CN111935011A - 应用于ptn网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统，包括步骤：定期采集PTN网络数据；对采集到的PTN网络数据进行数据清洗，去除不完整数据和不规则数据，基于清洗后的数据之间的归属和关联关系，生成全网PTN网元间的拓扑图；配置路由规则；对于任意选定的源节点A和目标节点Z，遍历所生成的拓扑图，找到所有可达路径；然后根据配置的路由规则，计算最符合路由规则的最优路径。本发明建立PTN网络关系拓扑，设置计算规则，通过路由遍历算法实现PTN最优路由的自动计算，能够实现秒级的路由计算。

Description

应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统

技术领域

本发明涉及路由路径计算，具体涉及一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统。

背景技术

PTN(分组传送网)网络是运营商的基础传输网络，承载了2G/3G/4G/5G基站回传、政企专线、内部中继等重要业务。在PTN网络开通激活和日常维护过程中，路由计算是业务配置和业务维护自动化的一个先决条件，但当前PTN网络的路由计算需要工程师登陆到网管上手工操作，该过程不透明且大量依赖个人能力，从而造成结果准确率波动大、处理时间长以及可扩展性差，严重影响网络资源利用效率和运营成本。

路由计算的自动化为业务的发展起到重要的支撑，但当前路由计算主要还是采用人工+网管的半自动方式，并没有广泛建设专业的路由计算系统。主要原因有以下几点：

1、数据量大、关联复杂：路由计算需要对PTN网络的基础数据以及配置数据进行采集和关联拼接，不但要采集网元、端口、链路等基础信息，还需要采集端口流量利用率、告警信息等，数据处理量呈几何级增加。左下图为一个人口约50W、PTN设备约800台的地市网络拓扑，对于千万级人口的城市，单网设备会达到近万台，网络拓扑将更加复杂。

2、层级深、路径多：在路由计算中，需要以任意两端设备为原宿端点，遍历全网网元，通过节点分离和链路分离的要求计算两者间所有可达的路径。由于设备量大，单设备有多个分支端口，会使计算层级增加，而且不可避免存在大量的无效运算，以及多路径比价运算。

3、路由动态计算：传统路由计算采用孤立的算法，在计算过程中只考虑固定的信息(例如：同路由和端口带宽)，但实际生产中需要考虑业务关联的动态信息(例如：端口流量使用率、规避/必经网元、设备/端口告警信息等)。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的缺陷，实现基于PTN网络的专线业务和基站回传业务自动激活，本发明提出一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一方面，提出一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，包括步骤：

(1)定期采集PTN网络数据；

(2)对采集到的PTN网络数据进行数据清洗，去除不完整数据和不规则数据，基于清洗后的数据之间的归属和关联关系，生成全网PTN网元间的拓扑图；

(3)配置路由规则；

(4)对于任意选定的源节点A和目标节点Z，遍历步骤(2)所生成的拓扑图，找到所有可达路径；然后根据配置的路由规则，计算最符合路由规则的主备路由信息。

本方案的原理为：

当前PTN网络路由计算，现网大多数运营商还是依赖于EMS基本路径计算出多个路由再进行人工筛选的方式，从效率和可扩展性都是有相当的瓶颈。本发明方案采用动态多策略的端到端计算方法，实现路由计算的动态计算，将动态路由计算流程拆分为三部分，包括：路由前计算、路由当前计算和路由后计算。

路由前计算：每天同步网络资源数据后，通过路由前计算进行网络拓扑的生成。即将路由规则中关联固定数据的规则与网络拓扑一起计算，剔除不需要的网元、链路等。

路由当前计算：在路由计算中，根据路由遍历算法进行源、目的之间的所有可达路由，同时系统通过算法实现多线程计算和环回路由规避。

路由后计算：计算源、目的之间的所有可达路由后，根据规则配置中设置的权重，进行最优结果的筛选，选出工作路径和保护路径。

具体的，所述PTN网络数据包括：网元数据、链路数据、端口数据、链路流量数据、网元告警数据和配置数据。

具体的，所述路由规则包括：最短路径、同路由、网元规避、网元必经、网络层级架构、流量阈值、设备/端口告警。

进一步的，所述步骤(2)中，在生成全网PTN网元间的拓扑图之前，还对清洗后的数据进行预处理，即在清洗后的数据中对异常的网络资源进行标注，并对异常的网络资源配置关联数据；在生成全网PTN网元间的拓扑图时，将标注后的异常网络资源及其关联的数据进行屏蔽，为计算时提供更有时效性的拓扑信息。

进一步的，在计算源节点A到目标节点Z之间的所有路径时，采用多线程计算方法，同时采用环回路由规避原则，为路径计算的约束条件，该方法能够加快计算效率。

另一方面，本发明提出一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算系统，用于实现所述方法，所述系统包括：

数据采集单元、拓扑生成单元、路由计算及规则配置单元、工单接收及解析单元和路由审核单元；

数据采集单元与PTN网管系统交互，定期采集PTN网络数据；

拓扑生成单元用于根据采集到的PTN网络数据生成全网PTN网元间的拓扑图；

路由计算及规则配置单元通过工单接收及解析单元获取并解析上层业务单元下发的业务需求工单，同时调用生成的全网PTN网元间的拓扑图；然后，根据业务需求工单从预先配置的路由规则中选取相匹配的路由规则，计算端到端的路由信息；或者，根据业务需求工单内携带的、由客户端编辑的路由规则，计算端到端的路由信息；

路由审核单元能够开启/停闭路由计算的结果审核功能，支持在系统中将审核任务流转给特定工程师，还支持通过接口，将路由计算和审核功能提供给外部系统进行操作。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明建立PTN网络关系拓扑，设置计算规则，通过路由遍历算法实现PTN最优路由(工作路径和保护路径)的自动计算，实现秒级的路由计算。具体优势如下：

本发明操作简单：只需输入源、目的地址，就能自动计算需要的路由信息；

本发明执行迅速：提供多线程计算和环回路由规避等功能，实现秒级的运算；

本发明结果准确：提供路由规则设计模块，能够自动组合所需的规则、执行顺序以及异常重执行规则；

本发明提供可扩展功能：提供路由规则设计模块，适应不同省份的规则要求，自定义计算规则。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体流程图；

图2为本发明实施例1涉及的路由规则列表；

图3为本发明实施例1中涉及的一个路由遍历计算的示例性流程；

图4为本发明实施例1中涉及的一个网络拓扑图；

图5为本发明实施例1中涉及的一个预处理网络拓扑图；

图6为本发明实施例1中涉及的用于计算端到端路径的拓扑图；

图7为本发明实施例2的功能单元连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明旨在提供一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方案，能够快速、准确地计算PTN网络中任意端到端之间的路由信息，进而实现基于PTN(分组传送网)网络的专线业务和基站回传业务的自动激活。

为实现上述目的，本发明提出了一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法及系统。

实施例1

图1示出了一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法的流程，包括以下5个部分。

1、网络数据同步

需要定期采集PTN网络的基础数据，包括网元、链路、端口、链路流量、网元告警和配置数据的信息。

2、拓扑归属关系计算

对采集的网元、链路和端口数据进行数据清洗，首先对数据进行标注化处理，也就是对异常数据打标签，然后在后续过程中对打标签的数据以及它关联的数据进行清洗。清洗掉不完整数据和不规则数据后，将该数据与旧数据进行比对，并实现数据增量修改。接着，根据网元、链路和端口数据生成整个PTN网络的拓扑，一个网络拓扑图包括网元、网元间相连的多条链路信息，如图4所示。然后再根据网元间的链路A端和Z端信息，匹配网元间相互连接的所有路由。

同时，系统还能根据采集到的数据(设备性能、配置和告警信息)进行预处理拓扑的生成。在系统中配置关联的预处理数据(例如：告警设备、链路平均流量)，那在PTN全网拓扑图中，将根据网元名称、链路名称进行比对，将异常的设备、链路进行屏蔽，同时会将它们相关联的路径也进行屏蔽，从而生成一个预处理拓扑。图5所示为一个预处理拓扑图，在图5中，网元O存在异常告警信息，因此在预处理时将网元O和与之相关联的链路C->O、D->O、G->O、I->O会自动屏蔽；链路平局流量超过75％的B3->D3、H2->K2会自动屏蔽，最终生成的一个预处理拓扑图。

3、路由规则设计

支持路由计算规则的自定义配置，能够将当前人工调整的经验输出为计算规则，提高路由计算的准确率。计算规则的配置具有良好的扩展性，支持在界面中灵活的添加修改。包括最短路径、同路由、网元规避、网元必经、网络层级架构、流量阈值、设备/端口告警等。

4、路由遍历计算

通过多线程的路由算法进行网络拓扑遍历，自动计算AZ之间的多条路由路径，并根据定义的路由规则(例如：同路由、网元规避和网元必经等)计算最符合该业务的主备路由信息。在计算时系统支持多线程计算和环回路由规避等功能，实现秒级的运算。

多线程计算：在拓扑图中，从源端到宿端计算路径时，路径所经过的网元会根据层级不断级增多。因此，单线程计算将会影响计算效率，需根据链路情况开启没一层级的进程，线程计算完成后自动回收，用于下一层级的计算。；

环回路由规避：在计算过程中，不可避免的会存在一些无效运算。在无效运算中，一部分计算是能够自动完结，系统将自动结束和回收该进程，但还存在计算形成了环路，造成死循环。系统能够根据计算时会给曾经计算过的网元自动生成层级关系，从而时计算时不会在几个网元间不断循环；

在拓扑图中，根据源、目的网元的名称进行网元定位。然后根据拓扑图中两两网元间的关系，计算两者之间的可达路径，并通过环回路由规避算法，避免路由计算死循环。

图6所示为一个包含A和Z的拓扑，以图6为例，A值Z的所有可达路径(路径说明：在网元中存在多个端口与不同网元相连接，所以在下列举例说明中将网元的1端口标注为X1，2端口为X2)如下：

1)A->B1->D1->F->H->Z

2)A->B1->D1->F->H->K->Z

3)A->B1->D1->F->I->H->Z

4)A->B2->D2->F->H->Z

5)A->B2->D2->F->H->K->Z

6)A->B2->D2->F->I->H->Z

7)A->B3->C->E->G1->J1->I->H->Z

8)A->B3->C->E->G1->J1->I->H->K->Z

9)A->B3->C->E->G1->J1->I->F->H->Z

10)A->B3->C->E->G1->J1->I->F->H->K->Z

11)A->B3->C->E->G2->J2->I->H->Z

12)A->B3->C->E->G2->J2->I->H->K->Z

13)A->B3->C->E->G2->J2->I->F->H->Z

14)A->B3->C->E->G2->J2->I->F->H->K->Z

图6所示的拓扑中环回路由规避如下：

根据路由计算算法，在计算过程中系统能够规避环回路由问题。例如：能够自动屏蔽A->B1->D1->F->H->I->F->H->I->F......等进入死循环的计算。

最后，针对计算的所有可达路由，根据规则配置中设置的权重，进行最优结果的筛选，选出工作路径和保护路径

路由计算功能能够计算任意A端到Z端的所有可达路由，但这些路由并不一定合适，因此，需要通过约束条件验证出一条最优的路由路径。以下为一个路由计算举例，如图3所示，本次采用的规则如下：

1)最短路径规则：优先选择路由跳数最短的路径，所以工作路径从最短的5跳路径开始选择；

2)平均流量超限规则：网元间存在多条链路，本次计算定义了平均链路带宽超过75％的链路将不采用；

3)告警设备规则：网元存在告警，将不采用该网元进行计算，本次计算涉及的网元不存在告警；

4)同路由规则：保护路由的计算，优先选择与工作路径不经过同一节点的路径。假如所有路径都存在同路由，将采用同路由最少的路径。

通过上述计算规则后，系统能够根据要求自动计算路由经过的网元信息和端口信息，详细如下20-3-中山林(端口为1-7-2，1-1-3)-->9-10505-中山林L2/L3-4-PTN7900-32(端口为1-18-3，1-10-2)-->19-4-静宁路(端口为1-1-31-1，1-2-24-1)-->19-33-福文大厦-PTN950(端口为1-2-1，1-2-1)-->19-216-中华联合保险甘肃分公司专线。

5、路由结果审核

在整个业务环节中，能够开启/停闭路由计算的结果审核功能，支持在系统中将审核操作流转给特定工程师，还支持通过接口，将路由计算和审核功能提供给外部系统进行操作。

实施例2：

图4示出了一种应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算系统的功能架构示意图，所述应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算系统主要包括：数据采集单元、拓扑生成单元、路由计算及规则配置单元、工单接收及解析单元和路由审核单元。各个单元之间的数据流转关系如图4所示：

5)数据采集模块与PTN网管进行对接，每天定期采集网络资源数据；

6)拓扑生成模块获取数据采集模块上传的采集数据后，会自动生成一个全网PTN的网络拓扑图；

7)工单接收及解析模块与上层激活对接，获取激活系统下发的业务需求工单；

8)工单接收及解析模块将工单内容解析后发送到路由计算及规则配置模块；

9)路由计算及规则配置模块根据工单的需求，自动匹配路由计算规则，在PTN网络拓扑中进行路由遍历计算；

6)对计算的路由结果进行审核，假如通过审核，将自动回单给激活系统；假如不通过，将返回上一步重新计算路由。

本发明提出的自动路由计算方案，不但能支撑PTN网络承载业务的自动激活，还能为定时巡检和故障诊断提供能力支撑。与现有技术相比，至少能实现以下技术效果：

1、业务激活：当前业务激活和割接时，很多时候会因为路由路径不满足业务开通要求，需要手动调整或者退单。本发明通过路由计算的规则自定义，能够自动生成符合业务开通需要的路由，提高业务的开通效率和准确率。

2、同路由排查：在业务开通时可能存在接入环未成环，导致工作保护路由共路，通过路由计算能够将当前需要手工检查和逐条修改路由的情况，改变为系统自动排查和触发路由计算和业务修改审核。本发明提出的自动路由计算能够将这种简单但需要重复操作、耗时长的工作变为系统自动化，极大的降低OPEX。

3、VIP客户的路由巡检：当前PTN客户路由路径是在最初配置时确定的，但随着时间推移、业务的增加，最初的最优路由将不一定能继续承载业务。因此，本发明支持对重点客户进行自动巡检，查找质量劣化的链路，并反馈给工程师审核及进行路由调整，从而提前发现网络劣化趋势，在用户投诉前将故障解决。

4、PTN资源树调用能力：系统生成了网络拓扑以及记录每个用户的路由信息，形成基于用户的端到端资源树，能够提供给其他系统(例如：故障诊断系统)进行调用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，其特征在于，包括步骤：

(1)定期采集PTN网络数据；

(2)对采集到的PTN网络数据进行数据清洗，去除不完整数据和不规则数据，基于清洗后的数据之间的归属和关联关系，生成全网PTN网元间的拓扑图；

(3)配置路由规则；

(4)对于任意选定的源节点A和目标节点Z，遍历步骤(2)所生成的拓扑图，找到所有可达路径；然后根据配置的路由规则，计算最符合路由规则的最优路径。

2.根据权利要求1所述的应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，其特征在于，所述PTN网络数据包括：网元数据、链路数据、端口数据、链路流量数据、网元告警数据和配置数据。

3.根据权利要求2所述的应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在生成全网PTN网元间的拓扑图之前，还对清洗后的数据进行预处理，即在清洗后的数据中对异常的网络资源进行标注，并对异常的网络资源配置关联数据；在生成全网PTN网元间的拓扑图时，将标注后的异常网络资源极其关联的数据进行屏蔽。

4.根据权利要求2所述的应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，其特征在于，所述路由规则包括：最短路径、同路由、网元规避、网元必经、网络层级架构、流量阈值、设备/端口告警。

5.据权利要求2所述的应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算方法，其特征在于，在计算源节点A到目标节点Z之间的所有路径时，采用多线程计算方法，同时采用换回路由规避原则作为路径计算的约束条件。

6.应用于PTN网络的动态多策略端到端路由计算系统，用于实现权利要求1至5任意一项所述方法，其特征在于，所述系统包括：

数据采集单元、拓扑生成单元、路由计算及规则配置单元、工单接收及解析单元和路由审核单元；

数据采集单元与PTN网管系统交互，定期采集PTN网络数据；

拓扑生成单元用于根据采集到的PTN网络数据生成全网PTN网元间的拓扑图；

路由计算及规则配置单元通过工单接收及解析单元获取并解析上层业务单元下发的业务需求工单，同时调用生成的全网PTN网元间的拓扑图；然后，根据业务需求工单从预先配置的路由规则中选取相匹配的路由规则，计算端到端的路由信息；或者，根据业务需求工单内携带的、由客户端编辑的路由规则，计算端到端的路由信息；

路由审核单元能够开启/停闭路由计算的结果审核功能，支持在系统中将审核任务流转给特定工程师，还支持通过接口，将路由计算和审核功能提供给外部系统进行操作。

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