CN1484400A - 一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法，其关键在于该方法包括以下步骤：A.将传送网按环划分为子网，并计算出传送网中业务需求的初始路由；B.分别判断环形子网间和子网内链路资源是否超载，如超载，则重计算路由；C.判断环形子网是否满足负载平衡指标的要求，如不满足，则进行路由调整；D.将子网划分为边缘子网和核心子网后判断核心子网的综合指标是否满足收敛条件，如不满足，则检查路由计算次数是否达到门限，如达到，则结束分配过程，否则重计算路由。本发明在达到占用网络资源最少和网络负载平衡的优化目标的同时，提高较大规模网络进行路由分配的计算效率，并求出近似的最优解，使多业务优化的效果更稳定、良好。

Description

一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法
技术领域
本发明涉及网络的多业务优化问题，尤其涉及一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法。
背景技术
光同步数字(SDH)传送网多业务优化中的路由分配问题可定性描述为：在给定网络拓扑，即节点和链路的结构，以及业务矩阵表的条件下，为每个业务分配路由，不但要满足网络中每条链路上承载的业务不超过网络资源总和的约束条件，同时还要达到占用网络资源最少和网络负载平衡的优化目标。目前还没有针对这方面的解决方法，而最近似的实现方案只有密集波分复用(DWDM)光网络中路由分配的方法。在该方案中，为实现路由分配，DWDM网络通常采取启发式算法，该算法的实现思想是按一定的路由策略，如最短路由法求出业务路由的初始解，再根据全网资源如波长的使用状态，对部分业务进行重路由计算，直到业务指标达到预期值，或者计算结果收敛，或者计算到一定次数终止，然后给出一个较优解。
另外，DWDM网络有时也采用遗传算法或神经网络算法等方法来进行路由求解。但是，由于DWDM网络属于一般的网状网(Mesh网)，这种网是网格网，结构简单，内部只有节点之间的相互连接，而没有其他诸如环的连接结构，因此，应用于DWDM网络上的启发式算法基于这种Mesh网，只考虑节点之间的简单连接，而不考虑具体的网络拓扑特征如交叉线连接等，所以该算法对网络多业务优化效果的不确定性很大。而且遗传算法和神经网络算法，一般仅适用于网络规模较小并且约束条件简单的情况，随着网络规模的增加，尤其在网络中节点数超过50个的时候，这些方法不但需要花费相当长的时间来求解，还很可能不能满足运营网的时间效率要求，并且在大多数情况下还可能无法求出最优解。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法，在达到占用网络资源最少和网络负载平衡的优化目标的同时，提高较大规模网络进行路由分配的计算效率，并求出近似的最优解，使多业务优化的效果更稳定、良好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法，其关键在于该方法包括以下步骤：
A、将光同步数字传送网按环划分为子网，并计算出该光同步数字传送网中所有业务需求的初始路由；
B、然后判断环形子网间链路资源是否超载，如果超载，则重计算路由，否则，进入步骤C；
C、判断环形子网内链路资源是否超载，如果超载，则进行路由调整，然后再判断环形子网间链路资源是否超载，返回步骤B，否则进入步骤D；
D、判断环形子网是否满足负载平衡指标的要求，如果不满足，则进行路由调整，然后进入步骤C，否则，进入步骤E；其中，负载平衡指标为环形子网内链路资源占用率的方差；
E、将光同步数字传送网中的子网再划分为边缘子网和核心子网，然后判断全网中核心子网的综合指标是否满足收敛条件，如果满足，则结束路由分配过程，如果不满足，则检查路由计算次数是否达到门限，如果达到门限，则结束路由分配过程，否则，进行重路由计算。
上述方法中进一步包括：预先根据初始的网络资源的占用总量和整体负载平衡指标分别与权重系数的乘积之和求出优化指标。该整体负载平衡指标为全网链路资源占用率的方差。
上述步骤A中所有业务需求的初始路由根据最短路径算法分别计算得出。
上述步骤B和步骤E中的重计算路由进一步包括重新计算超载链路上所有业务的路由。
上述步骤C中的路由调整进一步包括按环的两个不同方向切换环形子网内全部业务的路由。
上述步骤D进一步包括判断全网中有无核心子网的过程，如果判断出没有核心子网，则结束路由分配，否则执行步骤E。
上述的步骤E进一步包括将位于网络边缘且同其它子网只有一条链路连接的所有子网划分为边缘子网。
步骤E中判断综合指标是否满足收敛条件还进一步包括：
E1、计算路由优化后网络资源占用总量和整体负载平衡指标与各自权重系数乘积之和，得出综合指标；
E2、判断步骤E1计算出的综合指标是否小于预先求得的优化指标，如果小于，则满足收敛条件，否则不满足收敛条件。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于：根据SDH传送网由环构成的特点，引入了子网划分，将全网的负载平衡调整分解为各环形子网内调整和整体调整，从而使环形子网内的调整更简单、高效，再通过进一步分析影响负载平衡的因素，将无法进行平衡的边缘子网分离出去，大大提高了整体平衡的效率和针对性。
因此，本发明所提供的实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法具有以下的特点和优点：
(1)本发明通过分布求解和对网络进行划分，将全网的负载平衡调整分解为各环形子网内调整和整体调整，并将无法进行平衡的边缘子网分离出去，从而显著地提高了在网络规模较大的情况下进行路由分配的计算效率，而且可以快速给出一个近似的最优解，达到了占用网络资源最少和网络负载平衡的优化目标，并取得了良好和稳定的多业务优化的效果。
(2)将本发明应用于中小规模的网络中，并对网络进行测试后，可以在10秒内得到优化结果，使得本发明可以很好地应用到工程中去。
附图说明
图1为路由调整的示意图；
图2为边缘子网和核心子网划分的示意图；
图3为本发明实现的总体流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明是在一般的启发式算法基础上，通过对SDH网络拓扑形态做深入分析，提出来的有针对性的多业务优化中路由分配的解决方法。该方法的优化目标是占用网络资源最少和网络负载平衡，其中的负载平衡指标用全网链路资源占用率的方差来表示，如果用R表示占用网络资源的总量，s表示链路资源占用率的方差，则优化目标还可以表达为：Min(aR+bs)。其中，a和b为权重系数，可以根据实际测试的经验数据来确定。
SDH传送网主要由各种环构成，如复用段保护(MSP：Mutiplex SectionProtection)环、通道保护(PP：Path Protection)环和双节点互连(DNI：Dual NodeInterconnection)环等，其中，MSP环是一种路径保护环，通过为字节定义的面向比特的协议协同工作来完成保护倒换的功能，可以工作在单向，也可以工作在双向，可以是二纤，也可以是四纤，其具体的组网类型包括：二纤单向复用段倒换环、二纤双向复用段倒换环和四纤双向复用段倒换环；PP环是利用连接功能提供保护倒换功能的子网连接保护环的特例，通常只工作在单向二纤方式，即二纤单向通道倒换环；DNI环包括两个子网相交的点，且相交点的业务配置需根据实际组网情况的不同组合来分别进行处理。
基于上述各种不同环网的特点，本发明可以按环将SDH传送网划分为不同的子网，划分子网后，在对路由进行调整时，可以引入以下原则：
1)对于只经过一个子网的路由，不需要再进行重路由计算。如图1所示，业务S1的路由是从环形子网R1中的节点A到节点B，即S1的路由为曲线101，由于节点A和节点B都属于同一个环形子网R1，所以不需要对该业务的路由重新进行调整，业务S1的路由仍为曲线101。引入原则1)的好处是可以避免大规模、低效的路由的重新计算。
2)对于一条端到端的业务，按环形子网进行分割，其经过环形子网的部分，路由可以在环的两个不同方向上进行切换，而不影响其它部分路由。如图1所示，业务S2的路由是从环形子网R1中的节点C到节点D，再经链路L1到达环形子网R2中的节点E，即S2的路由为曲线102加上链路L1。当业务S2在节点C到节点D的路由发生超载时，则将业务S2在环形子网R1中的路由从曲线102调整到曲线103，即由节点C起始，经过节点A、节点B，再到达节点D，从图中可看出，这种调整不会影响业务中其他部分路由。引入原则2)的好处是使路由调整符合SDH网络拓扑特点，将全网的负载平衡调整分解，通过局部简单的调整，这种调整只有两个方向可以选择，先达到局部负载平衡，再进一步达到全网的负载平衡。通过这样的分解，减少了全网路由调整的次数，大大提高计算效率；同时，也可以避免直接进行路由调整的盲目性，得到更好的平衡效果。
3)在划分子网的前提下，引入边缘子网、核心子网的概念，其中边缘子网定义为处在网络边缘且同其它子网只有一条链路连接的部分子网，核心子网定义为全网中除去边缘子网的剩余子网。
图2示出了边缘子网和核心子网划分的示意图，对于实际应用中的一个网络拓扑结构200，按环将该网划分为不同的子网后，再进一步分为边缘子网和核心子网。从图中可以看出，R代表环形子网，L代表链路，其中R4，R5，R6，R7，L5，L6构成边缘子网，而R1，R2，R3，L1，L2，L3，L4则构成核心子网。在计算全网的负载平衡指标即全网链路资源占用率的方差时，只计算核心子网部分。因为，如果R7环内业务量大，R4环内业务量小，将导致网络中业务量不平衡，但这种不平衡无法通过负载平衡调整来改善，如果此时去重算这部分业务的路由，将达不到优化的效果。
引入原则3)的好处是可以避免针对无法平衡的部分网络，进行大量无效的运算。
图3示出了本发明实现的总体流程。下面结合图1和流程中的每一具体步骤来进行说明。
步骤301路由初始化：按照最短路由进行初始化，即对每个业务需求，调用最短路径算法计算出其初始路由。
步骤302环形子网间链路资源的检查：针对环形子网间的链路L1、L2、L3、L4、L5、L6，检查其资源是否超载。若检查出没有超载情况发生，则直接转到步骤304环形子网内链路资源的检查。
步骤303重计算路由：若检查出某条环形子网间链路如L1的资源超载，即该链路的资源占用率超标，则取经过该链路的所有业务，重新计算路由，然后转到步骤302环形子网间链路资源的检查。
步骤304环形子网内链路资源的检查：针对环形子网R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7内的链路，检查其资源是否超载。若检查出有超载情况，则直接转到步骤306环形子网内的路由调整。
步骤305环形子网内负载平衡的检查：检查各环形子网R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7是否满足各子网内的负载平衡指标。若满足指标，则直接转到步骤307全网中是否有核心子网的判断。此处，子网内的负载平衡指标指的是环形子网内链路资源占用率的方差。
步骤306环形子网的路由调整：若环形子网如R1不满足该子网内的负载平衡指标，则对该子网内的全部业务，按环的两个方向，重新进行路由调整，将路由在环的两个不同方向上进行切换，从而使该子网达到负载平衡，然后转到步骤304环形子网链路资源的检查。
步骤307全网中是否有核心子网的判断：若判断出没有核心子网，则结束本次优化。
步骤308核心子网负载平衡的检查：若判断出有核心子网R1、R2、R3、L1、L2、L3和L4，则检查核心子网的整体负载平衡指标是否达到要求。若子网的整体负载平衡指标达到要求，则结束本次优化。其中，子网的整体负载平衡指标是指核心子网链路资源占用率的方差。
步骤309跳出条件的检查：若核心子网的整体负载平衡指标没有达到要求，则检查核心子网包括资源占用率和整体负载平衡指标在内的综合指标的收敛情况。其中，综合指标是通过计算路由优化后网络资源占用总量和整体负载平衡指标与各自权重系数乘积之和得到的。若综合指标满足收敛条件，即综合指标不大于预先根据网络情况和实际测试的经验求得的Min(aR+bs)，则结束本次优化，否则检查路由的计算次数，若计算次数已达到门限，则结束本次优化，否则转到步骤203重计算路由。
以上举了较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步说明，所应理解的是，其并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种实现光同步数字传送网多业务优化中路由分配的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、将光同步数字传送网按环划分为子网，并计算出该光同步数字传送网中所有业务需求的初始路由；
B、然后判断环形子网间链路资源是否超载，如果超载，则重计算路由，否则，进入步骤C；
C、判断环形子网内链路资源是否超载，如果超载，则进行路由调整，然后再判断环形子网间链路资源是否超载，返回步骤B，否则进入步骤D；
D、判断环形子网是否满足负载平衡指标的要求，如果不满足，则进行路由调整，然后进入步骤C，否则，进入步骤E；
E、将光同步数字传送网中的子网再划分为边缘子网和核心子网，然后判断全网中核心子网的综合指标是否满足收敛条件，如果满足，则结束路由分配过程，如果不满足，则检查路由计算次数是否达到门限，如果达到门限，则结束路由分配过程，否则，进行重路由计算。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：预先根据初始的网络资源的占用总量和整体负载平衡指标分别与权重系数的乘积之和求出优化指标。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：设定全网链路资源占用率的方差为整体负载平衡指标。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中所有业务需求的初始路由根据最短路径算法分别计算得出。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B和步骤E中的重计算路由进一步包括重新计算超载链路上所有业务的路由。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤C中的路由调整进一步包括按环的两个不同方向切换环形子网内全部业务的路由。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤D进一步包括判断全网中有无核心子网的过程，如果判断出没有核心子网，则结束路由分配，否则执行步骤E。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤E进一步包括将位于网络边缘且同其它子网只有一条链路连接的所有子网划分为边缘子网。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤E中判断综合指标是否满足收敛条件进一步包括：
E1、计算路由优化后网络资源占用总量和整体负载平衡指标与各自权重系数乘积之和，得出综合指标；
E2、判断步骤E1计算出的综合指标是否小于预先求得的优化指标，如果小于，则满足收敛条件，否则不满足收敛条件。
10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：设定环形子网内链路资源占用率的方差为所述步骤D中的负载平衡指标。
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