CN108769842A - 多播业务保护构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多播业务保护构建方法及装置。本发明提供的多播业务保护构建方法，包括：确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将第一用户节点归入第一分组；将第一分组分为N个子分组，根据第一子分组以及第一数据中心构建第一主子树，计算第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和第二路径不相交。本发明提供的多播业务保护构建方法，有效地克服了传统多播业务保护策略计算光树难度大、资源占用高的缺点，并且可以有效地提高频谱资源的使用效率，降低用户访问数据中心的时延，改善网络的阻塞率性能，提高网络对多播业务的承载能力。

Description

多播业务保护构建方法及装置

技术领域

本发明涉及光网络技术领域，尤其涉及一种多播业务保护构建方法及装置。

背景技术

随着互联网的飞速发展，高清视频点播、云计算等高带宽业务不断涌现。传统IP网络已逐渐不能适应此类大带宽、低时延要求的多播业务，因此，越来越多的多播业务将由光层承载。在光网络的发展中，弹性光网络(Elastic Optical Network，简称EON)因其支持根据业务需求灵活分布带宽大小以及支持光节点进行无阻塞交叉连接和上下路，已成为下一代光网络中的主流传输方式。

在传统网络中，多播业务数据通常存在单个特定的节点中，光树的构建多受制于网络资源的使用情况以及与用户的距离，从而极大地增加了光树计算的难度和带宽资源的占用。而在弹性光网络中，对于一个多播业务，通常通过构建一个点到多点的光树来进行数据传输，而不是传统的点到点连接，以节省发射机使用带来的成本消耗，实现高效率、低能耗的业务传输。

但是，光树的构建不仅必须满足频谱连续性、频谱一致性、频谱不重叠等约束条件，单个光树所服务的用户以及光树中的最长分支长度都会限制调制格式的选用。这些因素使得针对多播业务的光树计算、资源分配相对于传统点到点连接更加复杂。

发明内容

本发明提供一种多播业务保护构建方法及装置，通过构建分布式子树来承载多播业务及提供保护，以缩短子树中最长分支的距离，减少子树所承载用户的数量，从而选取高阶的调制格式，降低频谱资源的占用，同时降低用户的访问时延，提高多播业务的生存性。

第一方面，本发明提供一种多播业务保护构建方法，包括：

确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

在一种可能的设计中，所述将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个，包括：

将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定所述第一子分组的用户组员，以使所述第一子分组具备第一调制格式，所述第一调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第一距离传输要求的最高阶调制格式，其中，N为所述第一数据中心中可用发射机的数量，所述第一距离为所述第一用户距离所述第一数据中心的距离，所述第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个。

在一种可能的设计中，在所述根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树之后，还包括：

根据所述第一调制格式对应的传输速率和要求的传输速率计算所述第一主子树采用的所述第一调制格式所需要的第一频隙数，为所述第一主子树配备数量为所述第一频隙数的频隙，以对所述第一主子树进行资源分配。

在一种可能的设计中，所述第一频隙数为所述要求的传输速率与所述第一调制格式对应的传输速率之间的比值向上取整之后的正整数。

在一种可能的设计中，在所述计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径之后，还包括：

将所述第二路径归入第二分组，其中，所述第二分组对应的数据中心为所述第二数据中心；

将所述第二分组分为M个子分组，并根据所述预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第二距离确定第二子分组的用户组员，以使所述第二子分组具备第二调制格式，所述第二调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第二距离传输要求的最高阶调制格式，其中，M为所述第二数据中心中可用发射机的数量，所述第二距离为所述第一用户距离所述第二数据中心的距离，所述第二子分组为M个所述第二分组所有的子分组中的任意一个；

根据所述第二子分组以及所述第二数据中心构建第二备份子树。

在一种可能的设计中，在所述根据所述第二子分组以及所述第二数据中心构建第二备份子树之后，还包括：

根据所述第二调制格式对应的传输速率和所述要求的传输速率计算所述第二备份子树采用的所述第二调制格式所需要的第二频隙数，为所述第二备份子树配备数量为所述第二频隙数的频隙，以对所述第二备份子树进行预留资源。

在一种可能的设计中，所述确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，包括：

查找存储所需多播业务数据的数据中心位置，以获取第一源数据中心集合；

根据迪杰斯特算法计算所述第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的所述第一数据中心，并将所述第一用户节点归入所述第一数据中心对应的所述第一分组。

在一种可能的设计中，所述将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定第一子分组的用户组员，包括：

将所述第一分组分为N个子分组，并将所述第一用户节点归入所述第一子分组；

根据所述第一距离以及所述预设的各个调制格式所对应的传输距离确定所述第一子分组的所述第一调制格式；

判断在所述第一子分组中添加第二用户节点后所述第一调制格式能否满足所述要求的传输速率；

若判断结果为是，则将所述第二用户节点归入所述第一子分组。

第二方面，本发明还提供一种多播业务保护构建装置，包括：

确定模块，用于确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

分组模块，用于将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

构建模块，用于根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

计算模块，用于计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

在一种可能的设计中，所述分组模块，具体用于：

将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定所述第一子分组的用户组员，以使所述第一子分组具备第一调制格式，所述第一调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第一距离传输要求的最高阶调制格式，其中，N为所述第一数据中心中可用发射机的数量，所述第一距离为所述第一用户距离所述第一数据中心的距离，所述第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个。

第三方面，本发明还提供一种多播业务保护构建装置，应用于光网络，所述光网络主要包括：

路由模块、信令模块以及链路资源管理模块；

其中，所述路由模块，用于确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

所述路由模块，还用于将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

所述信令模块，用于完成路径上的链路中可用资源信息的收集；

所述链路资源管理模块，用于据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

所述路由模块，还用于计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

同时，上述基于子光树的保护机制，最终可以形成完整的算法策略部署于控制平面各个模块中，并由光网络管理平面进行触发。具体的，当一个有该种保护策略需求的业务到达时，触发网管操作，网管与控制平面进行交互，完成路径(光树)计算、资源预留，并返回结果给管理平面。具体的代码部署，包括控制平面和管理平面都会有相应的存储设备完成。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中所提供的任意一种所述的多播业务保护构建方法。

第五方面，本发明还提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行第一方面中所提供的任意一种多播业务保护构建方法。

本发明提供的一种多播业务保护构建方法及装置，通过构建分布式子树来承载多播业务和提供保护，可以缩短子树中最长分支的距离，减少子树所承载用户的数量，从而选取高阶的调制格式，降低频谱资源的占用，此外，还有效地克服了传统多播业务保护策略计算光树难度大、资源占用高的缺点，并且可以有效地提高频谱资源的使用效率，降低用户访问数据中心的时延，改善网络的阻塞率性能，提高网络对多播业务的承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的多播业务保护构建方法的流程示意图；

图2是根据图1所示实施例中示出的一种用户节点分组示意图；

图3是根据图1所示实施例中示出的一种用户子分组示意图；

图4a是根据一实施例示出的基于链路的保护方式的示意图；

图4b是根据一实施例示出的基于路径的保护方式的示意图；

图4c是根据一实施例示出的基于分布式子树的保护方式的示意图；

图5是根据另一示例性实施例示出的多播业务保护构建方法的流程示意图；

图6是根据图5所示实施例中示出的光树构建及频谱分配示意图；

图7a是根据图5所示实施例中示出的第一组备份路径寻找示意图；

图7b是根据图5所示实施例中示出的第二组备份路径寻找示意图；

图7c是根据图5所示实施例中示出的第三组备份路径寻找示意图；

图8a是根据图5所示实施例中示出的第一数据中心对应的备份路径示意图；

图8b是根据图8a所示备份路径聚合为子树示意图；

图8c是根据图5所示实施例中示出的第二数据中心对应的备份路径聚合示意图；

图8d是根据图8c所示备份路径聚合为子树示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的多播业务保护构建装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

图1是根据一示例性实施例示出的多播业务保护构建方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供的一种多播业务构建方法，包括：

步骤101、确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将第一用户节点归入第一分组。

具体地，在弹性数据中心光网络中，确定第一用户节点对应的第一数据中心，并将第一用户节点归入第一分组，其中，第一数据中心为第一源数据中心集合中距离第一用户最近的数据中心。

例如，可以将一个多播业务请求记为r＝<s，b，U>，其中，s表示所需的业务数据，b表示所需的传输速率，U表示该多播请求中的用户集合。通过查找存储所需多播业务数据s的数据中心位置，获取第一源数据中心集合D_s。对于每个用户，通过迪杰斯特拉算法计算第一源数据中心集合中D_s的每个数据中心距离该用户的距离，选取距离第一用户节点最近的数据中心d，将其加入第一分组G_d，即用户分组。

下面结合一个具体的实施例，对上述步骤进行举例说明，图2是根据图1所示实施例中示出的一种用户节点分组示意图。如图2所示，用户1、用户2、用户3、用户4和用户5请求的数据内容分布在数据中心D₁和数据中心D₂中，为了构建光树以满足用户请求，首先将用户按照其距离最近数据中心的距离进行分组。用户1和用户2距离数据中心D₁最近(最短路径距离分别为900km和950km)，故将其分入分组G_D1；用户3、用户4和用户5距离数据中心D₂最近(最短路径距离分别为500km，660km和900km)，故将其分入用户分组G_D2。

步骤102、将第一分组分为N个子分组。

具体地，可以将第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定第一子分组的用户组员。

将上述的第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定第一子分组的用户组员，以使第一子分组具备最高阶的第一调制格式，其中，N为第一数据中心中可用发射机的数量，第一距离为第一用户距离第一数据中心的距离，第一子分组为N个第一分组的所有子分组中的任意一个。

对于任意第一分组G_d，获取第一数据中心d中可用于构建主子树的发射机数量P_max。对于第一分组G_d中的用户，按照其距第一数据中心的距离长度降序排列。由于一个光树中的用户数量和最长分支长度受下述公式一：限制，因此需要对第一分组G_d进行子分组，即G_d＝{G_d,i|0≤i≤P_max}。其中，在上述公式中，l_m为调制格式m的传输距离，n为子光树中的用户数量，而S_m,n则为子光树的最长分支的长度不能超过的最大数值。

在上述公式中，可选用的调制格式包括：二进制相移键控(Binary Phase ShiftKeying，简称BPSK)、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，简称QPSK)、8的正交振幅调制(8Quadrature Amplitude Modulation，简称8QAM)、16的正交振幅调制(16Quadrature Amplitude Modulation，简称16QAM)等。若设BPSK的调制阶数m为1，传输速率为Ωbps，则QPSK、8QAM、16QAM的传输速率分别为2Ωbps、3Ωbps及4Ωbps，即阶数为m的调制格式传输速率为m·Ωbps。

对于源节点为第一数据中心d的第一分组G_d的所有用户，按照第一数据中心d中可用发射机的数量进行子分组。即将第一分组G_d分为G_d,1、G_d,2…G_d,i，其中分组G_d,i将使用第一数据中心d中的第i个发射机进行主子树PT_d,i的构建。

在一种可能的设计中，可以将第一分组分为N个子分组，并将第一用户节点归入第一子分组，然后根据第一距离以及预设的各个调制格式所对应的传输距离确定第一子分组的第一调制格式，再判断在第一子分组中添加第二用户节点后第一调制格式能否满足要求的传输速率，若判断结果为是，则将第二用户节点归入第一子分组。

例如，首先，可以对于第一分组G_d中每个用户，将该用户按照i从小到大的顺序尝试加入子分组G_d,i，并按照上述公式一，检测是否加入后会造成调制格式的降阶，即加入该用户后，原分组用户数量增加1，最远分支长度会发生变化，按照公式一检查该变化发生后判断，原有的调制格式能否满足传输要求。如果可以维持原调制格式不变，则将其加入子分组G_d,i；但是，如果会引起调制格式降阶，则按照该过程检测下一个可用发射机(i+1)所在的分组；如果子分组G_d,i中无用户(即G_d,i不存在)，则将用户加入该分组，并按照上述公式计算相应调制格式，记为m_d,i；如果遍历所有子分组，加入用户的结果都将引起调制格式降阶，则选择用户数量最少的子分组将其加入，并重新计算其调制格式。

下面结合一个具体的实施例，对上述步骤进行举例说明，图3是根据图1所示实施例中示出的一种用户子分组示意图。如图3所示，在完成图2所示的用户分组之后，进而进行基于调制格式感知的用户子分组步骤，该步骤的目的是在满足数据中心可用发射机数量有限的前提下，尽可能的提高光树构建时所采用的调制格式阶数。不失一般性，假定本例可选用的调制格式分别为BPSK、QPKS、8QAM和16QAM，对应调制阶数分别为1、2、3、4，根据2013年发表在IEEE国际通信会议(IEEE International Conference on Communications,IEEEICC)上的“Joint anycast and unicast routing for elastic optical networks:Modeling and optimization”(弹性光网络中任播和多播业务联合建模和最优化)论文，采用偏振复用的上述各调制格式对应最远传输距离分别为6000km、3000km、1500km和750km，对应单载波数据速率分别为50Gbps、100Gbps、150Gbps和200Gbps。同时，假定每个数据中心最多可用的发射机数量为2。

对于用户分组G_D1中的两个用户，如果构建单光树，其最远分支距离为950km，根据上述公式一，S_3,2＝S_3,1/(log₁₀(2)+1)＝1153km，而S_4,1＝750km，即使分别为每个用户构建一条光路，其最高采用的调制方式亦为8QAM，故为了节约发射机数量，用户1和用户2都将被分入分组G_D1,1。同样的，针对用户3、用户4和用户5，为了提升其可采用的调制格式阶数以及节约发射机使用数量，将用户3分入用户子分组G_D2,1，其可采用的调制格式为16QAM；将用户4和用户5分入用户分组G_D2,2，其可采用的调制格式为8QAM。

步骤103、根据第一子分组以及第一数据中心构建第一主子树。

具体地，根据第一子分组以及第一数据中心，可以通过斯坦纳树算法计算光树。

步骤104、计算第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和第二路径不相交。

具体地，根据迪杰斯特算法计算第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和第二路径不相交，其中，第一路径为在第一主子树中第一用户节点到第一数据中心的路径，第二数据中心为第二源数据中心集合中距离第一用户最近的数据中心，第一源数据中心集合和第二源数据中心集合的差集的唯一元素为第一数据中心。

将计算好的所有主子光树中的所有源宿节点对，将其按照距离进行升序排列。然后，对于每个用户节点对，使用迪杰斯特拉算法计算其不相交路径。该不相交路径可选的源数据节点集合为原源宿节点对中的数据中心从可选数据中心集合中删除，即第一源数据中心集合和第二源数据中心集合的差集的唯一元素为第一数据中心，以使得计算所得的备份路径可以防止目的数据中心故障。

由于光网络中，单根光纤的业务传输速率很高，任何光纤链路故障都会引起巨大的数据和经济损失。尤其对于光树连接，一根光纤上可能承载着多个用户的业务数据，因而任何光纤链路故障都可能造成多个用户的连接中断。因此，提高多播业务的生存性对于网络运营商以及用户都非常重要。传统的生存性策略根据是否预留资源可以分为保护和恢复两种策略：保护策略通过提前为业务分配额外资源，实现故障情况下的快速倒换；恢复策略则是在故障发生后，通过定位故障发生地点，重新计算路由和分配资源，最后完成业务传输的恢复。在光网络中，连接建立的耗时较大，恢复策略对于时延要求较高的多播业务并不适用。针对多播业务的保护策略已有广泛研究，其主要思路是通过不同的方式对光树(称之为主光树)建立备份连接。其中，针对主光树中的每一条链路进行保护称为基于链路的保护策略；针对主光树的每一对源宿节点进行保护称为基于路径的保护策略；针对主光树整体进行保护称为基于树的保护策略。基于链路的保护策略由于需要针对每一条链路进行备份路径计算和资源预留，将会造成巨大的资源消耗，并不具有实际可行性；基于树的保护策略由于需要针对主光树上的所有用户进行备份光树的构建，一方面增加了备份光树的计算难度，另一方面也会消耗巨大的频谱资源。为了对多播业务进行保护，可以通过对构建的第一子树进行保护，而对于第一子树的保护可以采用基于路径的保护策略，可以针对每一源宿节点对进行备份路径计算，过程较为灵活，资源消耗也相对较低，是提高光树生存性较为理想的选择。

在上述举例的具体实施例中，即为对每个用户子分组(G_D1,1、G_D2,1、G_D2,2)分别构建光树，并按照上述确定的第一调制格式对第一子分组进行频谱分配。

在本实施例中，通过构建分布式子树来承载多播业务，可以缩短子树中最长分支的距离，减少子树所承载用户的数量，从而选取高阶的调制格式，降低频谱资源的占用，此外，还有效地克服了传统多播业务保护策略计算光树难度大、资源占用高的缺点，并且可以有效地提高频谱资源的使用效率，降低用户访问数据中心的时延，改善网络的阻塞率性能，提高网络对多播业务的承载能力。

此外，由于光网络中，单根光纤的业务传输速率很高，任何光纤链路故障都会引起巨大的数据和经济损失。尤其对于光树连接，一根光纤上可能承载着多个用户的业务数据，因而任何光纤链路故障都可能造成多个用户的连接中断。因此，提高多播业务的生存性对于网络运营商以及用户都非常重要。传统的生存性策略根据是否预留资源可以分为保护和恢复两种策略：保护策略通过提前为业务分配额外资源，实现故障情况下的快速倒换；恢复策略则是在故障发生后，通过定位故障发生地点，重新计算路由和分配资源，最后完成业务传输的恢复。在光网络中，连接建立的耗时较大，恢复策略对于时延要求较高的多播业务并不适用。针对多播业务的保护策略已有广泛研究，其主要思路是通过不同的方式对光树(称之为主光树)建立备份连接。其中，针对主光树中的每一条链路进行保护称为基于链路的保护策略；针对主光树的每一对源宿节点进行保护称为基于路径的保护策略；针对主光树整体进行保护称为基于树的保护策略。基于链路的保护策略由于需要针对每一条链路进行备份路径计算和资源预留，将会造成巨大的资源消耗，并不具有实际可行性；基于树的保护策略由于需要针对主光树上的所有用户进行备份光树的构建，一方面增加了备份光树的计算难度，另一方面也会消耗巨大的频谱资源。而基于路径的保护策略，可以针对每一源宿节点对进行备份路径计算，过程较为灵活，资源消耗也相对较低，是提高光树生存性较为理想的选择。

下面结合一个具体的例子对上述三种保护方法进行具体地比较：

图4a是根据一实施例示出的基于链路的保护方式的示意图。如图4a所示，在传统保护方法中，多播业务数据往往仅储存在一个节点中，请求该多播数据内容的用户需要建立到存储该内容的节点的连接。位于节点5和7的用户1和用户2请求的多播数据内容存储在数据中心2中，因此，通过建立光树(图中实线所示)来满足用户请求内容，同时，为了保证光树连接的生存性，需要一定的保护机制防止链路故障造成的连接中断。在该保护方式中，针对主光树中的每一条链路，都寻找一条备份路径对其进行保护。可见，基于链路的保护方式将消耗巨大的光谱资源。

图4b是根据一实施例示出的基于路径的保护方式的示意图。如图2所示，在该保护方式中，为了保护主光树中的每对源宿节点对，即节点2→节点3→节点4→节点5和节点2→节点3→节点7，都将寻找一条备份路径对其进行保护，在图中所示的例子中，备份路径分别为节点2→节点0→节点5，节点2→节点4→节点5→节点6→节点7。

图4c是根据一实施例示出的基于分布式子树的保护方式的示意图。如图4c所示，由于在数据中心网络中，多播业务数据可以在多个数据中心中存储和维护，故而在数据中心节点6中，用户同样可以获取所需内容。于是，为保护每个用户节点对，备份路径节点6→节点5，节点6→节点7分别建立，并聚合成一个子光树用以保护主光树。可以看出，本发明提出的保护方法使得备份路径的总跳数大为减少，从而较传统的方法极大地减少了频谱资源的占用，提升了网络性能。

在图1所示的实施例的基础上，为了对构建的子树进行保护，图5是根据另一示例性实施例示出的多播业务构建方法的流程示意图。如图5所示，本实施例提供的一种多播业务构建方法，包括：

步骤201、确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将第一用户节点归入第一分组。

步骤202、将第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定第一子分组的用户组员。

步骤203、根据第一子分组以及第一数据中心构建第一主子树。

值得说明地，步骤201-203的具体实现方式参照图1所示实施例中步骤101-103的描述，这里不再赘述。

步骤204、根据第一调制格式对应的传输速率和要求的传输速率计算第一主子树采用的第一调制格式所需要的第一频隙数，以对第一主子树进行资源分配。

具体地，根据第一调制格式对应的传输速率和要求的传输速率计算第一主子树采用的第一调制格式所需要的第一频隙数，为第一主子树配备数量为第一频隙数的频隙，以对第一主子树进行资源分配。

在一种可能的设计中，第一频隙数为要求的传输速率与第一调制格式对应的传输速率之间的比值向上取整之后的正整数。

可以根据m_d,i以及b，使用下述公式二来计算所需的频隙数f_d,i：

其中，公式二中，f_d,i表示该子光树采用调制格式m_d,i时所需要的频隙数目。其中，表示求不小于的最小正整数。

对于计算的主子树PT_d,i，从频隙序号1开始，采用首次命中算法，查找子树对应链路中是否有连续可用资源(即是否有f_d,i个连续可用的频隙)，如果有，则进行资源分配；如果遍历所有频隙无法找到可用资源，则标记该多播业务被阻塞，释放该多播业务创建的所有的主子树所占用的频谱资源，跳过以下过程。

下面结合一个具体的实施例，对上述步骤进行举例说明，图6是根据图5所示实施例中示出的光树构建及频谱分配示意图。如图6所示，假定该多播业务的传输速率要求为180Gbps，对于用户分组G_D1,1，按照分组内的用户所在节点位置，计算其斯坦纳树，其采用的调制格式为8QAM，对应单载波传输速率为150Gbps，所以所需的频隙FS数目为：

同样，对于用户分组G_D2,1，其采用的调制格式为16QAM，所需频隙FS数目为：

对于用户分组G_D2,2，其采用的调制格式为8QAM，所需频隙FS数目为：

因而，按照不同主子树所采用的不同的调制格式以及所需要的不同的频隙数目，根据网络可用资源，采用首次命中方法进行资源分配。参照图6，可以看出，由于所需多播数据业务的分布性，使得用户与数据中心建立的连接长度较短，可以采取高阶的调制格式，从而节约了频谱使用，提高了网络资源使用效率，改善了网络性能。

步骤205、根据迪杰斯特算法计算第一用户节点到第二数据中心的第二路径。

具体地，根据迪杰斯特算法计算第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和第二路径不相交，其中，第一路径为在第一主子树中第一用户节点到第一数据中心的路径，第二数据中心为第二源数据中心集合中距离第一用户最近的数据中心，第一源数据中心集合和第二源数据中心集合的差集的唯一元素为第一数据中心。

将计算好的所有主子光树中的所有源宿节点对，将其按照距离进行升序排列。然后，对于每个用户节点对，使用迪杰斯特拉算法计算其不相交路径。该不相交路径可选的源数据节点集合为原源宿节点对中的数据中心从可选数据中心集合中删除，即第一源数据中心集合和第二源数据中心集合的差集的唯一元素为第一数据中心，以使得计算所得的备份路径可以防止目的数据中心故障。

下面结合一个具体的实施例，对上述步骤进行举例说明，图7a是根据图5所示实施例中示出的第一组备份路径寻找示意图。如图7a所示，针对主子树的每个源宿节点对，都将寻找一条源节点不同的链路不相交路径。针对用户1和用户2寻找备份路径的过程，首先，为提高多播业务连接抵抗数据中心故障的能力，备份路径的源数据中心限制为与主路径源数据中心不同，故将主路径的源数据中心以及其相连的链路置为不可用(图中标为灰色)，进而，查询多播业务数据所存储和维护的其它数据中心(图例为D₂)，计算其与主路径不相交的备份路径，继续参照图7a所示，对源宿节点对D₁：节点2及源宿节点对D₂：节点10，其保护路径分别为D₂→节点4→节点2和D₂→节点8→节点9→节点10。同样，图7b是根据图5所示实施例中示出的第二组备份路径寻找示意图，如图7b所示，针对用户3的源宿节点对D₂：节点9，其保护路径为D₁→节点9。图7c是根据图5所示实施例中示出的第三组备份路径寻找示意图，如图7c所示，针对用户4和用户5的源宿节点对D₂：节点7和D₂：节点5，其保护路径分别为D₁→节点8→节点7和D₁→节点4→节点3→节点5。

步骤206、将第二路径归入第二分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第二距离确定第二子分组的用户组员，根据第二子分组以及第二数据中心构建第二备份子树。

具体地，将第二路径归入第二分组，其中，第二分组对应的数据中心为第二数据中心，再将第二分组分为M个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第二距离确定第二子分组的用户组员，以使第二子分组具备最高阶的第二调制格式，其中，M为第二数据中心中可用发射机的数量，第二距离为第一用户距离第二数据中心的距离，第二子分组为M个第二分组所有的子分组中的任意一个，最后，根据第二子分组以及第二数据中心构建第二备份子树。

将通过上述步骤计算所得的所有备份路径，即第二路径，按照其源节点(数据中心)的不同进行分组。对于源节点为d的备份路径的分组B_d，将组内的备份路径按照距离降序排列，按照与第二步相似的过程进行子分组的划分。设数据中心d中可用于备份光树构建的发射机数量为B_max，则划分过程如下：

对于每条备份路径p_d,u，检测所有的子分组B_d,i，如果B_d,i中不包含任何备份路径，且该i发射机可用，则将p_d,u加入该分组，计算调制格式；如果B_d,i集合不为空，并且将p_d,u加入该分组不会引起调制格式降阶，则将p_d,u加入该分组；如果将p_d,u加入该分组会引起调制格式降阶，则继续检测下一个可用发射机的分组B_d,i+1；如果遍历所有的分组而无法获得不引起降阶的分组，则选取所包含路径最少的分组，将其加入。完毕后，对于所有的分组B_d,i，将其所含的备份路径聚合成备份子树。

下面结合一个具体的实施例，对上述步骤进行举例说明，图8a是根据图5所示实施例中示出的第一数据中心对应的备份路径示意图，如图8a所示，源节点为数据中心D₁的备份路径进行聚合，首先，路径长度最长的备份路径D₁→节点8→节点7先进行分组，创建分组B_D1,1,采用调制格式为8QAM；进而，路径长度次长的备份路径D₁→节点4→节点3→节点5进行分组，将其分入分组B_D1,1，原有调制格式不变；最后，对路径长度最短的备份路径D₁→节点9进行分组，若将其加入分组B_D1,1，因为S_3,3＝1015，故会引起调制格式降阶，由于数据中心D₁尚存在可用的发射机，所以创建新的分组B_D1,2，其采用的调制格式为8QAM。图8b是根据图8a所示备份路径聚合为子树示意图，如图8b所示，将分组完毕的备份路径分别聚合成子树BT_D1,1和BT_D1,2，按照其调制格式计算所需频隙数目并进行资源预留。图8c是根据图5所示实施例中示出的第二数据中心对应的备份路径聚合示意图，图8d是根据图8c所示备份路径聚合为子树示意图。如图8c-图8d所示，同样的，针对源数据中心为D₂的备份路径进行分组、子树聚合，其分别为子树BT_D2,1和子树BT_D2,2，其所采用的调制格式为8QAM，最后，根据采用的调制格式计算所需频谱并进行资源预留。

步骤207、根据第二调制格式对应的传输速率和要求的传输速率计算第二备份子树采用的第二调制格式所需要的第二频隙数，以对第二备份子树进行预留资源。

具体地，对于上述步骤所得的聚合后的每个第二备份子树BT_d,i，按照上述公式二计算所需频隙数目。使用首次命中法遍历相关链路上可用的频隙资源，子光树所有链路对应的频隙资源都可用，则进行资源的预留。如果任何一个备份子树完成遍历后，都未发现可用的资源，则标记该多播业务为阻塞，释放该多播业务创建的所有的主子树、备份子树所占用的频谱资源。

在本实施例中，由于数据业务可以在多个数据中心分布存储和维护，用户可以从任意数据中心中获取所需数据。由于用户可以从距离最近的数据中心中获取所需数据，路径长度大为缩短，不仅降低了用户的访问时延，同时节约了频谱资源的使用。同样的，通过在多个地理上分布的数据中心中部署多播业务数据，可以通过构建分布式子树的方式来为多播业务进行数据传输。一个子树包含的用户数目较少、最长分支长度较短，从而可以选取较高的调制格式，提高频谱使用效率。同时，对于选取备份路径过程中，通过限制备份路径的源数据中心不同于主光树中对应的源宿节点对中的数据中心，可以防止因为数据中心故障造成的业务连接中断，在提高频谱效率的前提下，进一步提高网络的生存性。

图9是根据一示例性实施例示出的多播业务构建装置的结构示意图。如图9所示，本发明提供一种多播业务构建装置，包括：

确定模块301，用于确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

分组模块302，用于将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

构建模块303，用于根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

计算模块304，用于计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

在一种可能的设计中，所述分组模块302，具体用于：

将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定所述第一子分组的用户组员，以使所述第一子分组具备第一调制格式，所述第一调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第一距离传输要求的最高阶调制格式，其中，N为所述第一数据中心中可用发射机的数量，所述第一距离为所述第一用户距离所述第一数据中心的距离，所述第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个。

值得说明地，图9所示实施例提供的装置，可用于执行上述实施图1和图5所示实施例提供的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一项方法实施例所述的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

并且，本发明还提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行前述任一项方法实施例所述的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

并且，上述设备中的各模块的功能可以通过处理器实现。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多播业务保护构建方法，其特征在于，包括：

确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个，包括：

将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定所述第一子分组的用户组员，以使所述第一子分组具备第一调制格式，所述第一调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第一距离传输要求的最高阶调制格式，其中，N为所述第一数据中心中可用发射机的数量，所述第一距离为所述第一用户距离所述第一数据中心的距离，所述第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树之后，还包括：

根据所述第一调制格式对应的传输速率和要求的传输速率计算所述第一主子树采用的所述第一调制格式所需要的第一频隙数，为所述第一主子树配备数量为所述第一频隙数的频隙，以对所述第一主子树进行资源分配。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一频隙数为所述要求的传输速率与所述第一调制格式对应的传输速率之间的比值向上取整之后的正整数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径之后，还包括：

将所述第二路径归入第二分组，其中，所述第二分组对应的数据中心为所述第二数据中心；

将所述第二分组分为M个子分组，并根据所述预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第二距离确定第二子分组的用户组员，以使所述第二子分组具备第二调制格式，所述第二调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第二距离传输要求的最高阶调制格式，其中，M为所述第二数据中心中可用发射机的数量，所述第二距离为所述第一用户距离所述第二数据中心的距离，所述第二子分组为M个所述第二分组所有的子分组中的任意一个；

根据所述第二子分组以及所述第二数据中心构建第二备份子树。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第二子分组以及所述第二数据中心构建第二备份子树之后，还包括：

根据所述第二调制格式对应的传输速率和所述要求的传输速率计算所述第二备份子树采用的所述第二调制格式所需要的第二频隙数，为所述第二备份子树配备数量为所述第二频隙数的频隙，以对所述第二备份子树进行预留资源。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，包括：

查找存储所需多播业务数据的数据中心位置，以获取第一源数据中心集合；

根据迪杰斯特算法计算所述第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的所述第一数据中心，并将所述第一用户节点归入所述第一数据中心对应的所述第一分组。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定第一子分组的用户组员，包括：

将所述第一分组分为N个子分组，并将所述第一用户节点归入所述第一子分组；

根据所述第一距离以及所述预设的各个调制格式所对应的传输距离确定所述第一子分组的所述第一调制格式；

判断在所述第一子分组中添加第二用户节点后所述第一调制格式能否满足所述要求的传输速率；

若判断结果为是，则将所述第二用户节点归入所述第一子分组。

9.一种多播业务保护构建装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定弹性数据中心光网络中第一用户节点对应的第一数据中心，并将所述第一用户节点归入第一分组，其中，所述第一数据中心为第一源数据中心集合中距离所述第一用户节点最近的数据中心；

分组模块，用于将所述第一分组分为N个子分组，其中，第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个；

构建模块，用于根据所述第一子分组以及所述第一数据中心构建第一主子树；

计算模块，用于计算所述第一用户节点到第二数据中心的第二路径，以使第一路径和所述第二路径不相交，其中，所述第一路径为在所述第一主子树中所述第一用户节点到所述第一数据中心的路径，所述第二数据中心为第二源数据中心集合中距离所述第一用户最近的数据中心，所述第一源数据中心集合和所述第二源数据中心集合的差集的唯一元素为所述第一数据中心。

10.根据权利要求9所述的多播业务保护构建装置，其特征在于，所述分组模块，具体用于：

将所述第一分组分为N个子分组，并根据预设的各个调制格式所对应的传输距离以及第一距离确定所述第一子分组的用户组员，以使所述第一子分组具备第一调制格式，所述第一调制格式为所有所述调制格式中能够满足所述第一距离传输要求的最高阶调制格式，其中，N为所述第一数据中心中可用发射机的数量，所述第一距离为所述第一用户距离所述第一数据中心的距离，所述第一子分组为N个所述第一分组的所有子分组中的任意一个。