CN1703886A - 在通信系统中防止设备故障影响 - Google Patents

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Abstract

一种数据通信系统，具有由多个链路连接的多个节点；其中所述链路和节点的一个子集形成用于通过通信系统传送工作数据的工作路径，链路和节点的另一个子集提供保护路径，用于在工作路径中无故障时传送非工作数据，并且在工作路径中出故障的情况下为工作数据提供备选路径；其中在检测到工作路径中的故障之前由保护装置来确定所述备选路径。

Description

在通信系统中防止设备故障影响
一般来说，本发明涉及通信系统领域，具体来说，本发明涉及用于在通信系统中防止设备故障影响的系统。
网络管理中最重要的概念之一是维持网络的抗毁性。当存在链路或节点故障时，任何受影响的路由应当尽快被修复。节点故障可视为多个链路的故障，因为节点故障影响业务量的方式就好像端接于该节点的所有链路出故障一样。本发明适用于链路和节点分集保护方案：这里分集涉及保护路径(链路和/或节点)所用的资源与工作路径所用的资源完全分离的属性。
因为期望网络承载由面向数据的应用的持续迅速增长带来的大业务量，网络抗毁性已变成极为重要的问题。与此同时，一直在推动着大型网络中的效率最大化和成本最小化。节点能够监测通过它们的连接的状态以检测故障。在SDH传送网络中，例如，这可利用跟踪监测和所谓的非侵入监测来实现，这两种监测在ITU-T规范G.783中都有定义。
主要用在环网中的传统保护方案消耗大量带宽。与环网上相比，网状网上的共享保护(其中在多个保护路径之间共享资源)需要较少的附加容量来提供故障保护。虽然共享保护网状网消耗较少的网络资源，但是存在较长的业务恢复时间。因此在这类网络中需要一种适当的体系结构来实现快速恢复。
本发明提供一种包括多个节点和用于提供节点之间连接的多个链路的数据通信系统；其中链路和节点的一个子集形成用于通过通信系统传送工作数据的工作路径；其中系统包括链路和节点的另一个子集，用于形成保护路径，以便在工作路径中无故障时传送非工作数据，并且在工作路径中出故障的情况下为工作数据提供备选路径；其中系统包括保护装置，其中在检测到工作路径中的故障之前由保护装置确定备选路径。
根据一个优选实施例，系统包括用于为链路和节点分配相对于工作路径的链路和节点的一个或多个成本值的装置，以及用于根据一个或多个成本值选择节点和链路的另一个子集，从而为工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径的装置。
本发明还提供一种在数据通信系统中保护工作路径的方法，所述系统包括多个节点和用于提供节点之间的连接的多个链路；包括通过构成工作路径的链路和节点的一个子集传递工作数据并且指定链路和节点的另一个子集形成保护路径的步骤；其中保护路径在工作路径中无故障时不传送工作数据，以及在工作路径中出故障的情况下为工作数据提供备选路径。
根据一个优选实施例，本发明还提供一种包括以下步骤的方法：为链路和节点分配相对于工作路径的链路和节点的一个或多个成本值，以及根据一个或多个成本值选择节点和链路的另一个子集，从而为工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径。
现在参照附图通过举例的方式来描述本发明的实施例，图中：
图1至3表示具有传送网元(TNE)内部的保护交换的传统操作；
图4至7表示TNE的网络，说明根据本发明的各种保护机制；
图8和9表示本发明可应用于的通信系统的各种方面。
由于SONET/SDH传送网络非常普及，所以将参照这种网络举例说明本发明，但是本发明不局限于这种网络。在传统SONET/SDH网络中，可以在50ms或更短时间以内从故障链路或节点恢复，但是这方面的实现依赖于具有1+1备份的光网络链路，其中为每个工作链路分配一个备份链路。为了避免这种资源浪费，本发明提供共享恢复机制，这提供了增强的网络抗毁性而使所消耗的网络资源最少。
下表就路径计算(即计算要遍历的链路和节点的顺序)、资源选择(即在链路内选择要用的信道)以及资源分配(即在节点中交叉连接的实际实现，以及因而发生的链路中信道的占线)总结了四种可能的保护方案。
  保护方案类型   路径计算   资源选择   资源分配
  1   故障后   故障后   故障后
  2   故障前   故障后   故障后
  3   故障前   故障前   故障后
  4   故障前   故障前   故障前
本发明涉及表中第三种类型的保护方案，而传统SDH保护(APS或自动保护交换)是第四种类型。
第三种类型，仅在故障出现之后使用资源。同样的资源可分配给若干恢复路径，只要这些恢复路径从未同时被单个故障激活。以这样的方式在不同恢复路径之间共享资源是本发明的“共享恢复”的定义。
在传送网元(TNE)中的SNCP操作
现在参照图1至3，说明为了在工作路径和保护路径之间以及相反方向以无业务量影响方式交换、在节点中所需的交叉连接机制。如上所述，我们采用SDH术语来举例，但是同样的概念机制可用于所有传送网络体系结构中。
图1说明单个子网连接保护(SNCP)保护方案如何实现，如ITU-T建议G.805第7.2.2.章节中所定义。工作端口A和B经由TNE的交换矩阵来交换数据。保护端口C正在保护工作端口B：如果出现影响端口B的故障，则利用端口C开始预先规划的保护。保护利用TNE内的分割功能和选择功能。选择模块(Sel.)选择它接收的两个信号(即，从每个端口B和C得到一个信号)中最好的一个，并经由矩阵把所选信号发送到端口A。分割模块将它经由矩阵从端口A接收的信号分割成两个信号，向每个端口B和C发送一个信号。工作端口A没有相应的保护端口：故障影响的部分A将不利地影响通信。为了在需要时执行保护交换而需要的与工作(W)和保护(P)路径都有关的相关信息被存储在保护表中。可在TNE所用的控制单元的任何实现中提供该表。
图2示出与图1的TNE类似的TNE，其中添加了保护端口D。按照图2，经由保护端口D通过SNCP保护工作端口A，而经由保护端口C通过SNCP保护工作端口B。附加的选择功能(Sel.)在它从端口A和D接收的两个信号之中选择最佳信号，并将其经由矩阵发送到“B侧”分割功能。附加的分割功能将它经由矩阵从“B侧”选择功能接收的信号一分为二，向端口A和D中的每一个发送一个信号。这种行为确保在工作路径的一个或多个资源出故障的情况下，业务量通过保护路径的相应资源正确地传送。此外，还有可能当工作路径再次变得可用时，禁用保护路径并转回到工作路径，而不会负面影响所传送的业务量。保护表包含为了在需要时对于端口A或B执行保护交换而需要的相关信息。
图3描绘在没有故障时TNE如何工作。图3的TNE具有两个工作端口(A，B)和两个保护端口(D，C)。如图所示，在正常工作期间，未实现保护方案。在工作端口A与B之间经由TNE内部的交换矩阵双向传递工作业务量。保护表包含为了在需要时执行保护交换所需的相关信息。保护表的激活将导致如图2所示的双重保护方案的实现。
典型通信网络包括一个或多个工作路径，它们跨接网络中的一组资源，也就是节点(例如TNE)和链路。如果仅考虑链路之中出现的故障，则保护被定义为“利用链路分集的保护”。如果除链路之外还考虑故障节点，则保护被定义为“利用节点分集的保护”。
按照本发明，可以按照以下顺序来配置、激活和去活预先规划的局部修复方案：
1.当配置工作路径时，还计算一组绕行路，它们的并集可绕过工作路径中的所有资源(对于链路分集或节点分集)。为了共享恢复，存储备选路径的详细情况(即，用于绕行路的链路和节点)，以便可能将来在故障情况下使用，但不立即实现。绕行路必须按特定标准来选择，以允许保护资源的有效共享：参见下面的“选择和配置绕行路”。备选路径不用来传送工作数据，除非在工作路径中已检测到故障。
2.当故障发生时，准确地找到在工作路径中哪个(些)资源(链路或节点)出故障可能花费较长时间，但是源和目标节点以及可能还有一组中间节点可非常快地检测到工作路径在某处出故障：参见以下“指定监测点”。
3.当检测到存在故障、但未确定其位置时，采用SNCP立即激活所有绕行路，从而同时激活多个绕行路：参见以下“激活绕行路”。这在最短恢复时间内获得必需的保护。
4.稍后，当节点完全确定故障的位置时，只有实际绕过故障资源的绕行路被保留在原位：参见以下“选择保护绕行路”。如果同时激活了保护相同故障资源的两条绕行路，则最简单的是允许它们保持激活，一直到处理好故障为止，当然也可去活一条。
5.释放其它所有绕行路，即，执行未命中部分去活：参见以下“重新激活未用的绕行路”。
6.当故障被修复时，还释放最后的绕行路。
选择和配置绕行路
当请求具有预先规划的保护的路径时，计算工作路径和一组保护绕行路。按照传统技术，通常可借助于最短路径算法来计算工作路径。
对于构成工作路径的组成部分的各个资源(链路或节点)，必须有至少一条绕行路来容许该资源上的故障。各个绕行路最好使用尽量少的资源。
如上所述，可能出现两个绕行路保护同样资源的情况。如果需要节点分集，这是不可避免的，因为如果两个相邻节点被不同绕行路保护，则他们之间的链路将由这些绕行路同时保护。这在图4中说明。按照图4的实施例，工作路径从源节点S通过节点2、3和4延伸到目标节点D。图4的网络还具有三个绕行路径：绕行路10延伸在节点S、6与3之间；绕行路12延伸在节点2、7和4之间；以及绕行路14延伸在节点3、8与D之间。源节点S和目标节点D执行跟踪监测。例如，工作路径上的节点2和3被分开的绕行路保护。(节点2受绕行路10保护，节点3受绕行路12保护。结果，节点2与3之间的链路同时受到绕行路10和12的保护)。应当指出，图4的三个绕行路(10、12和14)为工作路径提供多个不相交的(即不直接连接的)备选者。但是，为简明起见，绕行路的这种组合在这里称为单个备选路径。这是有效的，因为只有所有这些绕行路的组合为工作路径的每个资源提供保护。
两种节点参与绕行路：端接绕行路的节点(TD)(即那些也被工作路径穿过的节点)以及处于绕行路中间的节点(ID)。ID节点存储定义绕行路所需的交叉连接的信息而不实现它，除非在该ID节点所保护的工作路径的资源中检测到故障，如下所述。ID节点还可将唯一路径标识符与交叉连接定义相关联，以便在请求激活绕行路时可以识别它(参见下文)。
在正常的无故障工作中，TD节点实现构成工作路径的一部分的“工作”交叉连接。TD节点存储定义“绕行路”交叉连接的信息，“绕行路”交叉连接也就是会将业务量从工作路径转到绕行路、即保护路径上的路径中的“分岔”。
指定监测点
根据一个优选实施例，通过从各绕行路的开头和结尾都发送“激活绕行路”消息而不是只从一端发送，提高了激活绕行路的速度(“激活绕行路”消息包含用于交叉连接定义的唯一路径标识符)。这把信令所需的时间减少到在最长绕行路的一半上的传播延迟。当监测TD节点检测到工作电路中的故障时，信令将在该节点开始。由于这些原因，建议将非侵入监测功能放在所有TD节点上。附图中给出一些实例，其中，在图5所示的实例中，并非工作路径中的所有节点都实现监测点(即仅节点4和7，参考下文)，在图6所示的实例中，工作路径中的所有节点都实现监测点。
根据图5的实施例，工作路径从源节点S通过节点2、4、5、7和8延伸到目标节点D。图5的网络还具有三个绕行路径，它们分别延伸在节点S、3、4；4、6、7；以及7、9、D之间。源节点S和目标节点D执行跟踪监测。仅节点4和7执行非侵入监测。根据图6的实施例，工作路径从源节点S通过节点S、2、3、4和D延伸到目标节点D。图6的网络还具有三个绕行路，它们分别延伸在节点S、6、3；2、7、4；以及3、8、D之间。源节点S和目标节点D执行跟踪监测。节点2、3和4执行非侵入监测。
激活绕行路
当实现监测的(TD)节点检测工作路径故障时，它们都通过绕行路径发送“激活绕行路”消息。“激活绕行路”消息包含唯一路径标识符，用于通知ID节点必须激活哪个绕行路连接。“激活绕行路”消息实际上向ID节点标识要激活绕行路径的哪些部分(即，利用唯一路径标识符，用于上文在“选择和配置绕行路”下面提到的交叉连接定义)。可以把工作路径和所有其相关绕行路看作具有唯一标识符的单个对象，如果任何节点接收具有特定标识符的“激活绕行路”消息，它激活实现与该标识符相关的绕行路的连接。这包括实现适当绕行路交叉连接的TD节点(SNCP分岔)。
ID节点又传播所接收的“激活绕行路”消息，除非它们已经接收它(即，构成在绕行路连接的另一端的TD节点)并且实现先前定义的与消息中的唯一路径标识符对应的交叉连接。
如果一个节点正试图向故障资源传播“激活绕行路”消息(即，由禁用告警标识为有故障的链路：故障节点被其相邻节点当作故障链路)，通向故障资源的通过节点的交叉连接被该节点本身在本地自发删除，并且节点产生“删除绕行路”消息以恢复所述不可用的绕行路(参见以下“去活未用的绕行路”)。
选择保护绕行路
特定资源上的单个故障将通过一个或多个绕行路来保护。可能在网络中存在另一些绕行路不保护故障资源，因而可被释放，即，首先实现所有绕行路，然后去活其中的一些绕行路。当识别故障资源并确定其位置时(例如通过节点诊断)，可能识别出哪些绕行路正保护故障资源而哪些绕行路不是这样。后者则可被释放，从而允许它们传送其它业务量并且预防其它故障(如果有)，由此增强网络弹性。这可视为早期部分去活：即，在修复故障前去活一些绕行路。
现在参照图7来描述非保护绕行路的识别。图7示出与图6中类似的具有重叠绕行路的网络。根据图7的实施例，工作路径从源节点S通过节点2、3、4和5延伸到目标节点D。图7的网络还具有三个绕行路径，它们分别延伸在节点S、8与3之间；2、7与5之间；以及3、9与D之间。图7的网络具有故障资源(见长钉符号)，即工作路径上的TD节点3和4之间的链路。经过节点7和9的两个绕行路径都保护故障资源，而经过节点8的绕行路不是这样，因而可被释放。为了找出非保护绕行路，使用以下算法：
(1)用＜L和L＞指明其中已检测到故障资源的告警的节点，如下：用＜L指明其中向目标检测到故障的节点，用L＞指明其中向工作路径的源检测到故障的节点。＜L和L＞可被看作节点内的状态字段。
(2)用＜P指明其中在目标方向开始绕行路的节点。用P＞指明其中在源方向开始绕行路的节点(＜P和P＞仅存在于TD节点中)。＜P和P＞也可看作节点内的状态字段。＜P、P＞、＜L和L＞不是互斥的：参见图7。
因此，在图7的实施例中，TD节点具有以下状态：
S  ＝  ＜P；          4  ＝  L＞；
2  ＝  ＜P；          5  ＝  P＞；
3  ＝  ＜P  P＞  ＜L；D  ＝  P＞。
根据图7的实施例，仅节点3和4检测到故障，虽然在实际中有更多的TD节点可做到这一点。
(3)带有＜L的节点在离开故障资源的方向、即朝着源节点沿工作路径发送“返回源”消息。
(4)如果带有＜P的节点接收“返回源”消息，则沿工作路径传播消息并且不采取行动。同一节点还可能同时标有＜P和＜L。如果是这样，则算法产生的作用就象在带有＜L的第一节点与带有＜P的第二节点之间传递消息，虽然实际上不需要任何消息。
(5)如果标有P＞的节点接收“返回源”消息，则沿工作路径传播消息，并且恢复绕行路，如下所述。同一节点也可能同时标有P＞和＜L。如果是这样，则算法产生的作用就象以类似于以上在步骤(3)对于＜P和＜L描述的情况的方式把消息从＜L传递到P＞。
(6)标明L＞的节点在离开故障资源的方向、即朝着目标节点沿工作路径发送“返回目标”消息。
(7)如果标有P＞的节点接收“返回目标”消息，则沿工作路径传播消息而不采取行动。同一节点可能同时标有P＞和L＞。如果是这样，则算法产生的作用就象以类似于以上在步骤(3)对于＜P和＜L描述的情况的方式把消息从L＞传递到P＞。
(8)如果标有＜P的节点接收“返回目标”消息，则沿工作路径传播消息并恢复绕行路，如下所述。同一节点可能同时标有＜P和L＞。如果是这样，则算法产生的作用就象以类似于以上在步骤(3)对于＜P和＜L描述的情况的方式把消息从L＞传递到＜P。
转到图7的实施例，“返回目标”消息从节点4(L＞)发送并通过节点5(P＞)传播到目标节点D(P＞)：什么也不做，因为消息仅经过具有P＞的节点，表示保护绕行路。
同时，在图7中，“返回源”消息从节点3(＜P，P＞和＜L)发送并通过节点2(＜P)传播到源节点S(＜P)。当在节点3、然后在节点2和S遇到指示＜P时，什么也没发生。当在节点3遇到指示P＞时，经由节点8的绕行路被去活并且恢复资源。
去活未用的绕行路
未用的绕行路的去活总是在TD节点中发起。绕行路上的工作信号被迫转到工作路径上，然后“删除绕行路”消息从发起绕行路去活的TD节点沿绕行路径发送，并且所有的绕行路交叉连接被删除。TD和ID节点中与绕行路交叉连接相关的信息继续与其相关联的路径标识符一起被保留，以便进一步用于将来故障的情况中。
现在参照图8和9并采用以下符号和定义，通过举例来描述选择保护路径的过程。
符号：
Figure A20038010121500181
念作“那里存在”的存在量词。
{a，b，c}    包含a、b和c的集合；
∈           集合隶属关系；
           子集；
∪           并；
∩           交；
          否定；
           空集
定义：
通过图示G＝{N，E，c}来描述网络，其中
N＝{...ni，...}是节点的集合，
EN×N是链路的集合，其中各链路提供集合N的两个节点之间的连接。正是该资源给定两个相邻节点之间的带宽并且由那两个节点来标识；
Figure A20038010121500183
是成本函数
其中
Figure A20038010121500184
实数域。成本c是把链路映射成实数的函数；若干成本值可分配给一个链路，这些值都可用实数来表达，主要值包括经济成本、总容量、所用容量和剩余容量；这里还使用两个辅助的经过修改的成本函数。在其它本发明适用的情况下(例如在所有光网络中)，可能需要非常复杂的成本函数来表达物理光纤参数和光信号质量。为了本示范实施例的目的，我们采取一个简单的成本函数。
ef是故障链路；
nf是故障节点
网络上的路径wp由节点序列及其对应的链路来描述wp＝[n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，nk]，只要链路ei连接节点ni和ni+1，即，它满足属性ei＝(ni，ni+1)。我们将称n1为wp的源，称nk为其目标。
给定一条路径wp和该路径上预期用保护路径或绕行路来保护的资源(链路ef或节点nf)，如下定义另外两个成本函数cl和cn：
与各故障链路(ef)相关联的成本cl是无限的(即，从未使用)。与路径(wp)上的工作链路相关联的成本是零(即，始终使用)。否则，成本由函数c给定。
与各故障节点(nf)相关联的成本cn是无限的(即，从未使用)。与路径(wp)上的工作链路相关联的成本是零(即，始终使用)。否则，成本由函数c给定。成本函数c是输入网络的定义的一部分，并且被视为例如在网络初始化时是预定的。
这两个成本函数(cl，cn)用来查找保护路径wp的潜在故障源(ef)或(nf)的最小成本绕行路。成本函数cl把成本∞分配给链路ef，以防止它用作它本身的绕行路。成本函数cl把成本0分配给wp中的一些链路，这些链路已被配置成确保只要可用，就总是被选中。成本函数cn以类似的方式分配与节点nf相关的成本。
这些成本函数用来促进局部性，即，最接近要保护的资源的资源。这样，绕行路的长度、所用资源量以及用于实现绕行路的时间都减至最小。
现在参照附图来讨论分担风险链路组(SRLG)的概念，其中图1表示通过多个资源的路径。SRLG指明分担同样故障风险的资源、例如共用同样导管的光纤的池，共用同样节点的链路就属于同一个SRLG。
一个链路可能属于不止一个SRLG。在图1中，例如，两个导管定义两个SRLG，而光纤板定义另一个SRLG，由此从A到B的链路属于三个SRLG。
这里使用以下命名惯例。
两点A与B之间的路径由AB来表示。
AB中的资源的连续子集被称为AB的段，并且用下标来标明(例如AB1，ABi，ABk)。
如果是e链路，则把e所属的SRLG集合写为SRLG(e)。
如果路径wp＝[n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，nk]，则把∪iSRLG(ei)写为SRLG(wp)。
如果两条链路属于同一个SRLG，则一条链路干扰另一条链路。
如果g是SRLG并且g∈SRLG(wp)，则其元素是链路。
称关于链路集干扰的路径wp闭合(更一般地说，链路集闭合)为IntClos(wp)＝∪igi，对于所有gi∈SRLG(wp)
图2举例说明链路集关于干扰闭合的概念。参照图2，可以断言以下语句：
AB和CD属于SRLG2；
SRLG(AB)＝{SRLG1，SRGL2}；
SRLG({CD，EF})＝SRLG(CD)∪SRIG(EF)＝{SRLG2，SRLG3，SRLG4}；
AB干扰GH和CD；
IntClos({CD，EF})＝{AB，CD，EF，IJ}
当从A到B请求具有保护的路径时，应当计算工作路径AB和一组保护绕行路d1(AB)，...dk(AB)。
按照定义，绕行路di(AB)保护工作路径的段ABi。
工作路径通常借助于最短路径算法来计算。保护绕行路应当满足以下属性：
对于每个所考虑的支持工作路径的资源(链路或节点)，应当存在至少一个恢复该资源上故障的绕行路：∪iABi＝AB。这意味着，所有绕行路的组合将提供A与B之间的完整备选路径。有利的是，各绕行路应当使用尽可能少的资源来允许最大的资源恢复。通过对于已用资源设置成本为零以及对于故障资源设置成本为∞，促使绕行路尽可能近地沿着AB，并且只是偏离故障资源。这通过对这些成本运用最小成本算法来实现。
用于绕行路实现的允许资源为：
·空闲(未使用的)资源
·已用于其它工作路径的绕行路的资源，只要两条绕行路所保护的段没有共同故障点：即，对于di(AB)，一些资源已用于dj(XY)，如果ABi和XYj没有共同故障点。
该算法保证以下：
对于每个绕行路di(AB)，SRLG(AB)∩SRLG(di(AB))＝
否则，单个故障可能同时影响工作和保护。
如果SRLG(ABi)∩SRLG(XYj)≠，则di(AB)和dj(XY)使用不相交的资源集，因此可同时实现。
这是必需的，因为如果SRLG(ABi)∩SRLG(XYj)≠，则存在至少一个资源，其故障会同时影响段ABi和XYj，因此，为了有效的恢复，应当可以同时分配di(AB)和dj(XY)。
两个路由或段、绕行路或者无论任何资源集如果未被相同的一个或多个链路支持，则它们处于链路分集中，也就是说，没有单个链路故障可同时使两组资源发生问题。
在路径的所有链路上迭代进行用于保护的资源的调查，即一次考虑一条链路，并调查在它上面防止故障有多好。
初始化
利用具有选择算法的成本函数c在E中的空闲资源上计算
AB＝[A＝n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，B＝nk]
使绕行路集初始化DS＝
使迭代故障链路初始化fl＝e1
设置i＝1
设置一些工作路径所用的所有资源“忙”而绕行路所用的所有资源“空闲”
迭代
利用成本函数cl(AB,fl)在E中的空闲资源上计算AB’；其中AB’是从A到B的另一条路径，沿着与路径AB不同的路线。
设置ABi＝AB-(AB∩AB’)
设置di(AB)＝AB’-(AB∩AB’)
求出IntClos(ABi)
求出所有dj(XY)，使得XYj使用IntClos(ABi)中的一些链路
如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空闲资源，则
在DS中插入di(AB)
如果AB∩AB’的B侧仅包括节点B，终止
将fl设置到AB∩AB’的B侧上的第一链路
再次设置绕行路所用的所有资源“空闲”
递增i
继续迭代
否则
设置任何dj(XY)所用的资源“忙”(暂时用于这次迭代)
继续迭代
现在考虑具有节点分集的保护路径计算所用的算法。
两个路由或段、绕行路或无论什么资源集如果未被相同节点支持，则处于节点分集中，也就是说，没有单个节点故障可同时使两组资源发生问题。
初始化
利用具有选择算法的成本函数c在E中的空闲资源上计算
AB＝[A＝n1，e1，n2，e2，...nk-1，ek-1，B＝nk]
使绕行路集初始化DS＝
使迭代故障节点初始化fn＝n2
设置i＝1
设置一些工作路径所用的所有资源“忙”而绕行路所用的所有资源“空闲”
迭代
利用成本函数cn(AB，fn)在E中的空闲资源上计算AB’
设置ABi＝AB-(AB∩AB’)
设置di(AB)＝AB’-(AB∩AB’)
求出IntClos(ABi)
求出所有dj(XY)，使得XYj使用IntClos(ABi)中的一些链路
如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空闲资源，则
在DS中插入di(AB)
将fn设置到AB∩AB’的B侧上的第一节点
如果fn＝B，终止
再次设置绕行路所用的所有资源“空闲”
递增i
继续迭代
否则
设置任何dj(XY)所用的资源“忙”(暂时用于这次迭代)
继续迭代
由于SDH传送网的极大普及性，以上主要参照这种网络通过举例说明了本发明。但是，本领域的技术人员应当明白，本发明可应用于所有形式的传送网以及包括但不限于网状和环形拓扑的所有拓扑。
上述实施例仅以举例的方式给出，不是用来限定本发明的范围。本发明有利地提供了用于快速切换到预定保护路径的装置和方法，还提供了适合在共享局部修复方案以及其它形式的数据通信系统中计算用于保护路径的绕行路的路由算法、方法和装置。这种算法考虑到工作路径的干扰，从而允许针对在分担风险组中的多个资源的故障修复多个业务。还考虑到局部性的最大化，以便允许在故障期间使用最少量的资源以及加速绕行路激活。

Claims (50)

1.一种数据通信系统，包括多个节点和用于提供所述节点之间连接的多个链路；
其中所述链路和节点的一个子集形成用于通过所述通信系统传送工作数据的工作路径；
其中所述系统包括链路和节点的另一个子集，用于形成保护路径，以便在所述工作路径中无故障时传送非工作数据，并且在所述工作路径中出故障的情况下为所述工作数据提供备选路径；
其中所述系统包括保护装置，其中在检测到所述工作路径中的故障之前由所述保护装置确定备选路径。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护装置被设置成在检测到所述工作路径中的故障时，激活整个保护路径以传送所述工作数据。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述保护装置被设置成识别所述故障的位置，并把所述工作数据返回到所述工作路径中未受所述故障影响的那些部分。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述保护装置被设置成去活所述保护路径中不需要为所述工作数据提供路径的任何链路或节点。
5.如任一上述权利要求所述的系统，其特征在于，所述另一个子集的节点包括存储器，用于在检测到所述工作路径中的故障之前存储所述保护路径的详细情况。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述保护路径的详细情况与唯一路径标识符相关联。
7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述另一个子集中的各个节点包括用于存储所述保护路径的详细情况的保护表。
8.如任一上述权利要求所述的系统，其特征在于，两个子集共有的节点中至少一个包括用于检测所述工作路径中故障的装置以及在检测到所述工作路径中故障时通过向所述另一个子集的节点发送激活消息来激活所述保护路径的装置。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，包括用于发送所述激活消息的装置的所述节点还包括用于向所述另一个子集的每个相邻节点发送所述激活消息的装置。
10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述激活消息包含唯一路径标识符，用于通知所述另一个子集的节点要激活哪些连接。
11.如任一上述权利要求所述的系统，其特征在于，所述节点包括用于检测所述工作路径中故障位置的装置以及用于在检测到所述故障位置时通过所述第一子集沿离开所述故障的方向发送去活消息的装置。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，各个节点包括用于以下用途的装置：检测所述去活消息的接收，以及在收到这种消息时，去活从该节点经由其中那些路径未形成保护路径的所述另一个子集的节点到所述工作路径的故障部分的任何路径。
13.一种在数据通信系统中保护工作路径的方法，所述系统包括多个节点和用于提供所述节点之间连接的多个链路；包括通过构成所述工作路径的链路和节点的一个子集传递工作数据并且指定链路和节点的另一个子集形成保护路径的步骤；其中所述保护路径在所述工作路径中无故障时不传送工作数据，以及在所述工作路径中出故障的情况下为所述工作数据提供备选路径。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：检测所述工作路径中的故障，并且在检测到所述工作路径中的故障时，激活整个保护路径以传送所述工作数据。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：识别所述故障的位置并把所述工作数据返回到所述工作路径中未受所述故障影响的那些部分。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：去活所述保护路径中不需要为所述工作数据提供路径的任何链路或节点。
17.如权利要求13到15中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：在检测到所述工作路径中的故障之前在所述另一个子集的节点中存储所述保护路径的详细情况。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述保护路径的详细情况与唯一路径标识符相关联。
19.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述另一个子集中的各个节点包括用于存储所述保护路径的详细情况的保护表。
20.如权利要求13到19中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：两个子集共有的节点中至少一个检测所述工作路径中故障，以及在检测到所述工作路径中故障时，通过向所述另一个子集的节点发送激活消息来激活所述保护路径。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：发送所述激活消息的所述节点向所述另一个子集的每个相邻节点发送所述激活消息。
22.如权利要求20到21中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：在所述激活消息中包括唯一路径标识符，以便通知所述另一个子集的节点要激活哪些连接。
23.如权利要求13到22中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：至少一个节点检测所述工作路径中故障的位置，并且在检测到所述故障位置时，通过所述第一子集沿离开所述故障的方向发送去活消息。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：节点检测所述去活消息的接收，以及在收到这种消息时，去活从该节点经由其中那些路径未形成保护路径的所述另一个子集的节点到所述工作路径的故障部分的任何路径。
25.如权利要求13到24中任一项所述的方法，其特征在于，包括多个节点和用于提供所述节点之间连接的多个链路；包括为链路和节点分配关于工作路径的链路和节点的一个或多个成本值以及根据所述一个或多个成本值选择节点和链路的另一个子集、从而为工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径的步骤。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：选择具有最低成本值的子集。
27.如权利要求25到26所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：为所述工作路径上除被保护的至少一个节点或链路以外的节点和链路设置低于其它节点和链路的成本值的一个或多个成本值。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述较低成本值是零。
29.如权利要求25到28所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：为所述被保护的至少一个节点或链路设置高于其它节点和链路的成本值的一个或多个成本值。
30.如权利要求25到29所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：为所述被保护的至少一个节点或链路设置所述一个或多个成本值，使得该节点或链路不会被选中。
31.如权利要求25到30所述的方法，其特征在于，所述数据通信系统包括另一条工作路径和用于所述另一条工作路径的保护。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：把关于节点或链路的工作路径的一个或多个成本值设置成中间值，只要所述工作路径上以及由该节点或链路所保护的另一工作路径上的节点和/或链路没有共同故障点。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述中间值位于所述较高值和较低值之间。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：如果所述工作路径上以及由节点或链路所保护的另一工作路径上的节点和/或链路具有至少一个共同故障点，则把关于所述节点或链路的工作路径的一个或多个成本值设置成较高值，使得该节点或链路不会被选中。
35.如权利要求25到34所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：为每个链路和节点分配一个或多个关于所述工作路径的各个链路和节点的成本值。
36.如权利要求25到35所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：在检测到所述工作路径中的故障之前确定所述保护路径。
37.如权利要求31到36所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：为所述链路和节点分配关于所述另一条工作路径的另一个成本值，并且根据所述另一个成本值选择所述节点和链路的另一个子集，从而为所述另一条工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径。
38.权利要求1到12的数据通信系统，其中，所述系统包括：用于为链路和节点分配关于工作路径的链路和节点的一个或多个成本值的装置；以及用于根据所述一个或多个成本值选择所述节点和链路的另一个子集、从而为所述工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径的装置。
39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，包括用于选择具有最低成本值的子集的装置。
40.如权利要求38到39所述的系统，其特征在于，包括用于为所述工作路径上除被保护的至少一个节点或链路以外的节点或链路分配低于其它节点和链路的成本值的成本值。
41.如权利要求40所述的系统，其特征在于，所述较低成本值是零。
42.如权利要求38到41所述的系统，其特征在于，包括用于以下用途的装置：为所述被保护的至少一个节点或链路分配高于其它节点和链路的成本值的成本值。
43.如权利要求38到42所述的系统，其特征在于，所述被保护的节点或链路的成本值经过设置，使得该节点或链路不会被选中。
44.如权利要求38到43所述的系统，其特征在于，还包括用来形成另一条工作路径和用于所述另一条工作路径的保护路径的节点和链路的另一个子集。
45.如权利要求44所述的系统，其特征在于，包括用于以下用途的装置：为节点或链路分配关于工作路径的各链路和节点的一个或多个中间成本值，只要所述工作路径中的链路或节点以及由所述节点或链路所保护的另一工作路径中的链路和节点没有共同故障点。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述中间值位于所述较高值和较低值之间。
47.如权利要求46所述的系统，其特征在于，包括用于以下用途的装置：在工作路径中的链路和节点以及由节点或链路所保护的另一工作路径中的链路或节点具有共同故障点的情况下，把关于所述工作路径的至少一个链路或节点的一个或多个较高成本值分配给所述节点或链路，使得该节点或链路不会被选中。
48.如权利要求38到47所述的系统，其特征在于，包括用于以下用途的装置：为所述链路和节点分配关于所述工作路径的各个链路和节点的成本值。
49.如权利要求38到48所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于在检测到所述工作路径中的故障之前确定所述保护路径的保护装置。
50.如权利要求43到49所述的系统，其特征在于，包括用于以下用途的装置：为所述链路和节点分配关于所述另一条工作路径的另一个成本值，并且根据所述另一个成本值选择所述节点和链路的另一个子集，从而为所述另一条工作路径的至少一个链路或节点形成保护路径。
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