CN110996196B - 一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法。该方法：步骤S1、采集节点和纤芯占用率数据；步骤S2、初始化邻接矩阵；步骤S3、定义起始节点、终止节点；步骤S4、遍历所有节点，找出起始节点的相邻节点，放入堆栈；步骤S5、以相邻节点为起点，重复步骤S4，直至终止节点；步骤S6、依据所有路径获取整条路径的平均纤芯占用率。本发明不考虑光缆长度，而是从资源利用角度上进行考量，考虑纤芯利用情况，优先考虑占用率低的光缆组成路径。

Description

一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法

技术领域

本发明涉及一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法，该方法根据通信行业的组网特点构建以ODF或光交接箱为节点和以光缆为连接线的路由无向图，研究如何求出纤芯平均占用率最低的路径走向的实现方法。

背景技术

随着通信网的不断发展及技术水平的提高，通信以载波、微波信道承载为主逐渐发展成以光纤信道承载为主，在传送网中大量采用光缆作为信息传输媒介，大部分的配缆配纤也逐步实现了自动、半自动化。如何根据业务单和故障单的起止要求高效、准确的检索出可行的光缆路由方案是当前光缆运维工作需要解决的问题。

光缆路由形成方案是一条单向或双向的纤芯通路，即通信节点间的通信通道是双向性的，光缆网从数学图论学科角度可以认为是一张有向图，因此光路选择问题实际上就是以业务的两端为节点寻找一条(单纤双向)或两条(双纤单向)可行的光缆纤芯路路由的问题。

现有通信行业光电缆路由算法大部分采用半自动实现方案，半自动实现方案如下：

确定路由两端，即起始、终止成端(机房或光交接箱)；

系统自动算出所有可能路径，并展示路由方案，包括经过的所有节点信息。

人工介入选取最优方案，确定光路。

利用半自动方案主要存在以下缺点：

路由方案需要人工介入，存在主观判断差异问题；

若方案较多，仅靠人工定位最优方案，耗时耗力。

利用Floyd算法自动求出最小路径作为最优方案，虽然能避免上述缺点，但最小路径不一定就是最优方案，实际关注点可能是纤芯占用情况。本发明以纤芯占用率为关注点，求出两点间所经光缆纤芯占用率最低的路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法，该方法从资源利用角度上进行考量，考虑纤芯利用情况，优先考虑占用率低的光缆组成路径。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集节点和纤芯占用率数据；

步骤S2、初始化邻接矩阵；

步骤S3、定义起始节点、终止节点；

步骤S4、遍历所有节点，找出起始节点的相邻节点，放入堆栈；

步骤S5、以相邻节点为起点，重复步骤S4，直至终止节点；

步骤S6、依据所有路径获取整条路径的平均纤芯占用率，以此选择平均纤芯占用率最小的组合路径，即为最优路由路径。

在本发明一实施例中，所述步骤S1中，纤芯占用率＝(占用纤芯数+损坏纤芯数)/光缆纤芯总数。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法从资源利用角度上进行考量，考虑纤芯利用情况，优先考虑占用率低的光缆组成路径。

附图说明

图1为局部路径图。

图2为带权值的光缆无向图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集节点和纤芯占用率数据；

步骤S2、初始化邻接矩阵；

步骤S3、定义起始节点、终止节点；

步骤S4、遍历所有节点，找出起始节点的相邻节点，放入堆栈；

步骤S5、以相邻节点为起点，重复步骤S4，直至终止节点；

步骤S6、依据所有路径获取整条路径的平均纤芯占用率，以此选择平均纤芯占用率最小的组合路径，即为最优路由路径。

以下为本发明方法具体实现过程。

1、条件假设

本发明方法先建立在以下的基本假设基础上：

(1)被研究的传送网环境中的光纤均为单模光纤，即一根光纤只能传输一种模式的光信号；

(2)传送网中所有的纤芯元素(纤芯)物理状态有三类值：空闲、损坏、占用，光缆的纤芯占用率＝空闲纤芯数/总纤芯数，总纤芯数＝空闲纤芯数+损坏纤芯数+占用纤芯数；

(3)每一次计算路由时，假定拓扑为无向图；

2、算法思想描述

通信行业干线施工布放缆线时，每个ODF或光交接箱为一个成端即节点，节点之间为一个中继缆段，光路由若干个中继缆段中的某一条或多条纤芯组成，从一个节点到另一个节点中所有可能路径即为路由。利用本发明方法得出所有路径中纤芯占用率最小组合路径。

将传送网用带权无向图G＝(V，E)来表达，其中V＝{Vi|i＝1，2，3，…，n}是节点的非空集合；E＝{Ei|i＝1，2，3，…，n}为图上的连线，是无序二维组的集合。E中每条边的权值用邻接矩阵D表达，本发明中矩阵D上的任意权值D[i,j]就是表示Vi到Vj或是Vj到Vi上的平均最小纤芯占用率。

算法思想描述为：

(1)整理节点V的关系，用邻接矩阵表示，节点自身关系用-1表示，节点之间无直接相连则用∞表达；

(2)定义两个节点，一个为起始A端，另一个为终止Z端，求解AZ两端之间的所有路径：找到与A端满足公式V_i≠-1∩V_i≠∞的节点，然后找出与该节点公式同样成立的下一节点，依次类推用递归的思想，层层递归直至终点Z端，若发现一条完整路径则转储并打印输出；若发现环路或是死路，则停止寻路并返回；

(3)根据光缆纤芯占用率和每条路径使用光缆的条数，求出每条路径的平均纤芯占用率。

3、算法案例

搭建GIS平台的光缆运维管理系统，系统各自完成存储数据，目的在于调度、割接、维护时能实现全面、准确的管理，运用IT手段把整个通信光缆干线系统描述成一个无向图，实现分图层、分颜色、分符号的光缆图形系统，如图1；

将路径图抽象成画一张简易光缆拓扑图，如图2；

当光缆出现故障需要进行光缆路由迂回或因业务变更需要进行光缆路由调度的问题演变成在光缆路由途中寻找可行的路径问题，如果存在多条路径的情况下，为了尽可能的利用资源，尽量不使用占用纤芯即将饱和的光缆，在可选的方案中筛选出纤芯占用率最低的光缆组合路径方案。

图2中，从V1到V7共7个节点代表7个机房，其中的权值为光缆纤芯占用率，纤芯占用率为(占用纤芯数+损坏纤芯数)/光缆纤芯总数。

邻接矩阵初始值D(0)：

假设起始点为V1，终止点为V7，求V1到V7的平均纤芯最小占用率的路径，运用算法最终得出图2拓扑图的纤芯最小平均占用率为：47％；路径为：V1-V3-V5-V7。

本发明方法具体实现代码如下：

算法运行后结论：

本发明方法为应对随机出现的光缆路径需求，根据通信行业实际光缆的建设情况和光缆的基础数据构建传送网光缆的无向图，本发明方法在光缆无向图中实现任意两个机房或交接箱间纤芯占用率最低路由方案的计算。以局部光缆实例进行纤芯占用率最低的组成路径的分析、选择与计算，计算结果表明本发明方法是有效的，能够随机根据业务需求计算出各个机房之间的最短佳光缆路径，符合实际生产情况。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种光传输网光路纤芯利用的最优路由寻优方法，其特征在于，该方法针对的光传输网环境中的光纤均为单模光纤，光传输网中所有的纤芯元素物理状态有三类值：空闲、损坏、占用，纤芯占用率=（占用纤芯数+损坏纤芯数）/光缆纤芯总数；将光传输网用带权无向图G=(V，E)来表达，其中V={ Vi | i=1，2，3，…，n}是节点的非空集合；E={ Ei | i=1，2，3，…，n}为图上的连线，是无序二维组的集合；E中每条边的权值用邻接矩阵D表达，矩阵D上的任意权值D[i,j]就是表示Vi到Vj或是Vj到Vi上的平均最小纤芯占用率；包括如下步骤：

步骤S1、采集节点和纤芯占用率数据；

步骤S2、初始化邻接矩阵；节点自身关系用-1表示，节点之间无直接相连则用∞表达；

步骤S3、定义起始节点、终止节点；

步骤S4、遍历所有节点，找出起始节点的相邻节点，放入堆栈；

步骤S5、以相邻节点为起点，重复步骤S4，直至终止节点；

步骤S6、依据所有路径获取整条路径的平均纤芯占用率，以此选择平均纤芯占用率最小的组合路径，即为最优路由路径；

所述步骤S4、S5具体实现如下：找到与起始端满足公式

的节点，然后找出与该节点公式同样成立的下一节点，依次类推用递归的思想，层层递归直至终点端，若发现一条完整路径则转储并打印输出；若发现环路或是死路，则停止寻路并返回。

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