CN104202176B - 光网络拓扑计算机自动构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光网络拓扑计算机自动构建方法。本发明针对依靠人工进行网络拓扑构建的网络规划模式已不能有效满足需求，业务网与光传输网难以匹配的问题，技术特征是：对工程进行初始化，进行路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数和目标利用率约束条件的设置，拓扑构建开始；判断业务是否已全部成功安排路由，若业务已全部成功安排路由，则执行步骤四；若业务未已全部成功安排路由，则返回步骤二，依据提示的原因重新设置约束条件，重新进行拓扑构建，直到业务路由全部安排成功；根据构建出的网络拓扑，判断是否需要进一步对拓扑进一步完善，若是则继续调整网络拓扑，再执行步骤五；若拓扑已经完善，则直接执行步骤五；导出规划结果。

Description

光网络拓扑计算机自动构建方法

技术领域

本发明属于光网络规划领域，涉及光网络规划的工具和方法，特别涉及一种光网络拓扑计算机自动构建方法。

背景技术

近年来随着社会信息化快速发展，云计算、物联网、智慧城市等新兴产业不断完善，引起业务量飞速增长，业务类型呈现多样化发展。针对某一特定的业务类型往往需要某一特定的网络结构来承载，这一特定的网络结构也往往只适合于特定的业务类型，若全部业务都用于同一网络结构来承载，势必造成资源的浪费，增加建设成本，影响业务传输质量，因此构建业务网与光传输网的匹配网络在网络规划中至关重要。

传统的网络拓扑构建模式以人工分析为主，根据光缆网络现状和业务需求，设计多种拓扑结构，综合评价多种因素后进行方案的比选。这种模式不仅工作量大，而且对网络拓扑设计人员的专业水平和思考能力要求较高，需要人工安排路由，难以避免人为失误，且规划结果因人而异，主观性较大，缺乏规范性。随着网络规模逐年快速膨胀，网络形态越来越复杂，传统的依靠人工进行网络拓扑构建的网络规划模式已不能有效满足需求，构建业务网与光传输网的匹配网络越来越困难。

发明内容

本发明针对传统的依靠人工进行网络拓扑构建的网络规划模式已不能有效满足需求，业务网与光传输网难以匹配的问题，提出一种利用节点资源、所要规划的业务局向和相关路由算法、约束条件进行自动网络拓扑的构建，从而获得与业务自身匹配的优化网络结构的光网络拓扑计算机自动构建方法

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光网络拓扑计算机自动构建方法，包括以下步骤：

步骤一：对工程进行初始化，获取节点资源和业务资源；

步骤二：进行路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数和目标利用率约束条件的设置，拓扑构建开始；

步骤三：判断业务是否已全部成功安排路由，若业务已全部成功安排路由，则执行步骤四；若业务未已全部成功安排路由，则返回步骤二，依据提示的原因重新设置约束条件，重新进行拓扑构建，直到业务路由全部安排成功；

步骤四：根据构建出的网络拓扑，判断是否需要进一步对拓扑进一步完善，若是则继续调整网络拓扑，再执行步骤五；若拓扑已经完善，则直接执行步骤五；

步骤五：导出规划结果。

本发明适用于完全新建一张SDH/ASON/WDM/OTN网络以及对已有网络拓扑进行优化的场景。使用本发明在网络规划中，保证了业务网与传输网的高度匹配性，适应了业务的飞速发展，避免了光网络资源的浪费，降低了网络建设成本。同时利用本方法进行拓扑构建可以采用各种计算机进行辅助，保证了规划结果的客观性和规范性，节约了大量的人力劳动，提高了工作效率。

作为优选，所述拓扑构建包括以下拓扑构建子步骤：

拓扑构建子步骤一：根据节点资源构建全mesh网络拓扑；

拓扑构建子步骤二：将距离超过再生段长度的链路删除，在删除过程中若发现节点的维度低于二，则提示提高再生段长度，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤三：在参照再生段长度和再生段跳数的限制下依据设置好的路由算法安排业务路由，若业务路由安排失败，则提示提高再生段长度或再生段跳数，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤四：计算每个方向的链路利用率，若任一方向的链路利用率大于等于100％时，则在该方向上增加新的链路，然后重复执行拓扑构建子步骤三，若每个方向的链路利用率均小于100％，删除链路利用率为零且相关节点维度大于设定安全数的链路；

拓扑构建子步骤五：计算全网的平均利用率，并与已设置的目标利用率作比较，若小于目标利用率则进入拓扑构建子步骤六，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求，则拓扑构建结束，跳转执行步骤三；

拓扑构建子步骤六：判断链路是否可以删除：选取相关节点维度大于设定安全数的链路，根据链路利用率从低到高开始依次逐一删除，并将原先承载在这条链路上的那些业务重新安排业务路由，同时检测每个方向的链路利用率，若业务安排后链路利用率大于100％则恢复拓扑构建子步骤六中最后一条删除的链路和业务路由，重复执行拓扑构建子步骤六直到处于节点维度大于设定安全数的链路均被判断完成；

拓扑构建子步骤七：若在处于节点维度大于设定安全数的链路依次判断完成后仍无法满足设置的目标利用率要求，则给出当前的网络平均利用率，并提示重新设置目标利用率，拓扑构建结束并跳转执行步骤二，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求则拓扑构建结束，跳转执行步骤三。

作为优选，所述的路由算法包括最小跳算法、最短路径算法、负载均衡算法、多因素约束算法、基于光电混合交叉的转接跳数约束算法和基于光电混合交叉的成本最优算法。

作为优选，对于节点之间距离短的网络选择最小跳算法；对于节点之间距离长的网络选择最短路径算法；对于需调整流量的网络选择负载均衡算法；对于网络场景复杂的网络选择多因素约束算法；对于OTN网络选择基于光电混合交叉的转接跳数约束算法或基于光电混合交叉的成本最优算法。

作为优选，给出的选择的网络制式是根据导入业务资源中的最高速率来确定的。

作为优选，再生段长度和再生段跳数的设置应小于等于所采用设备的最大支持能力。

作为优选，所述的设定安全数为二。

作为优选，所述步骤一中，在导入节点资源和业务资源后，系统自动检测节点和业务是否全部成功导入，若是，则给出建议选择的网络制式；若否，则给出导入失败的提示，并重新导入。

作为优选，所述拓扑构建子步骤七中，当前的网络平均利用率为已占用的所有波道数与所有波道数的比值，在重新设置目标利用率时应在给出的当前的网络平均利用率范围内。

本发明的实质性效果是：在网络规划中，保证了业务网与传输网的高度匹配性，适应了业务的飞速发展，避免了光网络资源的浪费，降低了网络建设成本。同时利用本方法进行拓扑构建可以采用各种计算机进行辅助，保证了规划结果的客观性和规范性，节约了大量的人力劳动，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实施例的总流程图；

图2为本实施例进行拓扑构建的流程图；

图3为本实施例中业务网拓扑；

图4为本实施例自动构建的网络拓扑；

图5为本实施例修正后的网络拓扑。

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1：

一种光网络拓扑计算机自动构建方法(参见附图1-2)，包括以下步骤：

步骤一：对工程进行初始化，获取现有的节点资源和业务资源；

步骤二：进行路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数和目标利用率约束条件的设置，拓扑构建开始；

步骤三：判断业务是否已全部成功安排路由，若业务已全部成功安排路由，则执行步骤四；若业务未已全部成功安排路由，则返回步骤二，依据提示的原因重新设置约束条件，重新进行拓扑构建，直到业务路由全部安排成功；

步骤四：根据构建出的网络拓扑，判断是否需要进一步对拓扑进一步完善，若是则继续调整网络拓扑，再执行步骤五；若拓扑已经完善，则直接执行步骤五；

步骤五：导出规划结果。

所述拓扑构建包括以下拓扑构建子步骤：

拓扑构建子步骤一：根据节点资源构建全mesh网络拓扑；

拓扑构建子步骤二：将距离超过再生段长度的链路删除，在删除过程中若发现节点的维度低于二，则提示提高再生段长度，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤三：在参照再生段长度和再生段跳数的限制下依据设置好的路由算法安排业务路由，若业务路由安排失败，则提示提高再生段长度或再生段跳数，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤四：计算每个方向的链路利用率，若任一方向的链路利用率大于等于100％时，则在该方向上增加新的链路，然后重复执行拓扑构建子步骤三，若每个方向的链路利用率均小于100％，删除链路利用率为零且相关节点维度大于设定安全数的链路；

拓扑构建子步骤五：计算全网的平均利用率，并与已设置的目标利用率作比较，若小于目标利用率则进入拓扑构建子步骤六，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求，则拓扑构建结束，跳转执行步骤三；

拓扑构建子步骤六：判断链路是否可以删除：选取相关节点维度大于设定安全数的链路，根据链路利用率从低到高开始依次逐一删除，并将原先承载在这条链路上的那些业务重新安排业务路由，同时检测每个方向的链路利用率，若业务安排后链路利用率大于100％则恢复拓扑构建子步骤六中最后一条删除的链路和业务路由，重复执行拓扑构建子步骤六直到处于节点维度大于设定安全数的链路均被判断完成；

拓扑构建子步骤七：若在处于节点维度大于设定安全数的链路依次判断完成后仍无法满足设置的目标利用率要求，则提示重新设置目标利用率，拓扑构建结束并跳转执行步骤二，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求则拓扑构建结束，跳转执行步骤三。

所述的路由算法包括最小跳算法、最短路径算法、负载均衡算法、多因素约束算法、基于光电混合交叉的转接跳数约束算法和基于光电混合交叉的成本最优算法。

所述的设定安全数为二。

所述步骤一中，在导入节点资源和业务资源后，系统自动检测节点和业务是否全部成功导入，若是，则给出建议选择的网络制式；若否，则给出提示，并重新导入。

实施例2：

一种光网络拓扑计算机网络结构优化，包括以下步骤：

步骤一：对工程进行初始化，导入待优化网络拓扑、资源和业务路由；

步骤二：进行路由算法选择、再生段长度、再生段跳数和目标全网利用率约束条件的设置，网络优化开始；

步骤三：计算全网的平均利用率，并与目标全网平均利用率作对比，若符合要求，提示网络优化成功，并统计出网络拓扑的变化、优化前后链路和波道数量的变化、网络优化后网络利用率的百分比和网络承载效率变化的百分比；若不符合要求，则提示网络优化未能达到目标利用率，并给出目前网络的全网平均利用率；

步骤四：导出优化结果。

所述网络优化包括以下网络优化子步骤：

网络优化子步骤一：判断链路是否可以删除：首先计算网络中每条链路的方向利用率(已用波道数/总的波道数)，选取相关节点维度大于设定安全数的链路，然后根据链路利用率从低到高开始依次逐一删除，并将原先承载在这条链路上的那些业务，在参照再生段长度和再生段跳数的限制下依据设置好的路由算法安排业务路由；

网络优化子步骤二：判断业务路由是否安排成功，若业务路由安排失败，则提示提高再生段长度或再生段跳数，网络优化结束并跳转步骤二；若业务路由安排成功，则进入网络优化子步骤三；

网络优化子步骤三：检测每个方向的链路利用率，若业务安排后链路利用率大于100％则恢复网络优化子步骤一中最后一条删除的链路和业务路由，重复执行网络优化子步骤一至子步骤三，直到处于节点维度大于设定安全数的链路均被判断完成；具体举例：以某一运营商的业务需求为例，其业务类型主要是163数据业务，业务颗粒为10Gb/s，目前尚未提出保护需求。业务流向体现为汇聚型，主要为普通地市向核心地市和省会城市汇聚。其中A、B、C三地市为省内重要业务节点，K地市为一小岛，出局光缆为海缆，业务网拓扑结构(参见附图3)。

构建适应于业务需求的网络拓扑，具体步骤如下：

第一步：启动工程管理模块，选择新建功能，新建一个工程“某运营商网络拓扑构建”，选择保存路径，并根据需要编写工程信息，

第二步：进入输入输出模块，导入节点和业务需求资源，节点资源和业务需求资源，

ID	名称	经度	纬度
				1	A	120.16	30.295
2	B	120.55	27.62
				3	C	121.55	29.86
4	D	121.18	28.912
				5	E	120.4	29.325
6	F	119.7	29.08
				7	G	119.95	28.072
8	H	120.76	30.77
				9	I	120.1	30.86
10	J	118.88	28.97
				11	K	121.98	30.145

表1：节点资源

ID区间	名称	首节点	末节点	业务数量	业务速率
						1	T1	A	B	40	10Gb/s
2	T2	A	C	40	10Gb/s
						3	T3	A	D	40	10Gb/s
4	T4	B	C	15	10Gb/s
						5	T5	A	E	15	10Gb/s
6	T6	B	E	5	10Gb/s
						7	T7	A	F	10	10Gb/s
8	T8	B	F	2	10Gb/s
						9	T9	B	D	15	10Gb/s
10	T10	A	G	10	10Gb/s
						11	T11	B	G	5	10Gb/s
12	T12	A	H	15	10Gb/s
						13	T13	B	H	5	10Gb/s
14	T14	A	I	15	10Gb/s
						15	T15	A	J	10	10Gb/s
16	T16	B	J	2	10Gb/s
						17	T17	A	K	6	10Gb/s
18	T18	J	F	2	10Gb/s
						19	T19	G	F	2	10Gb/s

表2：业务需求资源

第三步：启动智能拓扑构建模块，根据智能拓扑构建向导，完成路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数、目标利用率约束条件的设置；根据业务特点与运营商要求，采用最短路径算法，网络制式选择10Gb/s，再生段长度设置为200Kin，再生段跳数设置为5，目标利用率设置为20％。

第四步：开始自动拓扑构建，提示“智能拓扑构建成功”，构建的拓扑结构完成(参见附图4)。

第五步：根据构建出的网络拓扑，人工判断是否需要对拓扑进一步完善。由于A、B、C是省内重要业务节点，C的出局仅有2个路由，分别为A和K方向，考虑K点独特的地理环境，K出局光缆为海缆，故障率较高，C节点的安全性难以保障。因此，在拓扑图上创建C-D方向的链路(参见附图5)，将C提升为三路由出口节点。

第六步：选择输入输出模块，导出规划结果，拓扑构建结束。

对应本实施例的方法，可以基于软件平台创建的光网络智能拓扑构建系统，光网络智能拓扑构建系统包括：

前台图形化显示模块，用于直观的呈现节点在界面中的地理位置，链路和业务的方向以及构建的网络拓扑结构；相关节点信息、链路信息、业务信息自动采用不同颜色及图标显示；系统界面以GIS系统作为支撑，使用数字地图作为背景。

前台图形化操作模块，可对网络视图进行放大与缩小，方便用户对网络信息的定位与操作；可在背景地图上创建、修改、编辑、删除节点、链路、业务等网络对象；可在网络拓扑上修改、编辑业务路由。

前后台交互模块，用于实现前台中显示、操作与后台中数据处理的信息交互。

智能拓扑构建模块，为系统的核心模块，包含路由算法选择、约束条件设置、智能拓扑构建，用于实现只存在业务和节点资源的情况下，依据智能拓扑构建向导完成网络规划，其中智能拓扑构建向导中包含路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数、目标利用率约束条件的设置，同时，该模块可判断网络拓扑是否成功构建，并给出约束条件的调整建议。

输入输出模块，用于节点资源、业务资源的输入；以及网络拓扑自动构建完成后节点资源、业务资源、端口资源、链路资源和波道资源的表格形式输出以及网络拓扑图、波道组织图、交叉连接图的图形形式输出。

数据库管理模块，用于实现对节点、业务、端口、链路、波道数据的建立、存储、修改和存取。

工程管理模块，用于实现对工程的新建、打开、保存、另存、退出功能，同时提供工程信息的查看和设置功能，方便给用户提供便捷化的查询和个性化的设置。

辅助管理模块，用于实现网络资源中的网元查看、节点端口管理、链路系统管理、波道资源管理、网元清空、链路清空功能，以及实现业务资源中的业务查看、业务路由修改、业务保护等级修改、业务路由约束条件修改、业务路由清空、业务清空功能。

本发明这样设置，保证了业务网与传输网的高度匹配性，适应了业务的飞速发展，避免了光网络资源的浪费，降低了网络建设成本。同时利用软件进行拓扑构建突破了人脑思维的限制，保证了规划结果的客观性和规范性，节约了大量的人力劳动，提高了工作效率。

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 (8)

1.一种光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对工程进行初始化，获取节点资源和业务资源；

步骤二：进行路由算法选择、网络制式选择以及再生段长度、再生段跳数和目标利用率约束条件的设置，拓扑构建开始；

步骤三：判断业务是否已全部成功安排路由，若业务已全部成功安排路由，则执行步骤四；若业务未已全部成功安排路由，则返回步骤二，依据提示的原因重新设置约束条件，重新进行拓扑构建，直到业务路由全部安排成功；

步骤四：根据构建出的网络拓扑，判断是否需要进一步对拓扑进一步完善，若是则继续调整网络拓扑，再执行步骤五；若拓扑已经完善，则直接执行步骤五；

步骤五：导出规划结果；

根据规划结果建设光网络拓扑计算机网络完成后，再执行光网络拓扑计算机网络结构优化，包括以下步骤：

优化子步骤一：对工程进行初始化，导入待优化网络拓扑、资源和业务路由；

优化子步骤二：进行路由算法选择、再生段长度、再生段跳数和目标全网利用率约束条件的设置，网络优化开始；

优化子步骤三：计算全网的平均利用率，并与目标全网平均利用率作对比，若符合要求，提示网络优化成功，并统计出网络拓扑的变化、优化前后链路和波道数量的变化、网络优化后网络利用率的百分比和网络承载效率变化的百分比；若不符合要求，则提示网络优化未能达到目标利用率，并给出目前网络的全网平均利用率；

优化子步骤四：导出优化结果；

所述拓扑构建包括以下拓扑构建子步骤：

拓扑构建子步骤一：根据节点资源构建全mesh网络拓扑；

拓扑构建子步骤二：将距离超过再生段长度的链路删除，在删除过程中若发现节点的维度低于二，则提示提高再生段长度，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤三：在参照再生段长度和再生段跳数的限制下依据设置好的路由算法安排业务路由，若业务路由安排失败，则提示提高再生段长度或再生段跳数，拓扑构建结束并跳转步骤二；

拓扑构建子步骤四：计算每个方向的链路利用率，若任一方向的链路利用率大于等于100%时，则在该方向上增加新的链路，然后重复执行拓扑构建子步骤三，若每个方向的链路利用率均小于100%，删除链路利用率为零且相关节点维度大于设定安全数的链路；

拓扑构建子步骤五：计算全网的平均利用率，并与已设置的目标利用率作比较，若小于目标利用率则进入拓扑构建子步骤六，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求，则拓扑构建结束，跳转执行步骤五；

拓扑构建子步骤六：判断链路是否可以删除：选取相关节点维度大于设定安全数的链路，根据链路利用率从低到高开始依次逐一删除，并将原先承载在这条链路上的那些业务重新安排业务路由，同时检测每个方向的链路利用率，若业务安排后链路利用率大于100%则恢复拓扑构建子步骤六中最后一条删除的链路和业务路由，重复执行拓扑构建子步骤六直到处于节点维度大于设定安全数的链路均被判断完成；

拓扑构建子步骤七：若在处于节点维度大于设定安全数的链路依次判断完成后仍无法满足设置的目标利用率要求，则给出当前的网络平均利用率，并提示重新设置目标利用率，拓扑构建结束并跳转执行步骤二，若全网的平均利用率已满足目标利用率要求则拓扑构建结束，跳转执行步骤五。

2.根据权利要求1所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：所述的路由算法包括最小跳算法、最短路径算法、负载均衡算法、多因素约束算法、基于光电混合交叉的转接跳数约束算法和基于光电混合交叉的成本最优算法。

3.根据权利要求2所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：对于节点之间距离短的网络选择最小跳算法；对于节点之间距离长的网络选择最短路径算法；对于需调整流量的网络选择负载均衡算法；对于网络场景复杂的网络选择多因素约束算法；对于OTN网络选择基于光电混合交叉的转接跳数约束算法或基于光电混合交叉的成本最优算法。

4.根据权利要求3所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：给出的选择的网络制式是根据导入业务资源中的最高速率来确定的。

5.根据权利要求4所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：再生段长度和再生段跳数的设置应小于等于所采用设备的最大支持能力。

6.根据权利要求5所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：所述的设定安全数为二。

7.根据权利要求6所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：所述步骤一中，在导入节点资源和业务资源后，系统自动检测节点和业务是否全部成功导入，若是，则给出建议选择的网络制式；若否，则给出导入失败的提示，并重新导入。

8.根据权利要求7所述的光网络拓扑计算机自动构建方法，其特征在于：所述拓扑构建子步骤七中，当前的网络平均利用率为已占用的所有波道数与所有波道数的比值，在重新设置目标利用率时应在给出的当前的网络平均利用率范围内。