CN111787436A - 一种光网络通信路径自动搜索规划的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光网络通信路径自动搜索规划的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）依据物理链路规划可用光路径；2）建立设备邻接关系矩阵R；3）自动搜索规划路径。这种方法具备通信路径可复用、能减少通信时延和占用时隙、能提高通信效率，且能在网络出现震荡后第一时间恢复网络通信，提高通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及光网络通信领域，具体是一种光网络通信路径自动搜索规划的方法。
背景技术
光网络通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从1966年高锟提出光纤通信的概念以来，光网络通信就受到众多学者的广泛研究，并在现实生活中被广泛应用，已成为现代通信的主要支柱。
在光传输网络中，通信路径的搜索是一项重要的基础性工作，通信路径选择的好坏，会影响到整个传输网络的整体传输质量的好坏，也会影响到用户使用体验的好坏。所以，在现代光纤通信网络中，如何使得通信路径搜索又快又好地进行，是光纤通信领域一个研究的重点。
而随着光网络通信技术的发展，由光网络传输设备组成的网络集群越来越大，组网关系也越来越复杂，网络出现震荡的概率也随着增大，传统的通信路径搜索方法，已经暴露出不少缺陷。比如，目前的通信路径搜索方法存在以下不足：
1.规划好的路径不能复用，降低了路径搜索效率：即两点间的传输路径，当要进行通信时，才会进行搜索，而通信结束后，即路径方案即被销毁，等到下一次，该两点通信再进行通信时，又重新规划路径方案，规划好的路径方案不能复用，导致通信路径规划不能快速搜索出来，降低了通信的效率。
2.搜索出来的路径不符合通信网络要求：即两点间的传输路径，当存在多种可能的传输路径时，只选出一条可连接的路径即可，没有考虑这条路径的通信距离和通信时延等问题，导致不能保证选择的是符合通信网络要求的路径，主要影响通信的时延和时隙花销。
3.没有进行逻辑线路连通性的预检测：即搜索出来的逻辑路径，没有预先进行物理可连通性检测，就直接进行通信，等到发现不可连通时，才重新选择新的路径，这样会浪费通信资源，影响通信的可靠性和稳定性。
当通信网络出现震荡的时候，能够及时快速的恢复网络通信，是对光传输设备能力的一个考量，也是对上位机PC软件的一种挑战。在本发明中，需要上位机PC软件和光传输设备配合，在网络通信出现震荡，现有光网络路径出现中断的情况下，在第一时间自动规划出一条可用且满足用户需求的光通信路径。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光网络通信路径自动搜索规划的方法。这种方法具备通信路径可复用、能减少通信时延和占用时隙、能提高通信效率，且能在网络出现震荡后第一时间恢复网络通信，提高通信质量。
实现本发明目的的技术方案是：
一种光网络通信路径自动搜索规划的方法，包括如下步骤：
1)依据物理链路规划可用光路径：包括：
1-1)建立光通信路径方案数据表：光通信路径方案数据表optical_path_content为表1所示，包括光通信路径方案的id标识、方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信链路名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小、方案规划保存的时间，
表1 optical_path_content数据表的各数据项
采用Java语言进行编程开发，通过java编程语言连接MySQL数据库，采用JDBC(Java DataBase Connectivity，简称JDBC)架包进行数据库连接，数据库操作的步骤和代码为：
1-1-1)对数据库进行相关配置：String driver＝"com.mysql.jdbc.Driver"；//驱动路径；
String url＝"jdbc:mysql://localhost:3306/数据库名称"；//数据库地址；
String user＝"userName"；//访问数据库的用户名；
String password＝"123456"；//用户密码；
1-1-2)加载JDBC驱动文件：Class.forName(driver)；//加载驱动；
1-1-3)与MySQL数据库进行连接：
Connection conn＝DriverManager.getConnection(url,user,password)；
1-1-4)数据库操作：包括数据的增加、查询、修改、删除，
所述查询为：执行SQL语句"select opt_sch_name from optical_path_contentwhere link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述增加为：执行SQL语句"insert into optical_path_content values(？,？,？,？,？,？,？,？,？)"；
所述修改为：执行SQL语句"update opt_sch_name set*＝'"+**+"'where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述删除为：执行SQL语句"delete*from opt_sch_name where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
1-1-5)关闭MySQL数据库：conn.close()；
1-2)存储光通信路径方案：在上位机PC上，通过网管软件手动规划符合通信条件的光通信路径即点到点路径规划，存储信息包括方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信路径名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小，在存储时自动添加id标识和方案规划保存时间；
1-3)查询光通信路径方案：采用步骤1-1-4)中的数据库操作中的查询进行路径查询，查询MySQL数据库的optical_path_content表即表1中是否存在已经规划好的路径方案，若存在已经规划好的路径方案，则获得数据库中保存的路径方案，若不存在已经规划好的路径方案，则提示不存在方案，并提示是否自动创建，默认不自动创建；
2)建立设备邻接关系矩阵R：设备邻接关系矩阵R表示各设备之间的邻接关系：假设n个设备，若p设备与q设备之间存在邻接即光纤直连，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为1，若不邻接，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为0，依据设备的物理连接关系，建立设备邻接关系矩阵R并存储到数据表2optical_connection中，数据表2optical_connection包括设备id，、设备名称、与该设备邻接的设备id号，其中将设备从1开始编号：
表2 optical_connection数据表的各数据项
| 数据项名称 | 数据类型 | 含义 |
| optical_id | INT | 设备id标识(将设备从1开始编号) |
| optical_connection_name | VARchar(32) | 设备名称 |
| optical_connection_node | INT | 与该设备邻接的设备id号 |
；
3)自动搜索规划路径：包括：
3-1)设置自动规划路径的参数配置：所述参数包括检测异常光通信路径等待时间、光通信路径时隙大小、必须经过和不经过的设备id，通过修改config.json文件进行动态配置，具体如下所示：
3-2)依据步骤2)建立的表2optical_connection数据表，采用深度优先搜索算法，搜索出所有设备之间的光通信路径，并存储到数据表3optical_connection_content中，包括步骤1)中手动规划的光路径，数据表3optical_connection_content如下所示：
表3optical_connection_content数据表的各数据项
在步骤1)手动完成光路径规划时，上位机PC将启动一个线程，对网络的连通性进行监测即依据当前规划的光通信路径，对设备进行ping操作，当上位机PC检测到某一条光通信路径不正常时，在等待由步骤3-1)设置的等待时间后，再次对该路径进行检测，若再次检测该光通信路径异常，则上报通信起点设备id和通信终点设备id，并触发自动规划路径功能；
3-3)自动规划路径功能在启动后，依据步骤3-2)上报的通信起点设备id和通信终点设备id，搜索表3optical_connection_content数据表的optical_connection_class集合，找出满足步骤3-1)配置的参数要求的最优光通信路径，并对该路径是否能正常通信进行验证，同时将其保存在表3optical_path_content数据表中，下次出现相同状况时，可直接调用该方案而不用再去搜索，这样节省了时间，提高通信质量。
本技术方案利用上位机与光传输通信设备相结合的方式，提供了一种光网络路径自动搜索规划方法，这种方法具有以下有点：
(1)设计参数动态配置，在不同网络系统条件下自动搜索规划出一条满足用户需要的光通信路径；
(2)该路径存储到数据表中，避免了规划好的路径不能复用问题，在出现相同情况时，能直接调用该光通信路径方案，节省了网络规划时间；
(3)自动搜索规划的光通信路径方案是基于物理链路的，因此不存在逻辑链路与物理链路不匹配问题。
本发明解决了现有技术的不足问题，在实际中，具有一定的应用价值。
这种方法具备通信路径可复用、能减少通信时延和占用时隙、能提高通信效率，且能在网络出现震荡后第一时间恢复网络通信，提高通信质量。
附图说明
图1为实施例中设备邻接关系矩阵示意图；
图2为实施例中设备间连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
一种光网络通信路径自动搜索规划的方法，包括如下步骤：
1)依据物理链路规划可用光路径：包括：
1-1)建立光通信路径方案数据表：光通信路径方案数据表optical_path_content为表1所示，包括光通信路径方案的id标识、方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信链路名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小、方案规划保存的时间，
表1 optical_path_content数据表的各数据项
本技术中采用Java语言进行编程开发，通过java编程语言连接MySQL数据库，使用JDBC(Java DataBase Connectivity，简称JDBC)架包进行数据库连接，数据库操作的步骤和代码为：
1-1-1)对数据库进行相关配置：String driver＝"com.mysql.jdbc.Driver"；//驱动路径；
String url＝"jdbc:mysql://localhost:3306/数据库名称"；//数据库地址；
String user＝"userName"；//访问数据库的用户名；
String password＝"123456"；//用户密码；
1-1-2)加载JDBC驱动文件：Class.forName(driver)；//加载驱动；
1-1-3)与MySQL数据库进行连接：
Connection conn＝DriverManager.getConnection(url,user,password)；//建立数据库连接；
1-1-4)数据库操作：包括数据的增加、查询、修改、删除；
所述查询为：执行SQL语句"select opt_sch_name from optical_path_contentwherelink_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述增加为：执行SQL语句"insert into optical_path_content values(？,？,？,？,？,？,？,？,？)"；
所述修改为：执行SQL语句"update opt_sch_name set*＝'"+**+"'where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述删除为：执行SQL语句"delete*from opt_sch_name where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
1-1-5)关闭MySQL数据库：conn.close()；
1-2)存储光通信路径方案：在上位机PC上，手动规划符合通信条件的光通信路径即点到点路径规划，存储信息包括方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信路径名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小，在存储时自动添加id标识和方案规划保存时间；
1-3)查询光通信路径方案：采用步骤1-1-4)中的数据库操作中的查询进行路径查询，查询MySQL数据库的optical_path_content表即表1中是否存在已经规划好的路径方案，若存在已经规划好的路径方案，则获得数据库中保存的路径方案，若不存在已经规划好的路径方案，则提示不存在方案，并提示是否自动创建，默认不自动创建：
2)建立设备邻接关系矩阵R：设备邻接关系矩阵R如图1所示，表示各设备之间的邻接关系：假设n个设备，若p设备与q设备之间存在邻接即光纤直连，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为1，若不邻接，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为0，依据设备的物理连接关系，建立设备邻接关系矩阵并存储到数据表2optical_connection中，数据表2optical_connection包括设备id，、设备名称、与该设备邻接的设备id号，其中将设备从1开始编号：
表2 optical_connection数据表的各数据项
| 数据项名称 | 数据类型 | 含义 |
| optical_id | INT | 设备id标识(将设备从1开始编号) |
| optical_connection_name | VARchar(32) | 设备名称 |
| optical_connection_node | INT | 与该设备邻接的设备id号 |
3)自动搜索规划路径：包括：
3-1)设置自动规划路径的参数配置：所述参数包括检测异常光通信路径等待时间、光通信路径时隙大小、必须经过和不经过的设备id，通过修改config.json文件进行动态配置，具体如下所示：
3-2)依据步骤2)建立的表2optical_connection数据表，采用深度优先搜索算法，搜索出所有设备之间的光通信路径，并存储到数据表3optical_connection_content中，包括步骤1)中手动规划的光路径，数据表3optical_connection_content如下所示：
表3 optical_connection_content数据表的各数据项
在步骤1)手动完成光路径规划时，上位机PC将启动一个线程，对网络的连通性进行监测即依据当前规划的光通信路径，对设备进行ping操作，当上位机PC检测到某一条光通信路径不正常时，在等待由步骤3-1)设置的等待时间后，本例为3秒，再次对该路径进行检测，若再次检测该光通信路径异常，则上报通信起点设备id和通信终点设备id，并触发自动规划路径功能；
3-3)自动规划路径功能在启动后，依据步骤3-2)上报的通信起点设备id和通信终点设备id，搜索表3optical_connection_content数据表的optical_connection_class集合，找出满足步骤3-1)配置的参数要求的最优光通信路径，并对该路径是否能正常通信进行验证，同时将其保存在表3optical_path_content数据表中，下次出现相同状况时，可直接调用该方案而不用再去搜索，这样节省了时间，提高通信质量。
具体地，本例中设备拓扑连接关系图如2所示，“1、2、3、4”表示4个节点设备，“a、b、c、d、e”是设备间直连的光纤，拓扑网络名为Test_optical：则建立数据表1optical_path_content，数据内容简单显示如下表4：
表4 optical_path_content
手动规划的光通信路径表2如下表5所示：
表5手动规划的光通信路径
设备邻接关系矩阵R如下：
依据邻接矩阵，采用深度优先搜索算法，得出表3如下表6所示：
表6 optical_connection_content数据表
本例中，假设网络出现震荡，并出发自动规划功能时，本例技术方案能第一时间找到optical_connection_content数据表6，在满足步骤3-1)参数配置的条件下，找到一条满足用户需求的光通信路径，
例如，从起点1到终点2的光通信路径出现问题时，即a不能正常工作，上位机PC在检测到a异常时，等待3秒后再去检测a是否正常，若a不正常，则触发自动搜索规划功能，并上报通信起点1、通信终点2，此时程序自动搜索optical_connection_content数据表6，找出通信起点1到通信终点2的所有光通信路径，去掉原不正常路径a，在剩余的光通信路径(cd、bed)中筛选出符合步骤3-1)配置参数的路径：
a)若步骤3-1)配置参数必须经过节点3，则选择bed路径符合条件；
b)若步骤3-1)配置参数必须经过节点4，则选择cd、bed路径均符合条件；
c)若步骤3-1)配置参数必须经过节点4且时隙资源不超过4，则选择cd路径符合条件；在选择好光通信路径后，调用光传输设备配置，打通相应的链路，至此，在网络出现震荡时，自动搜索规划一条符合条件的光通信路径完成。
Claims (1)
1.一种光网络通信路径自动搜索规划的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)依据物理链路规划可用光路径：包括：
1-1)建立光通信路径方案数据表：光通信路径方案数据表optical_path_content为表1所示，包括光通信路径方案的id标识、方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信链路名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小、方案规划保存的时间，
表1 optical_path_content数据表的各数据项：
采用Java语言进行编程，通过java编程语言连接MySQL数据库，采用JDBC(JavaDataBase Connectivity，简称JDBC)架包进行数据库连接，数据库操作的步骤和代码为：
1-1-1)对数据库进行相关配置：String driver＝"com.mysql.jdbc.Driver"；//驱动路径；
String url＝"jdbc:mysql://localhost:3306/数据库名称"；//数据库地址；
String user＝"userName"；//访问数据库的用户名；
String password＝"123456"；//用户密码；
1-1-2)加载JDBC驱动文件：Class.forName(driver)；//加载驱动；
1-1-3)与MySQL数据库进行连接：
Connection conn＝DriverManager.getConnection(url,user,password)；
1-1-4)数据库操作：包括数据的增加、查询、修改、删除，
所述查询为：执行SQL语句"select opt_sch_name from optical_path_contentwhere link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述增加为：执行SQL语句"insert into optical_path_content values(？,？,？,？,？,？,？,？,？)"；
所述修改为：执行SQL语句"update opt_sch_name set*＝'"+**+"'where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
所述删除为：执行SQL语句"delete*from opt_sch_name where link_set_name＝\'"+linksetName+"\'"；
1-1-5)关闭MySQL数据库：conn.close()；
1-2)存储光通信路径方案：在上位机PC上，通过网管软件手动规划符合通信条件的光通信路径即点到点路径规划，存储信息包括方案名称、通信起点、通信终点、由通信起点和通信终点组成的通信路径名称、路径集合外键id、方案所处的拓扑网络名称、所需时隙资源大小，在存储时自动添加id标识和方案规划保存时间；
1-3)查询光通信路径方案：采用步骤1-1-4)中的数据库操作中的查询进行路径查询，查询MySQL数据库的optical_path_content表即表1中是否存在已经规划好的路径方案，若存在已经规划好的路径方案，则获得数据库中保存的路径方案，若不存在已经规划好的路径方案，则提示不存在方案，并提示是否自动创建，默认不自动创建；
2)建立设备邻接关系矩阵R：设备邻接关系矩阵R表示各设备之间的邻接关系：假设n个设备，若p设备与q设备之间存在邻接即光纤直连，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为1，若不邻接，则邻接关系矩阵R的p行q列的数值为0，依据设备的物理连接关系，建立设备邻接关系矩阵R并存储到数据表2optical_connection中，数据表2optical_connection包括设备id，、设备名称、与该设备邻接的设备id号，其中将设备从1开始编号：
表2 optical_connection数据表的各数据项
；
3)自动搜索规划路径，包括：
3-1)设置自动规划路径的参数配置：所述参数包括检测异常光通信路径等待时间、光通信路径时隙大小、必须经过和不经过的设备id，通过修改config.json文件进行动态配置，具体如下所示：
3-2)依据步骤2)建立的表2optical_connection数据表，采用深度优先搜索算法，搜索出所有设备之间的光通信路径，并存储到数据表3optical_connection_content中，包括步骤1)中手动规划的光路径，数据表3optical_connection_content如下所示：
表3 optical_connection_content数据表的各数据项
在步骤1)手动完成光路径规划时，上位机PC将启动一个线程，对网络的连通性进行监测即依据当前规划的光通信路径，对设备进行ping操作，当上位机PC检测到某一条光通信路径不正常时，在等待由步骤3-1)设置的等待时间后，再次对该路径进行检测，若再次检测该光通信路径异常，则上报通信起点设备id和通信终点设备id，并触发自动规划路径功能；
3-3)依据步骤3-2)上报的通信起点设备id和通信终点设备id，搜索表3optical_connection_content数据表的optical_connection_class集合，找出满足步骤3-1)配置的参数要求的最优光通信路径，并对该路径是否能正常通信进行验证，同时将其保存在表3optical_path_content数据表中，下次出现相同状况时，可直接调用该方案而不用再去搜索。
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