CN105871496A - 一种光同步网时钟链路规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光同步网时钟链路规划方法，包括步骤：输入网元信息参数，利用最小生成树Prim算法，确定优先级为1的主用时钟链路；同时确定依次加入最小生成树的各个网元的数组集合V；根据网络拓扑网元连接关系，确定经过数组集合V中的首元素网元V1的最小环；若存在最小环，则遍历最小环上每一个网元，对其规划优先级为2的备用时钟链路；若不存在最小环，则规划该首元素网元的备用时钟链路与主用时钟链路一致；更新数组集合V，删除已规划备用时钟链路的网元，再重复前述步骤直至规划完所有网元。实现智能规划，解决了人工规划的复杂性、不可靠性等问题，并能够有效地规划好单PRC主从同步网络的主备用时钟链路，大幅提高工作效率。

Description

一种光同步网时钟链路规划方法
技术领域
本发明涉及一种时钟链路规划方法，特别是涉及一种光同步网时钟链路规划方法，属于光通信技术领域。
背景技术
光同步传输网即指SDH(Synchronous Digital Hierarchy)传输网，SDH体制有着传输容量大，组网灵活，长途传输质量高等优点，且应用广泛，如光纤传输系统，微波和卫星传输系统。SDH网络是由基本网元NE(Net Element)组成，在传输媒质上(如光纤、微波等)进行同步信息传输、复用、分插和连接的传送网络，它具有全世界统一的网络节点接口NNI(Network NodeInterface)。光同步数字传输网能准确地将同步信息从基准时钟向同步网各同步节点传递，从而调节网络中的时钟用以建立并保持网络节点的同步。
同步网络结构上可分为准同步网络、主从同步网络以及混合同步网络三种。其中，主从同步的同步方法是在网内设一主站，有高稳定的时钟，它产生标准频率，并传递给各从站，使全网都服从此主时钟，达到全网频率一致的目的。主从同步网络稳定性好，组网灵活，对于从节点时钟的频率精度要求较低，控制简单，网络的滑动性能也较好。在数字通信网中得到了广泛的应用。
主从同步方式要求每一级的时钟都与上一级时钟同步，在网中最高一级的时钟是一个高精度和高稳定度的时钟，称为基准主时钟PRC(Primary ReferenceClock)。同步网将定时基准信号送到网内各交换节点，然后通过锁相环使本地时钟的相位锁定到收到的定时基准上，从而使网内各交换节点的时钟都与基准主时钟PRC同步。若要保证全网各网元节点时钟都与基准主时钟PRC保持同步，则重点在于如何成功有效的规划时钟同步链路。为提高光同步网络的可靠性，时钟同步链路包括主用链路和备用链路。
目前，对于时钟同步规划，大多还依赖于人工规划。然而人工规划存在着较大的局限性与不可靠性，尤其是网络规模庞大、复杂时，人工规划的弊端更加明显。且对于单PRC的SDH网络，技术难点在于规划好主用时钟链路后，如何在此基础上规划行之有效的备用时钟链路。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种光同步网时钟链路规划方法，特别适用于规模庞大、复杂的网络。
本发明所要解决的技术问题是提供可有效实现同步时钟链路规划的方法，从而解决人工规划的复杂性、不可靠性等问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种光同步网时钟链路规划方法，包括以下步骤：
1)输入网元信息参数，所述网元信息包括网元个数N、网元类型、网元ID、PRC接入网元NEPRC以及网元连接关系，其中N为自然数；
2)以PRC接入网元作为最小生成树的初始顶点，利用最小生成树Prim算法，确定优先级为1的主用时钟链路，并将每一段已确定优先级为1的时钟链路加入主用链路矩阵P1中；
同时，利用最小生成树Prim算法规划的过程中，确定依次加入最小生成树的各个网元的数组集合V，其中数组集合V中不包含初始顶点而共包含N-1个网元；
3)根据网络拓扑网元连接关系，确定经过数组集合V中的首元素网元V1的最小环，若该首元素网元存在最小环则进行步骤4，若该首元素网元不存在最小环则执行步骤5；
4)遍历该首元素网元的最小环上的每一个网元，结合最小环上的网元连接关系和主用时钟链路，对最小环上每一个网元规划优先级为2的备用时钟链路，并将每一段已确定优先级为2的时钟链路加入备用时钟链路矩阵P2中；
5)规划该首元素网元的备用时钟链路与主用时钟链路一致；
6)更新数组集合V，删除已规划备用时钟链路的网元；再重复步骤3)～步骤5)进行规划，直至规划完所有网元。
本发明进一步设置为：所述步骤3)的首元素网元V1的最小环，其确定步骤为，通过网元连接关系确定数组集合V中的首元素网元V1的各邻接网元分别为NE1,……,NEi，其中i≥1；利用最短路径算法，确定首元素网元V1到各邻接网元的最短路径分别为l1,……,li，其中i≥1；取所有路径l1到li中若干条最短的路径来确定最小环。
本发明进一步设置为：所述步骤4)的对最小环上每一个网元规划优先级为2的备用时钟链路，包括4种状态规划，4种状态分别为状态1、状态2、状态3和状态4；
在遍历最小环上的每一个网元过程中，对后续加入备用时钟链路矩阵的每一条备用时钟链路都需要同备用时钟链路矩阵P2中的第二列元素进行比较；若该网元已存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则该网元已规划过备用时钟链路，无需再规划；反之，若该网元不存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则按4种状态对其规划备用时钟链路；
所述状态1为有主时钟流注入，也有主时钟流流出；状态1的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，同时网元2又有主时钟流流出传导至网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态2为无主时钟流注入，有主时钟流流出；状态2的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当没有从其最小环上的邻接网元向网元2注入主时钟流，但是网元2有主时钟流流出传导至网元标记为的网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；或者，当可能同时存在网元2的主时钟流流出传导至网元1和网元3，则从网元1和网元3这两个网元中任取一网元向网元2规划备用时钟链路；
所述状态3为有主时钟流注入，无主时钟流流出；状态3的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，但是网元2没有主时钟流流出，则从网元2的另一邻接网元即网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态4为无主时钟流注入，也无主时钟流流出；状态4的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当网元2没有主时钟流注入和流出，则从其邻接的网元1和网元3任取一网元向网元2规划备用时钟链路。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、在处理规模庞大、复杂的网络时，采用本发明的时钟链路规划方法，可利用计算机智能地规划出同步时钟主备链路，相比于人工规划大大地提高了工作效率，并将人工规划出错的可能性降到最低，同时降低了时钟链路规划的复杂性；有效地解决单PRC主从同步网络备用路径规划困难的问题。
2、本发明提供的光同步网时钟链路规划方法，还可以使整个SDH同步网络中的各个网元按节点离基准时钟源PRC的远近确定主备时钟链路，从而大幅提高整个网络的工作效率。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明一种光同步网时钟链路规划方法的流程图；
图2本发明实施例中网络拓扑实例示意图；
图3本发明实施例中网络节点时钟同步规划实例示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供一种光同步网时钟链路规划方法，包括以下步骤：
1)输入网元信息参数，所述网元信息包括网元个数N、网元类型、网元ID、PRC接入网元NEPRC以及网元连接关系，其中N为自然数。
2)以PRC接入网元作为最小生成树的初始顶点，利用最小生成树Prim算法，确定优先级为1的主用时钟链路；
两个网元之间的时钟链路由一个有方向的网元对组成，网元对中第一个网元为链路头网元，第二个网元为链路尾网元，将每一段已确定优先级为1的时钟链路加入主用链路矩阵P1中；
同时，利用最小生成树Prim算法规划的过程中，确定依次加入最小生成树的各个网元的数组集合V，其中数组集合V中不包含初始顶点而共包含N-1个网元。
3)根据网络拓扑网元连接关系，确定经过数组集合V中的首元素网元V1的最小环，若该首元素网元存在最小环则进行步骤4，若该首元素网元不存在最小环则执行步骤5。
其中，首元素网元V1的最小环，其确定步骤为，通过网元连接关系确定数组集合V中的首元素网元V1的各邻接网元分别为NE1,……,NEi，其中i≥1；利用最短路径算法，确定首元素网元V1到各邻接网元的最短路径分别为l1,……,li，其中i≥1；取所有路径l1到li中若干条最短的路径来确定最小环。
4)遍历该首元素网元的最小环上的每一个网元，结合最小环上的网元连接关系和主用时钟链路，对最小环上每一个网元规划优先级为2的备用时钟链路，并将每一段已确定优先级为2的时钟链路加入备用时钟链路矩阵P2中。
仅考虑该首元素网元的最小环上各个网元的连接关系，不考虑环上网元与其他非环上网元的连接关系。根据最小环上各网元的连接关系及其主用时钟链路，遍历最小环上的每一个网元，对其逐个网元分析，规划备用时钟链路。最小环上的每个网元可分为4种状态进行规划：4种状态分别为状态1、状态2、状态3和状态4。
所述状态1为有主时钟流注入，也有主时钟流流出；状态1的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，同时网元2又有主时钟流流出传导至网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态2为无主时钟流注入，有主时钟流流出；状态2的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当没有从其最小环上的邻接网元向网元2注入主时钟流，但是网元2有主时钟流流出传导至网元标记为的网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；或者，当可能同时存在网元2的主时钟流流出传导至网元1和网元3，则从网元1和网元3这两个网元中任取一网元向网元2规划备用时钟链路；
所述状态3为有主时钟流注入，无主时钟流流出；状态3的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，但是网元2没有主时钟流流出，则从网元2的另一邻接网元即网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态4为无主时钟流注入，也无主时钟流流出；状态4的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当网元2没有主时钟流注入和流出，则从其邻接的网元1和网元3任取一网元向网元2规划备用时钟链路。
两个网元之间的时钟链路由一个有方向的网元对组成，网元对中第一个网元为链路头网元，第二个网元为链路尾网元。将每一段已确定时钟优先级为2的链路加入备用时钟链路矩阵P2中。对最小环上的每个网元分析的过程中，即在遍历最小环上的每一个网元过程中，对后续加入备用时钟链路矩阵的每一条备用时钟链路都需要同备用时钟链路矩阵P2中的第二列元素进行比较。若该网元已存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则该网元已规划过备用时钟链路，无需再规划；反之，若该网元不存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则按上述4种状态对其规划备用时钟链路。
5)规划该首元素网元的备用时钟链路与主用时钟链路一致。
6)更新数组集合V，删除已规划备用时钟链路的网元；再重复步骤3)～步骤5)进行规划，直至数组集合V中所有网元的备用时钟链路规划完毕，即数组集合V变为空集。
下面通过一个网络实例的主备时钟链路规划来说明本发明算法的可行性，为了更加方便地分析该光同步网时钟链路规划方法对网络实例的时钟规划效果，特定义“网元时钟跟踪长度”这一参数。
网元时钟跟踪长度NTTL(NE TIMER TRACK LENGTH)：网元时钟在时钟链中相对于基准时钟而言被SDH网元传递的次数。时钟每经过一个网元的传递，该网元的时钟跟踪长度就相对上游的网元值加1；第一个接入外部时钟的网元的时钟跟踪长度为0。
如图2所示为网络实例拓扑，图2中圆圈表示PRC接入网元，图2中方框表示网元，方框内数字表示网元编号，无箭头直线表示两个网元之间存在光纤链路连接、即网元间有可传输时钟信号的链路。
如图2所示，整个网络拓扑网元总数为30，网元标记为NEn(n＝1,2,…,30)，PRC接入网元为：{NE1}。
如图3所示，给出了本发明实施例应用光同步网时钟链路规划方法得到的示意图。图3中，带箭头的实线表示优先级为1的主用时钟链路，带箭头的虚线表示优先级为2的备用时钟链路，箭头方向为时钟流方向。
对实例网络拓扑中各个网元，分别计算其网元时钟跟踪长度NTTL，计算结果如下表1所示：
网元 NE1 NE2 NE3 NE4 NE5 NE6 NE7 NE8 NE9
NTTL 0 1 2 3 4 5 6 5 4
网元 NE10 NE11 NE12 NE13 NE14 NE15 NE16 NE17 NE18
NTTL 3 2 1 6 7 8 9 8 7
网元 NE19 NE20 NE21 NE22 NE23 NE24 NE25 NE26 NE27
NTTL 5 6 6 5 4 2 3 1 2
网元 NE28 NE29 NE30
NTTL 3 2 4
表1
通过本发明光同步网时钟链路规划方法进行链路规划，各网元时钟追踪距离是所有可能路径中最短的，并且有效地规划好了各网元的备用链路，各网元追踪路径最优化，时钟传输距离最短。以网元NE6为例进行分析，由图2可知，可能的最短追踪路径为网元1，2，3，4，5，6，其追踪距离为5跳；以及可能的最短追踪路径为网元1，12，11，10，9，8，7，6，其追踪距离为7跳。显然最优路径应选取网元1，2，3，4，5，6，如图3规划实例所示。
所以，本发明对于大规模和复杂结构网络，能够通过计算机自动计算代替人工规划链路，降低时钟链路规划的复杂性，极大地提高工作效率，使得整个SDH同步网络中的各个网元按节点离基准时钟源PRC的远近确定主备用时钟链路，提高整个网络的工作效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种光同步网时钟链路规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)输入网元信息参数，所述网元信息包括网元个数N、网元类型、网元ID、PRC接入网元NEPRC以及网元连接关系，其中N为自然数；
2)以PRC接入网元作为最小生成树的初始顶点，利用最小生成树Prim算法，确定优先级为1的主用时钟链路，并将每一段已确定优先级为1的时钟链路加入主用链路矩阵P1中；
同时，利用最小生成树Prim算法规划的过程中，确定依次加入最小生成树的各个网元的数组集合V，其中数组集合V中不包含初始顶点而共包含N-1个网元；
3)根据网络拓扑网元连接关系，确定经过数组集合V中的首元素网元V1的最小环，若该首元素网元存在最小环则进行步骤4，若该首元素网元不存在最小环则执行步骤5；
4)遍历该首元素网元的最小环上的每一个网元，结合最小环上的网元连接关系和主用时钟链路，对最小环上每一个网元规划优先级为2的备用时钟链路，并将每一段已确定优先级为2的时钟链路加入备用时钟链路矩阵P2中；
5)规划该首元素网元的备用时钟链路与主用时钟链路一致；
6)更新数组集合V，删除已规划备用时钟链路的网元；再重复步骤3)～步骤5)进行规划，直至规划完所有网元。
2.根据权利要求1所述的一种光同步网时钟链路规划方法，其特征在于：所述步骤3)的首元素网元V1的最小环，其确定步骤为，
通过网元连接关系确定数组集合V中的首元素网元V1的各邻接网元分别为NE1,……,NEi，其中i≥1；
利用最短路径算法，确定首元素网元V1到各邻接网元的最短路径分别为l1,……,li，其中i≥1；
取所有路径l1到li中若干条最短的路径来确定最小环。
3.根据权利要求1所述的一种光同步网时钟链路规划方法，其特征在于：所述步骤4)的对最小环上每一个网元规划优先级为2的备用时钟链路，包括4种状态规划，4种状态分别为状态1、状态2、状态3和状态4；
在遍历最小环上的每一个网元过程中，对后续加入备用时钟链路矩阵的每一条备用时钟链路都需要同备用时钟链路矩阵P2中的第二列元素进行比较；若该网元已存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则该网元已规划过备用时钟链路，无需再规划；反之，若该网元不存在于备用时钟链路矩阵P2的第二列，则按4种状态对其规划备用时钟链路；
所述状态1为有主时钟流注入，也有主时钟流流出；状态1的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，同时网元2又有主时钟流流出传导至网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态2为无主时钟流注入，有主时钟流流出；状态2的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当没有从其最小环上的邻接网元向网元2注入主时钟流，但是网元2有主时钟流流出传导至网元标记为的网元3，则从网元3向网元2规划备用时钟链路；或者，当可能同时存在网元2的主时钟流流出传导至网元1和网元3，则从网元1和网元3这两个网元中任取一网元向网元2规划备用时钟链路；
所述状态3为有主时钟流注入，无主时钟流流出；状态3的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当有网元1向网元2注入主时钟流，但是网元2没有主时钟流流出，则从网元2的另一邻接网元即网元3向网元2规划备用时钟链路；
所述状态4为无主时钟流注入，也无主时钟流流出；状态4的规划方法为，假设该网元标记为2、即网元2，其最小环上的邻接网元为网元1和网元3，当网元2没有主时钟流注入和流出，则从其邻接的网元1和网元3任取一网元向网元2规划备用时钟链路。
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