CN1913494A - 一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域中一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法。所述方法包括：首先，根据业务流量分布信息确定当前链路；根据所述当前链路确定前、后端需求，并根据链路权值和选路优化准则分别为所述前端需求、后端需求选择一条路由；将上述获得的前端需求路由、当前链路、后端需求路由依次连接成一条路径，确定所述路径的流量为当前链路的业务流量；针对所述路径上的每一条链路，利用新业务流量等于当前业务流量减去当前链路的业务流量的方法更新业务流量分布信息；重复上述过程，直到当前链路为空，则生成与业务流量对应的业务路由。本发明实现了将业务流量分布信息自动转换为与之对应的业务路由方案，使优化方案得以在网络中实现。

Description

一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法

技术领域

本发明涉及光网络通讯技术领域，尤其涉及一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法。

背景技术

光传输网络是目前发展迅速的一种网络传输方式，其中，光网络优化设计技术是解决如何以最经济的方式建设和运营的光传输网络的问题，因此，光网络优化设计技术在光传输网络生命周期的各个阶段都具有实际的经济价值。

目前，光网络优化设计技术主要包括两类：

(1)基于业务路由规划的网络优化设计技术，简称“基于路由的优化”；

(2)基于业务流量规划的网络优化设计技术，简称“基于流量的优化”。

其中，基于路由的优化，其特点是以有限的候选路由集合作为输入，在这个集合的范围内产生能够使设计目标最优的具体路由；而基于流量的优化，其特点是在不作任何约束的前提下，产生能够使设计目标最优的业务流量分布。两种优化设计的具体描述如下：

基于业务路由规划的网络优化技术，采用如图1所示的方案，首先在初始化时根据某种规则，例如最短路由规则，产生相关的一系列业务路由，并将这些路由添加到候选业务路由集合中；然后应用一些技术，例如基于Arc-Path模型的线性规划方法，从候选业务路由集合中确定设计目标最优的业务路由；最后，根据所确定的业务路由生成最终的网络方案，例如，根据所有被确定的业务路由计算出业务流量分布，进而根据业务流量分布确定链路上应该采用传输系统容量、网络节点上的设备配置等。

上述技术方案缺点在于：

虽然采用这种技术产生的网络方案中，直接包括业务路由，使其能够直接得到实施，但是采用这种技术所产生的网络方案的优化质量是不能得到确切保证的。原因在于初始化时产生的候选业务路由集合是有限的，很难保证候选业务路由集合中确实包括能够使设计目标最优的业务路由方案，如果不包括能够使设计目标最优的业务路由方案的话，那么应用这种技术就不可能产生使设计目标最佳的网络优化方案。

基于业务流量规划的网络优化技术，如图2所示。与基于路由的优化技术相比，基于流量的优化技术过程不考虑业务路由，也不存在其它任何候选方案集合的限制。换言之，这项技术的核心允许在无限可能的业务流量方案空间中直接找到能够使设计目标最优的业务流量方案，然后再根据这个业务流量方案生成网络优化方案，例如，根据每一条链路上所有业务流量之和确定这条链路上应该采用传输系统容量、网络节点上的设备配置等。

由于这类技术的基本思路是在无限方案空间中确定最优方案，因此它所输出方案的优化质量不再受“候选方案集合中是否存在能够使设计目标最优的候选方案”因素的制约，能够保证输出方案质量的最优性。

上述方案的缺点在于：

由于采用基于流量的优化技术解决光网络优化问题时，只能得到最佳的业务流量分布，无法得到相应的业务路由，这就意味着业务需求在相关网络节点上的业务流量分配关系是不明确的，或者说采用这类技术所产生的方案允许网络节点上的业务流量分配关系是任意的，但是，可操作的网络优化方案又要求这种分配关系是确切的，这样才能通过对网元设备或网络节点实施时隙、波长的交叉连接操作，使优化方案得以最终在网络中实现，所以基于流量的优化技术产生的方案具有可操作性差的弱点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，能够获得明确的网络节点业务流量分配信息。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，包括：

A、根据业务流量分布信息确定当前链路；

B、根据所述当前链路确定前端需求及后端需求，并根据链路权值和选路优化准则分别为所述前端需求、后端需求选择一条路由；

C、将上述获得的前端需求路由、当前链路、后端需求路由依次连接成一条路径，确定所述路径的流量为当前链路的业务流量；

D、更新业务流量分布信息中的所述路径上的每一条链路的业务流量；

重复执行上述步骤，生成与业务流量对应的所有路径的业务路由。

所述业务流量分布信息中没有流量环路，且满足源节点上的节点净流量等于业务量，宿节点上的节点净流量等于业务量的相反数，其他节点的净流量为零的节点净流量守恒规则。

所述步骤A中确定当前链路的方法包括：

在业务流量分布信息中选择一条非零业务流量最小的单向传输链路作为当前链路。

当存在多条所述最小非零业务流量的单向的传输链路时，按照表项标号排序或单向的传输链路名称排序或随机选择任意一条。

所述步骤B中根据所述当前链路确定前端需求及后端需求的方法包括：

确定从业务的源节点至当前链路的始端的单向业务需求为前端需求；如果当前链路始端与业务源节点相同，则前端需求为空，相应的前端需求路由为空；

确定当前链路的终端至业务的宿节点的单向业务需求，为后端需求；如果当前链路终端与业务宿节点相同，则后端需求为空，相应的后端需求路由为空。

所述为前端需求、后端需求选择路由的方法包括：

为前后端需求的单向传输链路指定权值，根据加权最短路由或加权最长路由来进行选择。

所述为单向传输链路指定权值的方法包括：

指定业务流量分布中的所有单向的传输链路的权值相同；或，

指定业务流量分布中所有单向的传输链路的权值为其上的业务流量。

所述步骤D具体为：

新业务流量等于当前业务流量减去当前链路的业务流量。

当应用于两个网络节点之间的路由一致，业务量对称的双项业务时，所述方法进一步包括：

任意选择一个方向的业务流量分布，获得单向业务路由，另一方向的业务路由方向相反。

当应用于两个节点之间路由不一致或业务量不对称的双项业务时，所述方法进一步包括：

将所述业务拆分成两条相应的单向业务。

当应用于多点到多点的业务时，所述方法进一步包括：

将所述业务拆分成多条两个节点间业务。

重复执行所述步骤A、B、C和D，直到根据当前业务流量分布信息无法确定出当前链路时，则确认生成与业务流量对应的所有路径的业务路由。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过将业务流量分布信息自动转换为与之对应的业务路由方案，并且提供了可调节的链路权值参数和选路准则参数，通过这些参数的组合设置，能够使这种信息自动转换过程所产生的业务路由满足不同的应用需求，使优化方案可以在网络中实现。

附图说明

图1为现有技术基于业务路由规划的网络优化技术方案；

图2为现有技术基于业务流量规划的网络优化技术方案；

图3为本发明所述方法一种实施例操作流程图；

图4为本发明所述方法一种实施例流量分布示意图；

图5为本发明所述方法一种实施例操作过程示意图一；

图6为本发明所述方法一种实施例操作过程示意图二；

图7为本发明所述方法一种实施例操作过程示意图三；

图8为本发明所述方法一种实施例操作过程示意图四。

具体实施方式

本发明的核心思想是提供一种根据光网络业务流量分布信息自动生成业务路由的方法，能够获得明确的网络节点业务流量分配信息。

本发明相关术语解释如下：

源节点	传输信号源所在的节点。
		宿节点	传输信号宿所在的节点。
传输链路	两个相邻节点传输设施之间带宽的连接。
		链路	双向的传输链路。
弧	单向传输链路。

始端	弧的起始节点。
		终端	弧的终止节点。
业务流量	简称流量，指两个节点之间的业务在传输时占用某一条传输链路的带宽，称为该业务在该传输链路上的业务流量。
		业务流量分布	简称流量分布，或，流量拓扑，指两个节点之间的业务在网络中传输时在所有传输链路上形成的业务流量。
路径	用路径路由和路径流量表示。
		路径路由	两个存在业务需求的节点之间，业务量传输时经过的传输链路的有序集合。
路径流量	路径路由在其传输链路上形成的带宽占用数量，这个数量成为路径流量。
		业务路由	一系列相关的路径的集合，能够明确体现业务流量在网络节点上的分配。
当前链路	业务流量分布表中最小非零业务流量的传输链路。

本发明所述的技术方案包括迭代的信息处理过程，该过程以业务流量分布信息作为输入，每一次操作过程都获得一个业务路由中的一条路径，当过程结束时，所有获得的路径构成业务路由。

所述迭代的信息处理过程如图3所示，具体如下所述：

步骤1：初始化业务流量分布表；

应用所述业务流量分布表记录源、宿节点之间的业务需求在网络中所形成的业务流量分布的原始信息；所述业务流量分布中没有流量环路，且符合节点净流量守恒规则；所述的节点净流量守恒规则包括：源节点上的节点净流量等于业务量，宿节点上的节点净流量等于业务量的相反数，而除这两节点之外的其它网络节点上的节点净流量为0。节点净流量的计算方法是以一个节点为始端的弧上的业务流量为正，以一个节点为终端的弧上的业务流量为负，该节点的净流量等于以它为始端和终端的所有弧上的业务流量的总和。

步骤2：从所述业务流量分布表中找到一条最小非零业务流量的弧，作为当前链路；

如果所有弧的流量均为0，则当前链路为空，即找不到当前链路，则结束操作；

如果业务流量分布表中存在多条相等的最小非零业务流量的弧，则按某种规则，例如按表项标号排序、弧名称排序以及随机等等，选择其中一条弧作为当前链路。同样，本方案也支持其它扩展的选择当前链路的规则。

步骤3：根据所述当前链路确定前、后端需求，并根据链路权值和选路优化准则为所述前、后端需求选择路由；

针对当前链路生成的从业务的源节点至当前链路的始端的(单向)业务需求，即为前端需求；生成从当前链路的终端至业务的宿节点的(单向)业务需求，即为后端需求。

如果当前链路的始端与业务源节点相同(即重合)，则前端需求为空；如果当前链路的终端与业务宿节点相同，则后端需求为空。

为所述当前链路的前端和后端需求分别在业务流量分布表所描述的拓扑上进行加权选路，确定一条前端和一条后端需求的路由。

如果前端或后端需求为空，则相应的路由为空。在为前、后端需求选路时，无需考虑弧带宽容量约束或业务流量约束。

这里所谓“加权”，是指为弧指定权值。选择范围包括以下权值类型：

1)指定业务流量分布列表中所有的弧的权值相同(包括以1作为所有弧的权值)；

2)指定业务流量分布列表中所有的弧的权值为其上的业务流量。

本方案处理过程能够支持各种类型的选路准则的选择作为系统参数，选择范围包括：加权最短路由、加权最长路由等。

如果按照相同的权值参数和选路准则参数存在多条等值路由，则在其中任意确定一条，对等值路由的选择规则没有特定的约束。

步骤4：将前端需求路由、当前链路和后端需求路由依次拼接为一条路径，这条路径流量等于当前链路上的业务流量；

步骤5：在业务流量分布表中，针对上述生成路径上的每个弧更新其业务流量；

更新公式为：新的业务流量＝当前业务流量-当前链路的业务流量；

表项更新后，在业务流量分布表中清除所有业务流量为0的表项(弧)，然后转入步骤2，重复执行上述操作，直到当前链路为空为止。

下面以图4所示，两个网络节点N1至N6之间23个单位业务流量的单向业务所形成的如下表所示的业务流量分布作为输入，以输出单向业务路由为例，其初始化的业务流量分布表如下表一：

NO.	(X，Y)	f(X，Y)
			1	N1，N2	15
2	N1，N3	8
			3	N2，N4	6
4	N2，N6	9
			5	N3，N4	8
6	N4，N5	4
			7	N4，N6	10
8	N5，N6	4

上表中“No.”字段是对弧的标识编号；“(x，y)”字段表示以x为始端、y为终端的弧；“f(x，y)”字段表示业务需求在弧(x，y)上形成的业务流量。

假设在本实施例中对业务路由方案的需求是尽可能生成业务流量小、条数少的路径路由。

根据这个需求，确定本实施例在选择权值参数时满足：选择弧上业务流量作为该弧的权值，随着每一次业务流量分布表内容的更新，权值参数也随之更新，即根据更新后的业务流量分布表重新确定权值参数；其选路准则满足：采用“加权最短路由”作为前、后端需求的选路准则。

执行第一次操作，获得第一条路径的过程参照图5：

在上表一中找到最小的、非零业务流量为4对应的(N4，N5)或(N5，N6)做为当前链路，本实施例选择(N4，N5)作为当前链路，生成从源节点N1到当前链路始端N4的前端需求及从当前链路终端N5至宿节点N6的后端需求，为前、后端需求选择加权最短路由，得到前端需求的路由为：N1→N3→N4，路由的加权长度为16；后端需求的路由为N5→N6，路由的加权长度为4；将所述得到的前端需求路由、当前链路和后端路由依次拼接为一条路径，该路径路由为：N1→N3→N4→N5→N6，路径流量为4，其中，N1→N3→N4为前端需求路由，N4→N5为当前链路，N5→N6为后端需求路由。更新业务流量分布表：

f(N1，N3)＝8-4＝4，f(N3，N4)＝8-4＝4，

f(N4，N5)＝4-4＝0，f(N5，N6)＝4-4＝0.

根据上述操作，删除(N4，N5)和(N5，N6)两个表项，更新后的业务流量分布如下表二所示：

NO.	(X，Y)	F(X，Y)
			1	N1，N2	15
2	N1，N3	4
			3	N2，N4	6
4	N2，N6	9

5	N3，N4	4
7	N4，N6	10

由上述第一次操作过程可知，当前链路(N4，N5)上4个单位业务流量全部从N1经前端需求路由(N1→N3→N4)注入N4，并且从N5经后端需求路由(N5→N6)注入N6。

执行第二次操作，获得第二条路径的过程，参照图6：

在上表二中找到最小的，非零业务流量为4对应的(N1，N3)做为当前链路，当前链路的始端N1与业务源节点N1重合，所以，前端需求为空；生成从当前链路终端N3至宿节点N6的后端需求。为所述前、后端需求选择加权最短路由，得到前端需求空；后端需求的路由为N3→N4→N6，路由的加权长度为14；将所述得到的前端需求路由、当前链路和后端路由依次拼接为一条路径，该路径路由为：N1→N3→N4→N6，路径流量为4。更新业务流量分布表：

f(N1，N3)＝4-4＝0，f(N3，N4)＝4-4＝0，

f(N4，N6)＝10-4＝6.

根据上述操作，删除(N1，N3)和(N3，N4)两个表项，更新后的业务流量分布如下表三所示：

NO.	(X，Y)	F(X，Y)
			1	N1，N2	15
			3	N2，N4	6
4	N2，N6	9

7	N4，N6	6

由上述第二次操作过程可知，当前链路(N1，N3)上的4个单位的业务流量全部从N3经后端需求路由(N3→N4→N6)注入N6。

执行第三次操作，获得第三条路径的过程，参照图7：

在上表三中找到最小的，非零业务流量为6对应的(N2，N4)做为当前链路，从业务源节点N1到当前链路的始端N2的前端需求，以及从当前链路终端N4至宿节点N6为后端需求。为所述前、后端需求选择加权最短路由，得到前端需求的路由为N1→N2，路由的加权长度为1 5；后端需求的路由为N4→N6，路由的加权长度为6；将所述得到的前端需求路由、当前链路和后端路由依次拼接为一条路径，该路径路由为：N1→N2→N4→N6，路径流量为6。更新业务流量分布表：

f(N1，N2)＝15-6＝9，f(N2，N4)＝6-6＝0，

f(N4，N6)＝6-6＝0.

根据上述操作，删除(N2，N4)和(N4，N6)两个表项，更新后的业务流量分布如下表四所示：

NO.	(X，Y)	F(X，Y)
			1	N1，N2	9
4	N2，N6	9

由上述第三次操作过程可知，当前链路(N2，N4)上的6个单位的业务流量全部从N1经前端需求路由(N1→N2)，注入N2，再从N4经后端需求路由(N4→N6)注入N6。

执行第四次操作，获得第四条路径的过程，参照图8：

在上表四中找到最小的，非零业务流量为9对应的(N1，N2)做为当前链路，前端需求为空，生成从当前链路终端N2至宿节点N6的后端需求。为所述前、后端需求选择加权最短路由，得到前端需求的路由为空；后端需求的路由N2→N6，路由的加权长度为9；将所述得到的前端需求路由、当前链路和后端路由依次拼接为一条路径，该路径路由为：N1→N2→N6，路径流量为9。更新业务流量分布表：

f(N1，N2)＝9-9＝0，f(N2，N6)＝9-9＝0。

根据上述操作，删除(N1，N2)和(N2，N6)两个表项。

由上述第四次操作过程可知，当前链路(N1，N2)上9个单位的业务流量从N2经后端需求路由(N2→N6)注入N6。

再次重复执行上述操作，由于无法找到当前链路，则操作过程结束，也就是针对表一的业务流量分布，经过四次操作过程可确定业务路由即上述产生的第一、二、三和四条路径的集合，其中各网络节点上的业务流量分配如上所述。

本发明所述方案同样适用于如下情况：

1)两节点之间路由一致、业务量对称的双向业务；

即正、反向业务量相等、路由一致的业务。在这种情况下，可应用本方案处理一个方向上(即单向)流量分布，获得单向业务路由，这个结果同样也适用于相反方向业务的情况，仅路由方向相反而已。

2)两节点之间路由不一致或业务量不对称的双向业务；

对于这类业务，可将其拆分成两条相应的单向业务后，分别应用本方案获得业务路由。

3)多点到多点的业务：

对于这类业务，可将其拆分成多条两点间业务后，分别应用本方案。

综上所述，本发明通过将业务流量分布信息自动转换为与之对应的业务路由方案，并且提供了可调节的链路权值参数和选路准则参数，通过调节链路权值参数和选路准则参数，可以使本发明所生成的业务路由方案能够满足不同的应用需求。

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 (12)

1、一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，包括：

A、根据业务流量分布信息确定当前链路；

B、根据所述当前链路确定前端需求及后端需求，并根据链路权值和选路优化准则分别为所述前端需求、后端需求选择一条路由；

C、将上述获得的前端需求路由、当前链路、后端需求路由依次连接成一条路径，确定所述路径的流量为当前链路的业务流量；

D、更新业务流量分布信息中的所述路径上的每一条链路的业务流量；

重复执行上述步骤，生成与业务流量对应的所有路径的业务路由。

2、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述业务流量分布信息中没有流量环路，且满足源节点上的节点净流量等于业务量，宿节点上的节点净流量等于业务量的相反数，其他节点的净流量为零的节点净流量守恒规则。

3、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述步骤A中确定当前链路的方法包括：

在业务流量分布信息中选择一条非零业务流量最小的单向传输链路作为当前链路。

4、如权利要求3所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，当存在多条所述最小非零业务流量的单向的传输链路时，按照表项标号排序或单向的传输链路名称排序或随机选择任意一条。

5、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述步骤B中根据所述当前链路确定前端需求及后端需求的方法包括：

确定从业务的源节点至当前链路的始端的单向业务需求为前端需求；如果当前链路始端与业务源节点相同，则前端需求为空，相应的前端需求路由为空；

确定当前链路的终端至业务的宿节点的单向业务需求，为后端需求；如果当前链路终端与业务宿节点相同，则后端需求为空，相应的后端需求路由为空。

6、如权利要求1或5所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述为前端需求、后端需求选择路由的方法包括：

为前后端需求的单向传输链路指定权值，根据加权最短路由或加权最长路由来进行选择。

7、如权利要求6所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述为单向传输链路指定权值的方法包括：

指定业务流量分布中的所有单向的传输链路的权值相同；或，

指定业务流量分布中所有单向的传输链路的权值为其上的业务流量。

8、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，所述步骤D具体为：

新业务流量等于当前业务流量减去当前链路的业务流量。

9、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，当应用于两个网络节点之间的路由一致，业务量对称的双项业务时，所述方法进一步包括：

任意选择一个方向的业务流量分布，获得单向业务路由，另一方向的业务路由方向相反。

10、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，当应用于两个节点之间路由不一致或业务量不对称的双项业务时，所述方法进一步包括：

将所述业务拆分成两条相应的单向业务。

11、如权利要求9或10所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，当应用于多点到多点的业务时，所述方法进一步包括：

将所述业务拆分成多条两个节点间业务。

12、如权利要求1所述的一种基于光网络业务流量生成业务路由的方法，其特征在于，重复执行所述步骤A、B、C和D，直到根据当前业务流量分布信息无法确定出当前链路时，则确认生成与业务流量对应的所有路径的业务路由。

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