CN105656782B - 点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置 - Google Patents

Abstract

点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置。本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择方法及装置。所述方法包括：将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径，并将该路径加入参考路径集合；将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；若存在未确定路径的剩余叶子节点，将前述步骤中确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤。所述装置与所述方法对应，能够减少根节点复制流量的负荷，提高组播网络的传输性能。

Description

点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置。

背景技术

随着IPTV等视频业务的快速兴起，网络对高效、可靠的组播传输提出了更高的需求，主要体现在QOS，复制能力，保护，恢复等方面。而目前只应用于P2P(point to point，点对点)单播场景的RSVP-TE(Resource ReSerVation Protocol-Traffic Engineering,基于流量工程扩展的资源预留协议)在上述方面已经可以满足需求。因此应用于P2MP(point tomultiple point，点对多点)多播场景的RSVP-TE技术，是视频传输业务发展的必然趋势。

请参照图1，示出了按照RFC4875(中规定的方式，建立的一种点对多点组播流量工程(P2MP-TE)隧道的网络拓扑图。图1中包含4个路由器节点101、102、103、104。从101建立P2MP-TE隧道到102，103，104节点。路径计算方式按照基于约束的最短路径优先(CSPF，Constraint-based Shortest Path First)。每个S2L sub-LSP(Source to Leaf subLabel Switch Path，源到叶子节点子标签交换路径)是从根节点叶子节点路径分别计算的，都是最短的约束路径。但是由于组播流量在分叉点需要进行流量复制，导致在根节点处需要进行大量的流量复制，提高了对根节点性能的要求，在组播的叶子节点多的时候，会在根节点处存在拥塞。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置，能够减少根节点复制流量的负荷，提高组播网络的传输性能。

基于上述目的本发明提供的点对多点组播流量工程隧道的路径选择方法，包括如下步骤：

将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径，并将该路径加入参考路径集合；

将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

若存在未确定路径的剩余叶子节点，将前述步骤中确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤；

所述备选路径，指与至少一条参考路径存在共用路段、且与该参考路径相关的分叉点具备流量复制能力的路径。

可选的，将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径之后，还包括：

将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径；

所述非备选路径指与参考路径之间不存在共用路段的路径。

可选的，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

可选的，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

同时，本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择装置，包括：

第一路径选择模块：用于将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径；

第二路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

参考路径管理模块：用于在存在未确定路径的剩余叶子节点，将第一路径选择模块、第二路径选择模块所确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤；

所述备选路径，指与至少一条参考路径存在共用路段、且与该参考路径相关的分叉点具备流量复制能力的路径。

可选的，所述装置还包括：

第三路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径；

所述非备选路径指与参考路径之间不存在共用路段的路径。

可选的，所述第二路径选择模块具体包括：

第一路径选择单元：用于从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

可选的，所述第二路径选择模块具体包括：

第二路径选择单元：用于从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

进一步，本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道系统，包括根节点和叶子节点，所述根节点到各个叶子节点的所有路径中，至少有两条路径存在共用路段。

可选的，至少有一个叶子节点为根节点到两个不同叶子节点的路径的分叉点。

可选的，所述系统包括本发明任意实施例所提供的方法所生成的路径。

从上面所述可以看出，本发明提供的点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置，通过在P2MP-TE隧道的CSPF算路时共享已有路径，从而节约了网络带宽；同时分散了分叉点，解决了网络分叉节点由于分叉数过多导致的性能过度消耗的问题。

附图说明

图1为现有技术的一种点对多点组播流量工程隧道的网络拓扑图；

图2为本发明实施例所提供的方法流程示意图；

图3为本发明一种实施例的点对多点组播流量工程隧道网络拓扑图；

图4为本发明另一种实施例的点对多点组播流量工程隧道网络拓扑图；

图5为本发明另一种实施例的点对多点组播流量工程隧道网络拓扑图；

图6为本发明另一种实施例的点对多点组播流量工程隧道网络拓扑图；

图7为本发明实施例所提供的装置结构示意图。

具体实施方式

为了给出有效的实现方案，本发明实施例提供了以下实施例，以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明。

本发明首先提供一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择方法，包括如图2所示的步骤：

步骤201：将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径，并将该路径加入参考路径集合；

步骤202：将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

步骤203：若存在未确定路径的剩余叶子节点，将前述步骤中确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤；

所述备选路径，指与至少一条参考路径存在共用路段、且与该参考路径相关的分叉点具备流量复制能力的路径。

从上面所述可以看出，本发明提供的点对多点组播流量工程隧道的路径选择方法，在确定根节点到叶子节点的路径时，优先选择从根节点到达叶子节点、且与已经确定的参考路径有共同路段的路径作为根节点到该叶子节点的路径，从而在共用的路段上可以仅传输一份流量，能够节省带宽；同时，由于根节点到另一叶子节点之间的流量传输路径经过根节点到第一叶子节点的路径，减少了在根节点处复制的流量，减轻了根节点负荷。

本发明的一些实施例以路径共用为首要原则，在满足路径共用的前提下，选择跳数最少的路径作为根节点到叶子节点的路径。

当根节点和叶子节点的网络为图3所示的情况时，流量从根节点301传输到叶子节点302时，经过的路径为301-302；流量从根节点传输到叶子节点303时，经过的路径为301-302-303，共用路段为301-302；相比于现有技术中采用路径301-302和301-303的情况，本发明在根节点301到叶子节点302之间，仅需传输一份流量。同时，若流量传输路径在根节点301处分叉，分别向叶子节点302、303传输，那么需要在分叉点(也就是根节点301)处将流量复制为两份；而采用本发明所提供的方法确定根节点到叶子节点的路径之后，流量在根节点301处仅需要一份，无需在根节点处复制流量，减轻了根节点的负荷。

在本发明的一些实施例中，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

在本发明的具体实施例中，所述方法包括如下步骤：

利用CSPF算法计算一条从根节点到第一叶子节点的最短路径，将该最短路径确定为根节点到第一叶子节点的第一路径并加入参考路径集合；

将第二叶子节点作为目标叶子节点，当进行计算从根节点到第二个叶子节点的路径时，优先选择与第一路径存在共用路段、并且跳数最小的路径，确定为根节点到第二叶子节点的第二路径，将第二路径加入参考路径集合；

将第三叶子节点作为目标叶子节点，计算从根节点到第三个叶子节点的路径时，将已经确定的第一路径或第二路径作为参考路径，优先选择与第一路径或第二路径存在共用路段并且跳数最小的路径，确定为根节点到第三叶子节点的第三路径，将第三路径加入参考路径集合；

以此类推，当将第N叶子节点作为目标节点时，将第一路径、第二路径……第N-1路径分别作为参考路径，在候选路径中优先选择与参考路径中任一路径存在共路径并且跳数最小的路径，确定为根节点到第N叶子节点的第N路径。

在本发明的具体实施例中，所述方法包括如下步骤：

步骤201，计算根节点到第一叶子节点的最短路径，并将该最短路径加入参考路径集合。参照图4，从组播的根节点401建立P2MP-TE隧道到叶子节点集合{叶子节点402、叶子节点403、叶子节点404}，先进行到根节点到叶子节点401的CSPF路径计算，计算出条最短路径结果为401-402，将401-402入参考路径集合。

步骤202，将叶子节点403作为目标叶子节点，在进行到根节点401到叶子节点403的路径计算过程中，根节点401到叶子节点403之间所有可能的路径为401-403，401-404-403，401-402-403。现有参考路径集合中的路径包括401-402，备选路径为401-402-403。将该备选路径确定为根节点401到叶子节点403的路径，并将路径401-402-403加入参考路径集合。

步骤203，将叶子节点404作为目标叶子节点，在进行到叶子节点404的路径计算过程中，根节点401到叶子节点404的所有路径为401-404，401-403-404，401-402-404，401-402-403-404。当前参考路径集合为{401-402，401-402-403}；备选路径为401-402-404，共用路段为401-402；另一条备选路径为401-402-403-404，共用路段为401-402-403。确定跳数最少的备选路径401-402-404为根节点401到叶子节点404的路径，并将路径401-402-403加入参考路径集合。

经过上述P2MP-TE隧道的路径计算流程，可以将现有的到单个叶子路径最优，转换为整个P2MP-TE树的更优路径，利用共路径共享带宽的特点，，达到降低隧道带宽占用的目的。

在本发明的一些实施例中，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

在本发明的具体实施例中，所述方法包括如下步骤：

利用CSPF算法计算根节点到第一叶子节点的最短路径,将所述最短路径确定为根节点到第一叶子节点的第一路径，将第一路径加入参考路径集合；

将第二叶子节点作为目标叶子节点，当计算从根节点到第二叶子节点的路径时，优先选择与第一路径存在共用路段的路径作为第二路径，将第二路径加入参考路径集合并将第一路径与第二路径的分叉点的分叉数加一；

将第三叶子节点作为目标叶子节点，计算从根节点到第三叶子节点的路径时，将第一路径和第二路径作为参考路径，在候选路径中优先选择具有分叉能力并且分叉数最少的节点作为分叉点，或者根据不超过分叉点流量最大复制能力的性能限制来选择分叉点，确定第三路径并将第三路径与其经过的参考路径的分叉点分叉数计数加一；

以此类推，当将第N叶子节点作为目标叶子节点，计算从根节点到第N叶子节点路径时，将第一路径,……第N-1路径分别作为参考路径，根据上一步骤的策略来选择最优路径，确定第N路径。

在本发明的具体实施例中，参照图6，所述方法包括如下步骤：

步骤601，从组播的根节点601建立P2MP-TE隧道到叶子节点集合{叶子节点603、叶子节点604、叶子节点605}，图中，还包括分叉节点602。先进行到叶子节点603的CSPF路径计算，计算出最短路径结果为601-602-603，将该最短路径确定为根节点601到叶子节点603的路径并将路径601-602-603加入参考路径集合。

步骤602，将叶子节点604作为目标叶子节点，在进行根节点601到叶子节点604的路径过程中，参考路径601-602-603，从根节点601到叶子节点604的所有备选路径为601-602-604，601-602-603-604；这两个路径与参考路径均存在共用路段；因此从这两个备选路径中选择跳数最少的路径601-602-604，确定为根节点601到叶子节点604的路径，将路径601-602-604加入参考路径集合，并将分叉点的分叉数增加1。

步骤603，将叶子节点605作为目标叶子节点，在计算根节点601到叶子节点605的路径的过程中，参考路径为601-602-603、601-602-604，从根节点601到叶子节点605的所有备选路径为601-602-605，601-602-604-605，601-602-603-604-605。由于602分叉计数为1，则优选排除分叉节点602作为分叉点的路径，选择叶子节点604作为分叉点计算出一条路径601-602-604-605，将该路径确定为根节点601到叶子节点605的路径、加入参考路径集合，并将叶子节点604节点分叉计数增加1。

经过上述P2MP-TE隧道均衡分叉共用路径计算流程，尽管路径跳数有所增加，但是分叉点不再集中于某个节点而导致的网路性能下降，从而达到网络流量复制的均衡分布的目的。

在一些特定的情况下，例如，叶子点的具有足够好的分叉能力，即能够在叶子点处将流量复制成多份且不会造成拥塞，那么根据实际情况可能希望在减少根节点负荷的同时，减少流量传输路径中的跳数。另一方面，从根节点到某一叶子节点的路径中，可能存在多条经过参考路径、且分叉点具有分叉能力(即流量复制能力)的备选路径，例如图4所示的例子中，已确定根节点401到叶子节点402的路径为401-402，根节点401到叶子节点403的路径为401-402-403，那么参考路径包括路径401-402、和路径401-402-403。从根节点到叶子节点404的备选路径包括401-402-404，经过参考路径401-402；还包括401-402-403-404，经过参考路径401-402-403；如果叶子节点402具备足够的分叉能力，能够将流量复制成两份，那么从备选路径中选择跳数最少的路径，即路径401-402-404，确定为根节点到叶子节点404的路径。

在本发明的一些实施例中，将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径之后，还包括：

将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径；

所述非备选路径指不经过参考路径的路径。

在一些情况下，可能不希望在组播网络中出现跳数过多的路径，例如，在一种情况下，不希望在组播网络中出现跳数超过3跳的路径，那么预设路径最大跳数为3；参照图5，根节点501到叶子节点502的路径为501-502，根节点到叶子节点503的路径为501-502-503，根节点到叶子节点504的路径为501-502-504，那么，在确定根节点到叶子节点505的路径时，备选路径为501-502-505、501-502-503-505、501-502-504-505，那么这三个备选路径中，501-502-503-505、501-502-504-505的跳数超过设定的路径跳数限值；备选路径501-502-505的分叉点502分叉数为2，超过了非备选路径501-505中分叉点501的跳数，那么，根据本发明上述实施例，将501-505确定为根节点501到叶子节点505的路径。如此，可避免组播网络中路径跳数过高，同时避免叶子节点因分叉数过多而出现负荷过重。

进一步，本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择装置，结构如图7所示，包括：

第一路径选择模块：用于将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径；

第二路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

参考路径管理模块：用于在存在未确定路径的剩余叶子节点，将第一路径选择模块、第二路径选择模块所确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤；

所述备选路径，指与至少一条参考路径存在共用路段、且与该参考路径相关的分叉点具备流量复制能力的路径。

在本发明的一些实施例中，所述装置还包括：

第三路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径；

所述非备选路径指与参考路径之间不存在共用路段的路径。

在本发明的一些实施例中，所述第二路径选择模块具体包括：

第一路径选择单元：用于从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

在本发明的一些实施例中，所述第二路径选择模块具体包括：

第二路径选择单元：用于从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

进一步，本发明提供一种点对多点组播流量工程隧道系统，包括根节点和叶子节点，所述根节点到各个叶子节点的所有路径中，至少有两条路径存在共用路段。

在本发明的一些实施例中，至少有一个叶子节点为根节点到两个不同叶子节点的路径的分叉点。

在本发明的一些实施例中，所述系统包括本发明任意实施例所提供的方法所生成的路径。

从上面所述可以看出，本发明提供的点对多点组播流量工程隧道系统及其路径选择方法和装置，通过在P2MP-TE隧道的CSPF算路时共享已有路径，从而节约了网络带宽；同时分散了分叉点，解决了网络分叉节点由于分叉数过多导致的性能过度消耗的问题。

应当理解，本说明书所描述的多个实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径，并将该路径加入参考路径集合；

将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

若存在未确定路径的剩余叶子节点，将前述步骤中确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤；

所述备选路径，指与至少一条参考路径存在共用路段、且与该参考路径相关的分叉点具备流量复制能力的路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径之后，还包括：

将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径；

所述非备选路径指与参考路径之间不存在共用路段的路径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择备选路径之一、确定为根节点到当前目标叶子节点的路径的步骤具体包括：

从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

5.一种点对多点组播流量工程隧道的路径选择装置，其特征在于，包括：

第一路径选择模块：用于将根节点到第一叶子节点的最短路径确定为根节点到第一叶子节点的路径；

第二路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标节点，当根节点到当前目标节点的路径确定原则指示优选最节约带宽的路径时，若在根节点到当前目标叶子节点的路径中，存在备选路径，则选择备选路径之一，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径；

参考路径管理模块：用于在存在未确定路径的剩余叶子节点，将第一路径选择模块、第二路径选择模块所确定的路径加入参考路径集合并返回上一步骤。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三路径选择模块：用于将剩余的叶子节点中任一叶子节点作为目标叶子节点，若备选路径的分叉点的分叉数超过根节点到叶子节点的非备选路径的分叉点的分叉数，或备选路径的跳数超过设定的路径跳数限值，则从根节点到当前目标叶子节点的备选路径和非备选路径中，选择分叉点分叉数最少且跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标节点的路径。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二路径选择模块具体包括：

第一路径选择单元：用于从备选路径中选择跳数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二路径选择模块具体包括：

第二路径选择单元：用于从备选路径中选择经过的分叉点的分叉数最少的路径，确定为根节点到当前目标叶子节点的路径。

9.一种点对多点组播流量工程隧道系统，包括根节点和叶子节点，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项的方法所生成的路径，所述根节点到各个叶子节点的所有路径中，至少有两条路径存在共用路段。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，至少有一个叶子节点为根节点到两个不同叶子节点的路径的分叉点。

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