CN1859049B

CN1859049B - 获取最优共享保护路径的方法

Info

Publication number: CN1859049B
Application number: CN2005100344908A
Authority: CN
Inventors: 吴文鑫; 冯俊杰; 王彧
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: CN1859049A

Abstract

一种获取最优共享保护路径的方法，包括以下步骤：(a)为每一链路分配变量：路径代价、路径集合、前向链路；(b)初始化各变量；(c)判断所述第一存储单元是否为空，若为空则转至步骤(f)；(d)取出第一存储单元中的一条链路L，并重新计算链路L的路径代价，并根据计算结果更新链路L的路径代价、路径集合和前向链路；(e)比较链路L的路径代价在步骤(d)前后是否改变，若改变则将链路L的满足约束条件并且不在第一存储单元中的所有后链路放入第一存储单元；然后返回步骤(c)；(f)确定路径。本发明通过对基本现有的最短路径算法进行改进，可以获得优先满足同复用段环且具有一致时隙的路径，并且该路径是网络中最优路径。

Description

获取最优共享保护路径的方法

技术领域

本发明涉及光通信领域中的光网络自愈技术，特别涉及智能光网络中的路径获取方法。

背景技术

对于网状网(MESH)的结构，智能光网络提供了多种业务保护和恢复策略，例如1+1专用保护、1∶1共享保护、预置路径保护、完全重路由保护等。

1∶1共享保护通过复用段环或者线性复用段路径来对业务进行保护。这种策略兼容了传统网络提供的保护能力。因此，选取一条复用段环或者线形复用段路径成为实施这个策略的核心问题。

在智能光网络系统中，业务路径的计算通常采用约束最短路径优先(CSPF)算法(即基本迪克斯特拉算法(Dijkstra))。CSPF算法在计算业务路径时，首先判断节点或链路是否满足业务约束要求(如带宽要求、保护类型要求、是否被排除等)，然后在满足约束要求的节点和链路中，选择出由源节点到目的节点的最短路径。CSPF算法计算出的最短路径是所有可行路径中路径代价最小的一条。路径代价是衡量路径优劣的一个数值，一般采用“路径代价＝路径上所有链路的链路代价之和”来计算。链路代价表示业务通过该链路所花费的代价，它根据链路当前可用带宽、链路长度等属性而计算出来。

对于使用复用段环链路的业务来说，路径的好坏取决于路径的保护能力，因此算出的路径必须能够容忍更多的链路失效或者节点失效。这就要求路径尽可能地或者完全走复用段环或者线形复用段链路，为了能够尽量容忍更多的节点失效，还要求路径经过的复用段环链路尽量保持相同时隙。这就产生了路径的前后链路的约束关系。现有的智能光网络中，对于保护路径的前后链路约束主要是：同环时隙一致优先约束，对于同环且不存在时隙一致的路径可用看成相当于不同环1∶1工作链路的路径。

现有的获取1∶1共享保护业务路径的一种方法是通过对dijkstra算法计算过程改进得到。采用了贪心策略进行链路选择，尽量在当前可选链路中选择一条工作链路作为备选链路，并且优先选取与上一段链路时隙一致的链路生成潜在下一跳，然后挂到最短路径优先树中。该方法使用到最短路径树(PATHS)和潜在下一跳集合(TENT)两个数据库，其中，PATHS中保存了由源节点到达其他节点的最短路径的信息，而TENT中保存在找到最短路径之前的尝试节点的信息。在计算的初始状态，两个数据库都为空。该方法的过程如下：(a)首先将源节点加入TENT中；(b)从TENT中选取路径代价最小的节点放入最短路径树中，判断该节点是否为目的节点，如果是，则输出路径计算结果，路由计算结束；否则，根据约束条件和时隙一致性匹配链路，并根据该路径代价最小的节点的邻居节点所处的状态，将所述路径代价最小节点的邻居节点放入潜在下一跳集合中；(c)重复上述步骤(b)，直到目的节点加入PATHS。

然而上述方法只考虑了树中当前的最佳配备链路。这种方法产生了一种缺陷：算出的路径不是最优的。如图1所示，两个复用段环分别用实线链路和虚线链路表示，其链路代价如图所示。假设同环链路之间都有相同的可用时隙。上述算法获得的路径为：AB，BC(虚线)，CD。总的路径代价为120。而实际从A到D的最优路径是：AB，BC(实线)，CD。这条路径的代价为30。

如图2所示，在另一情况中，所示的实线和虚线分别为两个不同的复用段环，从A到D的最优保护路径为：A-B-C-D(虚线)。而上述方法获得的路径为：A-F-C-D。

虽然前者的路径代价比后者大，但是前者的所有链路均属同一保护环，当节点C失效后，前者能起保护作用，而后者的业务将中断，所以前者路径优于后者。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种获取最优共享保护路径的方法，解决现有的智能光网络中不能找到最优共享保护路径的问题。

本发明的技术方案是，提供一种获取最优共享保护路径的方法，包括以下步骤：

(a)为每一链路分配变量，所述变量包括路径代价、路径集合和前向链路；

(b)将源节点的出链路的路径代价置为链路代价、路径集合置为源节点和所述出链路的对端节点，并将所述出链路的所有满足约束的后链路放入第一存储单元，将非源节点的出链路的路径代价置为第二加权值；

(c)判断所述第一存储单元是否为空，若为空则转至步骤(f)；

(d)取出第一存储单元中的一条链路L，并重新计算链路L的路径代价，所得的路径代价需为链路L的所有路径代价中最小的，并根据计算结果更新该链路L的路径代价、路径集合和前向链路；

(e)比较该链路L的路径代价在执行步骤(d)前后是否改变，若改变则将链路L的满足约束条件并且不在第一存储单元中的所有后链路放入第一存储单元，并返回步骤(c)；否则直接返回步骤(c)；

(f)确定路径。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述步骤(f)包括：

(f1)选取目的节点的入链路中路径代价最小的入链路；

(f2)根据所得的入链路的前向链路变量获取所述入链路的前链路，直到源节点。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述步骤(d)包括：

(d1)从第一存储单元取出一条链路L，将链路L的满足约束条件并且其路径集合不包括链路L对端节点的所有链路放入第二存储单元；

(d2)若第二存储单元非空，则依次以第二存储单元中的链路为链路L的前链路计算链路L的路径代价，将链路L的路径代价置为计算结果中最小的，并更新对应的路径集合和前向链路变量。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述步骤(d2)包括：

(d21)从第二存储单元中取出一条链路，并以该链路为链路L的前链路计算链路L的路径代价；

(d22)若步骤(d21)所得的路径代价小于原路径代价值，则更新链路L的路径代价，同时将链路L的对端节点加入所述链路L的路径集合，以及将链路L的前向链路置为当前前链路；

(d23)若第二存储单元非空，返回步骤(d21)。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，在步骤(d22)中，若前链路与链路L不在同一复用段环，则路径代价加上第一加权值，且第一加权值小于第二加权值。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述路径代价变量存储有表示从源节点经过当前链路到达当前链路对端节点的最小路径的代价值的数据。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述路径集合变量存储有表示路径代价所对应的路径经过的节点集合的数据。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述前向链路变量存储有表示与当前链路处于同一路径上并且在当前链路之前的链路的数据。

上述的获取最优共享保护路径的方法中，所述第一存储单元的数据结构为队列。

本发明的获取最优共享保护路径的方法，通过对现有的最短路径算法进行改进，可以获得优先满足同复用段环且具有一致时隙的路径，并且该路径是网络中最优路径。

附图说明

图1是第一实施例的网元拓扑结构示意图；

图2是第二实施例的网元拓扑结构示意图；

图3是智能光网络的分层体系结构示意图；

图4是本发明的获取最优共享保护路径的方法的流程图；

图5是图4中的计算链路变量步骤的流程图；

图6是图5中计算当前链路的路径代价的流程图；

图7是图1的实例执行初始化步骤后网络拓扑的示意图；

图8是图1的实例计算第一次路径代价后网络拓扑的示意图；

图9是图1的实例计算第二次路径代价后网络拓扑的示意图；

图10是图1的实例计算第三次路径代价后网络拓扑的示意图。

具体实施方式

如图3所示，智能光网络由三个逻辑平面，即传送平面13、控制平面12和管理平面11构成。控制平面12与传送平面13分别与管理平面11连接，而控制平面12与传送平面13之间通过连接控制接口14连接。

传送平面13由作为交换实体的传送网网元131组成，所述网元131通过子网连接132相互连接。传送平面13主要完成连接/拆线、交换(选路)和传送等功能，以提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，以及一些控制和网络管理信息。

控制平面12实现智能光网络内的呼叫控制和连接控制等功能。控制平面12由信令网络支持，由多种功能部件组成，包括一组通信实体和控制单元122(如光连接控制器)及相应的内部网络节点接口124。通信实体和控制单元122分别组成多个管理域121，管理域121之间通过外部网络节点接口124相互连接。通信实体和控制单元122主要用于调用传送网的资源，以提供与连接的建立、维持和拆除(释放网络资源)有关的功能。这些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。此外，控制平面12还通过用户网络接口与请求代理16连接。本发明的获取最优共享保护路径的方法由该控制平面12执行。

管理平面11对控制平面12和传送平面13进行管理，在提供对光传送网及网元131进行管理的同时，实现网络操作系统与网元131之间更加高效的通信功能。

图4是本发明的获取最优共享保护路径的方法的流程图。在该实施例中，为了选择较优路径，采用了对路径进行加权的方法：如果路径经过一处不同环链路，则路径代价计加第一加权值；如果路径经过一处同环但时隙不一致，则路径代价也加第一加权值，等同于不同环；如果路径经过同环且时隙一致，则路径代价不加权。以上的加权值只是示意性的，可根据需要为不同前后链路关系设定不同的权值，权值越大，这种前后链路关系的优先级别越低。在本实施例中，第一加权值为300000。

在本实施例中，链路是有向的，如果是双向链路，可以看成正反方向的两条链路，因此每条链路有一个本端节点(链路的起点)和对端节点(链路指向的点)。前链路是指以当前链路的本端节点为对端节点的链路，而后链路是指以当前链路的对端节点为本端节点的链路。如图1中，AB链路是BC链路的前链路，CD链路是BC链路的后链路，其中AB链路表示方向是从节点A指向节点B。

在本实施例中，使用了潜在下一跳(TENT)(第一存储单元)和临时集合(第二存储单元)两个存储单元。其中TENT在本实施例中采用队列数据结构，临时集合也可采用队列的数据结构。而在实际应用中，上述的TENT和临时集合也可采用其他数据结构。

在本发明的获取最优共享保护路径的方法中，首先，控制平面12初始化网络拓扑中的所有节点，为每一链路分配三个变量：路径代价、路径集合和前向链路。其中，路径代价在计算过程中只是一个估计值，表示从计算的源节点经过该链路到达该链路对端节点的最小路径的代价估计值，该值初始化为无穷大(第二加权值)，而在计算终止时，该值就是真实的最短路径代价值；路径集合表示路径代价所对应的路径经过的节点集合，主要为了防止环路；前向链路表示与当前链路处于同一路径上并且在当前链路之前的链路。在该初始化步骤中，控制平面12将源节点的所有满足约束的出链路的路径代价置为该链路的链路代价，路径集合中加入源节点和该链路的对端节点，前向链路置为空；并将链路所有满足约束的后链路加入潜在链路队列TENT中。对于其它节点，则将所有的出链路的路径代价置为无穷大，路径集合和前向链路置为空(步骤S41)。

然后，控制平面12判断TENT是否为空(步骤S42)。

若TENT不为空，则控制平面12从TENT中取出一条链路(记为链路L)，并重新计算该链路L的路径代价，所得的路径代价为该当前链路的所有路径代价中最小的，并根据计算结果更新链路L的路径代价、路径集合和前向链路(步骤S43)。步骤S43将在图5及图6中详细描述。控制平面12判断链路L的路径代价的值是否在步骤43中改变(步骤S44)。若链路L的路径代价不改变，则返回步骤S42，若链路L的路径代价有改变，则控制平面12将则上述链路L满足约束并且不在TENT中的所有后链路加入队列TENT中(步骤S45)。然后返回步骤S42。

若TENT为空，则从目的节点中找出其所有入链路，找出这些链路中路径代价最小的一条链路，如果这条链路的路径代价为无穷大，表示从源节点到目的节点不存在路径，获取路径不成功；否则，根据这条链路的前向链路变量进行搜索，直到源节点为止，所经过的链路就是获取的最短路径(步骤S46)。

图5是图4中的计算链路变量步骤(步骤S43)的流程图。当TENT非空时，控制平面12从TENT中取出一条链路L(步骤S51)。根据链路L的本端节点，找出链路L的所有前链路，找出其中所有满足约束的前链路，并根据前链路的变量中的路径集合，将路径集合不包含链路L的对端节点的前链路，放入临时集合中(步骤S52)。该步骤用于放置路径出现环路。

然后，判断上述的临时集合是否为空(步骤S53)。若临时集合为空，则返回步骤S44。若临时集合不为空，则依次以临时集合中的链路为当前链路L的前链路计算链路L的路径代价。最后将L链路的路径代价置为计算结果中最小的，并更新对应的路径集合和前向链路(该步骤将在图6中详细描述)(步骤S54)。经步骤S54计算所得的链路L的路径代价为链路L的所有路径代价中最小的。

图6是图5中计算当前链路的路径代价(步骤S54)的流程图。当临时集合非空时，从临时集合中取出一条前链路(记为Lpre)(步骤S61)。以前链路Lpre作为链路L的前链路，计算链路L的路径代价，记为T(步骤S62)。判断T值是否小于链路L的原路径代价(步骤S63)。若T值小于链路L的原路径代价，则更新链路L的各变量：将链路L的路径代价设置为T；将链路L的对端节点加入路径集合；将链路L的前向链路设置为Lpre(步骤S64)。若T值大于或等于链路L的原路径代价，则返回步骤S53。

当然，上述图5、图6中的算法是示例性的，也可采用其他算法，只要保证计算所得的链路L的路径代价为链路L的所有路径代价中最小的。

以图1的网络拓扑为例，介绍获取一条从A到D的最短路径的步骤：初始化后，链路的路径代价如图7所示，此时TENT中的链路为：BE、BC1(实线)、BC2(虚线)、FC；计算完BE、BC1(实线)、BC2(虚线)、FC链路的路径代价后的状态如图8所示，TENT中的链路为：ED、CD、CF；计算完ED、CD、CF链路的路径代价后的状态如图9所示，此时TENT中为：DE、DC；计算完DE、DC链路的路径代价后的状态如图10所示，此时TENT为空，计算结束。

然后确定路径；从目的节点D找到入链路中路径代价最小的链路，这里CD＜ED，因此选定CD，根据CD的前向链路可以找到BC1(实线)，在根据BC1的前向链路找到AB，这样所获取的路径为：AB，BC1，CD，且该路径的路径代价并非无穷大。因此，获得从A到D的最短路径为AB、BC1(实线)、CD。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(c)判断所述第一存储单元是否为空，若为空则转至步骤(f)；

(f)确定路径；

所述步骤(f)包括：

(f1)选取目的节点的入链路中路径代价最小的入链路；

2.根据权利要求1所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述步骤(d)包括：

(d1)从第一存储单元取出一条链路L，将链路L的满足约束条件并且其路径集合不包括链路L对端节点的所有前链路放入第二存储单元；

3.根据权利要求2所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述步骤(d2)包括：

(d23)若第二存储单元非空，返回步骤(d21)。

4.根据权利要求3所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，在步骤(d22)中，若前链路与链路L不在同一复用段环，则路径代价加上第一加权值，且第一加权值小于第二加权值。

5.根据权利要求1所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述路径代价变量存储有表示从源节点经过当前链路到达当前链路对端节点的最小路径的代价值的数据。

6.根据权利要求1所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述路径集合变量存储有表示路径代价所对应的路径经过的节点集合的数据。

7.根据权利要求1所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述前向链路变量存储有表示与当前链路处于同一路径上并且在当前链路之前的链路的数据。

8.根据权利要求1所述的获取最优共享保护路径的方法，其特征在于，所述第一存储单元的数据结构为队列。