五中，将κ_n，μ_n的值带入得到第n条业务的第i条路由光电混合交叉的节点代价值：其中C_λ，C_E，η_n的值根据实际的工程造价由人工取定。

7.根据权利要求1所述的基于光电混合交叉的节点成本最优路由选择方法，其特征在于：所述步骤七中，若只存在一条业务路由，则选择该唯一路由作为承载路由；若第n条业务的业务路由最小节点代价值有若干条相同，则选择路径最短的路由作为本业务路由。