CN106789631A - 一种组播路由重构方法及路由设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种组播路由重构方法，该方法包括：设置一组播树费用冗余值；监测组播链路变化；进行路由局部重构并获取重构后的组播树费用；判断所述组播树费用是否不大于所述组播树费用冗余值,如果是，则结束；否则从组播源开始利用MPH算法全部重构。本发明还提供一种路由设备，使用上述组播路由重构方法。本发明极大简化了组播路由重构的步骤，保证了组播转发树的快速收敛和持续稳定。

Description

一种组播路由重构方法及路由设备

技术领域

本发明属于路由器网络通信技术领域，具体涉及一种组播路由重构方法及路由设备。

背景技术

在组播通信中，从组播源到各个组播接收者组成的转发路径形成了组播转发树，也叫组播树，组播路由算法指的是运用于计算组播树的算法。组播树上所有链路的费用之和构成了组播树费用。一个组播算法计算出来的组播树费用越小，在一定程度上说明组播树的链路总数越少，其对链路的共享利用越好，组播节省带宽资源的优越性就越能体现。

求解最优组播转发树的问题实际上是一个获取Steiner树的问题，Steiner树不存在一个多项式时间的最优解法，是一个NP完全问题。对于这类问题，一般是通过一些启发式算法，求得一个在多项式时间内的接近“最优”的解。MPH算法是目前多种算法中时间复杂度和最终性能比较理想的一种算法。MPH算法的主要原理是依次将树外节点中离树最近的基本节点(组播接收者)通过最短路径与组播树相连，直到所有的基本节点(组播节点)加到树中为止。

MPH算法需要比较复杂的计算步骤，特别是在组播接收者较多、网络规模较大的情况下，一次完整计算的运算量会消耗较多的时间和CPU资源。在实际的网络环境中，由于网络链路的故障，链路费用的变化等，需要及时更新和调整组播转发树，如果每次都重新计算完整的转发树，会消耗大量的计算资源，并且造成组播树难以收敛，导致组播流量的连续震荡，不利用该算法在实际网络的部署。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种组播路由重构方法，在只需要花费较小的代价，并保证非故障组播分支的组播转发不受影响的情况下，仅对出现故障的分支的部分转发路径上的组播路由进行重构，简化了组播路由重构的步骤，保证了组播转发树的快速收敛和持续稳定，为MPH算法在实际网络的部署提供了可靠的解决方案。

具体的，本发明提出了一种组播路由重构方法，该方法包括：

设置一组播树费用冗余值；

监测组播链路变化；

进行路由局部重构并获取重构后的组播树费用；

判断所述组播树费用是否不大于所述组播树费用冗余值,如果是，则结束；否则从组播源开始利用MPH算法全部重构。

进一步地，所述组播树费用冗余值是基于首次利用MPH算法建立组播树时获取的组播树费用而设置。

进一步地，所述组播链路变化为所述组播链路中某一支链路的费用变化，所述“进行路由局部重构”包括：

组播树不变，仅更新所述支链路的费用。

进一步地，所述组播链路变化为有新增组播接收节点添加到当前组播树，所述“进行路由局部重构”包括：

将所述新增组播接收节点通过最短费用路径添加到所述当前组播树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

进一步地，所述组播链路变化为有待删除组播接收节点从当前组播树中删除，所述“进行路由局部重构”包括：

将所述待删除组播接收节点到所述当前组播树的路径删除得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

进一步地，所述组播链路变化为所述组播链路中某一支链路发生断链故障，所述“进行路由局部重构”包括：

将故障链路两端的节点分为上游节点与下游节点，将当前组播树分为以组播源为根包括所述上游节点的组播上游子树和以所述下游节点为根的组播下游子树，将所述下游节点通过最短费用路径添加到所述组播上游子树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

进一步地，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括消除环路，所述消除环路为在产生环路节点上，保留新添加的上游节点为新的节点，删除旧的上游节点；所述产生环路节点为具有两个上游父节点的节点。

进一步地，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括剪枝处理，所述剪枝处理分别从所述上游节点和所述下游节点处开始，检查当前节点，如果当前节点不是组播接收节点或没有子节点，则把该节点从组播树中删除，并不断上溯直到不能进行剪枝处理为止。

进一步地，所述将所述下游节点通过最短费用路径添加到所述组播上游子树中使用的算法为Dijkstra算法。

本发明还提出了一种路由设备，所述路由设备使用本发明提供的组播路由重构方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)简化了组播路由重构的步骤。

(2)保证了组播转发树的快速收敛和持续稳定。

(3)为实际网络的部署提供了方便快捷可靠的解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提出的一种路由重构方法流程示意图；

图1A为本发明实施例中一种初始组播树费用信息示意图；

图1B为本发明实施例中另一种初始组播树费用信息示意图；

图1C为本发明实施例中经过消除环路与剪枝处理后得到组播树示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

实施例1

本发明实施例1提出了一种组播路由重构方法，如图1所示，包括以下步骤：

S101、设置一组播树费用冗余值；

设置组播树费用冗余值是后续组播链路发生变化时，进行局部路由重构后是否结束路由重构的一个重要依据。

组播树费用冗余值作为调节本重构方法的效率和组播树的性能的参数，组播树费用冗余值越大，组播树全部重新计算的概率就越小，本重构方法的效率就越高。设置为无穷大，则不会全部重新计算完整的组播树。但是组播树费用冗余值设置太大会导致组网运行的效率低下。

组播树费用冗余值可以组播树建立前事先设置，也可以在首次利用MPH算法建立组播树时获取的组播树费用的基础上增加一定的费用余量作为组播树费用冗余值。优选后者。

如图1A所示，在该阶段，该网络已经利用MPH算法建立组播树，路由器R1为组播源，路由器R5，路由器R10和路由器R12为组播接收者。此时组播树的费用为10+18+20+19+12+13+11+12＝115；在加上费用余量35，所述费用余量根据需求来选取，此时我们就可以得出该组播网络的组播树费用冗余值为150。

S102、监测组播链路变化；

组播链路变化包括组播链路中某一支链路的费用变化、有新增组播接收节点添加、有待删除组播接收节点删除以及组播链路中某一支链路的断链故障。

当检测组播链路有变化时，才进行路由局部重构。没有检测到组播链路变化，就保持原有的组播树和组播链路不变。

S103、进行路由局部重构并获取重构后的组播树费用。

根据组播链路变化的不同采用不同的局部重构方法。

具体的，当述组播链路中某一支链路的费用变化，组播树不变，仅更新所述支链路的费用。

如图1A所示,假设路由器R2和路由器R7之间的链路费用由之前的12更新为20，则组播树与组播链路不变，仅仅是组播树的费用变为115+(20-12)＝123。

具体的，当有新增组播接收节点添加，将所述新增组播接收节点通过最短费用路径添加到所述当前组播树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

如图1A所示,假设路由器R9作为新增组播接收节点添加，R9到组播树的最短路径为R9至R5之间的路径，R9至R5的费用为15，则组播树与组播链路增加R9至R5这段，此时组播树的费用变为115+15＝130。

具体的，当有待删除组播接收节点要删除，将待删除组播接收节点到当前组播树的路径删除得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

如图1A所示,假设路由器R10作为待删除组播接收节点，删除R10至R7的路径与R7至R2的路径。R10至R7的费用为13，R7至R2的费用为12，则组播树与组播链路删除R10至R7与R7至R2这两段。此时组播树的费用变为115-12-13＝90。

具体的，组播链路中某一支链路发生断链故障，将故障链路两端的节点分为上游节点与下游节点，将当前组播树分为以组播源为根包括所述上游节点的组播上游子树和以所述下游节点为根的组播下游子树，将所述下游节点通过最短费用路径添加到所述组播上游子树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

更具体地，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括消除环路，所述消除环路为在产生环路节点上，保留新添加的上游节点为新的节点，删除旧的上游节点。所述产生环路节点为具有两个上游父节点的节点。

更具体地，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括剪枝处理，所述剪枝处理分别从所述上游节点和所述下游节点处开始，检查当前节点，如果当前节点不是组播接收节点或者没有子节点，则把该节点从组播树中删除，并不断上溯直到不能进行剪枝处理为止。

如图1A所示,假设路由器R3与路由器R8之间的组播链路发生断链，则路由器R3是上游节点，路由器R8为下游节点。把组播树分为以路由器R1为根的上游子树和以路由器R8为根的下游子树。

上游子树不动，以R8为根计算最短路径，找到R8到上游子树的最短路径为R8，R11，R7；把R8，R11，R7的路径加入到上游子树中，完成了下游子树和上游子树的连接，并消除环路(此时没有环路)，得到新的组播树，同时把R8-R11的费用16，R11-R7的费用22加入到组播树的费用中，把原来R8-R3的费用11从组播树中减去，得到新的组播树的费用为115+16+22-11＝142。

剪除不必要的分支，分别从R3和R8开始，启动剪枝过程，在本例中，R3和R8下游均有节点，所不需要剪除。

下面结合实例来说明本发明需要剪枝和消除环路的情况。

网络中非组播链路的状态发生了变化，新的组播链路的拓扑图变为如图1B所示：

当R3和R8之间发生断链故障。

R8到上游子树的最短路径途径以下R8，R11，R12，R9，R5路由器。

把R8-R11，R11-R12，R12-R9，R9-R5的路径加入到上游子树中，完成了下游子树和上游子树的连接，得到新的组播树。

此时会发现在R8，R11,R12之间形成了一个环路。形成环路的原因为R12有了两个上由节点R8和R9。为了消除此环路，保留新添加的上游节点为新的节点，删除旧的上游节点，保留R8-R11，R11-R12做为组播链路，删除R12-R8这段链路作为组播链接路径，形成的新的组播树。

剪除不必要的分支，分别从R3和R8开始，启动剪枝过程。

在本例中，R3有下游节点R4，不需要剪枝。R8没有下游节点，并且不是接收者节点，把R8从树中剪除，在上溯到节点R11，R11没有下游节点，并且不是接收者节点，把R11从树中剪除，在上溯到节点R12，由于R12节点为组播接收节点，不能剪除，至此剪枝过程完成。形成的组播树如图1C所示。更新组播树的费用，得到费用为143。

S104、判断所述组播树费用是否不大于所述组播树费用冗余值,如果是，则结束；否则从组播源开始利用MPH算法全部重构。

在本实施中所有列举局部重构后得到的组播树费用都没有超过组播树费用冗余值150，所以进行路由局部重构后就结束。

如果在其他实施例中，经过路由局部重构后得到的组播树费用大于组播树费用冗余值，这说明通过局部的快速重构不发满足用户的组网需求，则需要从组播源开始利用MPH算法全部重构，这样就会消耗较多的时间和CPU资源，并且容易造成组播树难以收敛，导致组播流量的连续震荡。

与现有技术相比，本发明实施例提出了一种组播路由重构方法，包括，设置一组播树费用冗余值；监测组播链路变化；进行路由局部重构并获取重构后的组播树费用；判断所述组播树费用是否不大于所述组播树费用冗余值,如果是，则结束；否则从组播源开始利用MPH算法全部重构。本发明还提供一种路由设备，使用上述组播路由重构方法。本发明极大简化了组播路由重构的步骤，保证了组播转发树的快速收敛和持续稳定。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种组播路由重构方法，其特征在于，该方法包括：

设置一组播树费用冗余值；

监测组播链路变化；

进行路由局部重构并获取重构后的组播树费用；

判断所述组播树费用是否不大于所述组播树费用冗余值,如果是，则结束；否则从组播源开始利用MPH算法全部重构。

2.根据权利要求1所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述组播树费用冗余值是基于首次利用MPH算法建立组播树时获取的组播树费用而设置。

3.根据权利要求1所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述组播链路变化为所述组播链路中某一支链路的费用变化，所述“进行路由局部重构”包括：

组播树不变，仅更新所述支链路的费用。

4.根据权利要求1所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述组播链路变化为有新增组播接收节点添加到当前组播树，所述“进行路由局部重构”包括：

将所述新增组播接收节点通过最短费用路径添加到所述当前组播树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

5.根据权利要求1所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述组播链路变化为有待删除组播接收节点从当前组播树中删除，所述“进行路由局部重构”包括：

将所述待删除组播接收节点到所述当前组播树的路径删除得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

6.根据权利要求1所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述组播链路变化为所述组播链路中某一支链路发生断链故障，所述“进行路由局部重构”包括：

将故障链路两端的节点分为上游节点与下游节点，将当前组播树分为以组播源为根包括所述上游节点的组播上游子树和以所述下游节点为根的组播下游子树，将所述下游节点通过最短费用路径添加到所述组播上游子树中得到一更新组播树，并更新变化链路的费用。

7.根据权利要求6所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括消除环路，所述消除环路为在产生环路节点上，保留新添加的上游节点为新的节点，删除旧的上游节点；所述产生环路节点为具有两个上游父节点的节点。

8.根据权利要求6所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述下游节点连接到所述组播上游子树过程中还包括剪枝处理，所述剪枝处理分别从所述上游节点和所述下游节点处开始，检查当前节点，如果当前节点不是组播接收节点或没有子节点，则把该节点从组播树中删除，并不断上溯直到不能进行剪枝处理为止。

9.根据权利要求6所述的组播路由重构方法，其特征在于，所述将所述下游节点通过最短费用路径添加到所述组播上游子树中使用的算法为Dijkstra算法。

10.一种路由设备，其特征在于，所述路由设备使用权利要求1-9所述的组播路由重构方法。