CN1969508A

CN1969508A - 用于通信网络中电路重新路由选择的策略的选择的方法以及使用所述方法的网络

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Publication number: CN1969508A
Application number: CNA2005800079296A
Authority: CN
Inventors: G·菲阿施; F·拉泽里; P·塞萨里戈
Original assignee: Ericsson AB
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: WO2005069555A1; JP2007524292A; US7990876B2; JP4607903B2; US20110069703A1; CN100574270C; ITMI20040052A1; EP1741244A1

Abstract

描述一种方法，它用于在通信网络中标识其中电路移动步骤的顺序，以便从初始路由选择到可行的目标路由选择一次一个地移动电路来进行改变，其中在该初始路由选择中某个数量的服务需求被满足，以及在可行的目标路由选择中相同的服务需求被满足，而且可行的目标路由选择更好地利用网络资源并被标识为最接近或标识新的预先确定的期望的目标路由选择的一个路由选择。根据该方法，其步骤由如下组成：针对仍要处理的每个需求计算减少与期望的目标路由选择中满足相同需求的电路的成本差的替换电路，从所有计算的替代电路中选择具有较小成本的一个并替代它，将对应需求标记为已处理，并从头开始重复所述步骤，直到所有需求都被处理为止。然后使用替代这些电路的顺序作为移动电路进行网络的重新路由选择的步骤的顺序。

Description

用于通信网络中电路重新路由选择的策略的选择的方法以及使用所述方法的网络

本发明涉及用于选择网络中电路的重新路由选择的策略的方法。

当传输网络上需要连接性服务时，通过基于多种参数选择的最优标准来分配网络资源。

资源的分配通常称为“电路路由选择”。

虽然在资源的分配中，需要最优方案以在数据传输网络中提供所需的服务(主要根据频带占用，而且也参考其他参数)，但是长期来看，出于各种原因，这些资源趋向于以或多或少无效率的方式被使用。换言之，在网络有效期期间，许多可变环境可能改变选择的参数，由此该路由选择不再是最优的或最坏情况下可能变得不再可被接受。使计算时路由选择不再让人满意的原因示例可能是各种各样的，如：

-首先分配一些电路，以及因为此原因，在余下的资源上，其他后续电路不一定是以最优方式路由选择的，然后取消第一系列的电路，以便余下资源上的非最优电路可以有空间来改进。在更复杂的方式中，这在使网络长时间工作时会定期发生。

-在路由了许多电路之后安装新网络资源(节点和光纤)，以及还可能使用可用的资源改进了这些电路；

-出于维护的原因，需要释放一些资源；以及

-开发了新路由选择算法，同时通过不同标准优化它们。

条件上的更改可能需要重新路由选择大量的电路。

现在整体地重新路由选择电路的最简单的答案是取消每个配置，从零开始重新配置网络。遗憾的是，这种过程意味着大量电路长期不可用。而且还有一个不容忽视的风险，在重新路由选择步骤期间某些问题可能出错，以及在此情况中不可预测的不可用状况可能涉及许多电路。

在某种意义上来说，这与存储在硬盘上的文件存在相同的问题；在某个时间之后硬盘上的文件往往变得糟糕的碎片化，以及为了返回到较佳效率，需要碎片整理操作，它可能很长时间且并非无风险。

在电信网络中的碎片整理可能要比在硬盘上的实现困难，因为网络为大量客户传输重要的服务，而他们不会接收碎片整理期间业务的中断。

该问题的一个解决方案是一次移动一个电路，由此使风险和网络中的不可用周期最小化。虽然在理论上已经提出，但是实际应用此解决方案的问题仍未解决，因为理论上新计算的路由选择无法总是在现实中获得。实际上，分配的电路可能彼此隔绝，且没有留下足够的空间来处理。在此情况中，可能像在纸牌游戏中一样有一些移动顺序能够完成正确的移动，但是问题在于标识它们。在最坏的情况中，还可能发生如下情况，可能没有任何顺序能够按计算的精确完成新的路由选择。

本发明的一般目的在于通过使如下方法可供使用来弥补上述缺点：将网络上的资源和服务分配与期望的新分配比较，估算期望的分配的可行性，计算最接近一个期望的分配的可行分配并重新组织新的路由选择，其中该新的路由选择计算为按能够一次一个地移动电路以限制风险并使通信量中断最小化的次序来安排它们。换言之，在给定旧的和新的路由选择的情况下，本发明的目的是提出一种用于找出最接近新的路由选择的可行路由选择并且找出从旧的路由选择到新的可行路由选择一次移动一个电路的可行次序的过程。

但是本发明不是解决如何计算期望的路由选择(仍可以通过任何熟知的方法来计算它)并且假定期望的新路由选择是已经知道的并通过任何标准计算的或甚至人工设计的。

本发明非常适用于使用与SDH网络的熟知的50毫秒SNCP相似的保护图的网络。在此情况中，实际每个电路由于移动所导致的不可用时间仅等于保护电路干预时间。

依据此目的，尝试根据本发明提出一种方法，用于为网络的重新路由选择而标识通信网络中的电路移动步骤的顺序，以便从初始路由选择到可行的目标路由选择一次一个电路地移动来进行改变，其中初始路由选择由满足相应需求R_i(其中i＝1、…、n)的一系列n个电路CA_i组成，并且可行目标路由选择由仍旧满足需求R_i的新的一系列电路CI_i组成，可行目标路由选择被标识为最接近或标识期望的目标路由选择的路由选择，并且期望的目标路由选择由仍旧满足需求R_i(其中i＝1、…、n)的一系列n个电路CT_i组成，其中该方法包括如下步骤，从设为等于初始路由选择的可行路由选择开始：

(a)针对仍要处理的每个需求R_i，计算将减少与电路CT_i的成本差的替代电路CI_i，其中电路CT_i满足需求R_i且在期望的目标路由选择中；

(b)从按步骤(a)计算的所有替代电路CI_i中，选择具有最小成本的一个，并以它替代当前可行路由选择中满足对应需求R_i的电路；

(c)将被替代的电路CI_i所满足的对应需求R_i标记为已处理；

(d)重复步骤(a)至(c)直到所有需求R_i都已经被处理为止；以及

(e)取可行的路由选择中的电路被替代直到实现可行的目标路由选择为止的顺序作为网络的重新路由选择步骤的顺序。

为了阐明本发明创新原理及其较之现有技术的优点的解释，下文借助附图通过应用所述原理的非限定性示例来描述一种可能实施例。在这些附图中：

图1示出应用本发明方法的网络重新路由选择过程的整体示意图；

图2示出本发明方法的流程图；以及

图3至8示出应用于简单网络的示例的方法步骤。

参考附图，图1以示意图形式示出网络重新路由选择过程的整体示意图。当期望重新路由选择(关于该点的决策超出本发明目的的范围)时，网络的“网络管理系统”或“控制计划”向网络模拟器发送“网络配置”更新和“实际路由选择”、即此时网络中正在使用的路由选择。如果需要的话，操作员提供的其他输入参数(“param”)也到达模拟器。通过不作详细描述的熟知方法和过程，模拟器计算“目标路由选择”，即期望根据预定的参数优化网络的路由选择。

在这一点上，应用本发明的方法，从实际路由选择和期望的路由选择开始，提供最接近期望的目标路由选择的可行目标路由选择(FTR)以及能够通过一次移动一个电路来实现的重新路由选择顺序。

根据另一个示意图，由此从实际路由选择开始并达到可行的目标路由选择定义了路由选择的顺序，其中该顺序中的每个路由选择因一个电路而区别于其前后的路由选择。

如果需要的话，在操作员接受了新的网络配置之后，将该重新路由选择顺序发送给将实施它以实现网络的安全重新路由选择的网络管理员。

根据本发明的方法允许首先获取最可行的一系列路由选择电路，即获取利用可用资源可能获取的期望的目标路由选择(如果可能的话)或最接近的目标路由选择。该方法还允许获取替代这些电路的最佳次序，即允许分配上述一系列电路同时避免冲突的次序。

为了能够定义满足相同要求的两个电路中哪个更好，使用电路的“成本”定义。根据本领域技术人员熟知的表示，可以通过具有经链路连接到一起的节点的图形来表示网络。每条链路与定义使用该链路的成本的参数相关联。不对这些参数作详细描述，因为它们依赖于期望施加的路由选择标准而不依赖于可以应用于上述任何路由选择标准的本发明的方法。

还应该考虑的是，将成本参数指定给表示网络的图形的链路是本领域技术人员熟知的过程，因此无需进一步解释。这里为了简明起见所作的唯一假定是，选择的路由选择算法(无论是什么)将使用对每个特定路由选择电路指定一个成本的成本函数。例如，如果照常将成本赋予每个链路，则电路的成本可以是遍历链路的成本之和。

因为要求网络满足一系列服务，所以还定义通信量矩阵。如本领域技术人员所熟知的，该矩阵是一系列需求R_i，它们指示通信量的源、目的地和特征。为了简明起见，在该过程中将该通信量矩阵视为不变的。

满足通信量矩阵的一系列电路称为具有满足需求R_i-th的电路C_i-th的“路由选择”，其中i＝1、…、n。

已经存在于网络上的所有CA_i(i＝1、…、n)电路的序列是“实际路由选择”、即此时网络中正在使用的路由选择。

期望的新路由选择，即“目标路由选择”将具有也满足需求R_i的电路CT_i。如上所述，模拟器根据将不作详细描述的熟知过程离线计算目标路由选择。与现有技术方法不同，可行的目标路由选择无需是这里实际可获得的。

这里将“可行路由选择”定义为满足通信量矩阵且可以利用可用网络资源一次移动一个电路来从实际路由选择(或如下文看到的从另一个可行路由选择)中获得的路由选择。

电路A和B之间的成本差是电路部分A不重叠在电路B上的成本。该成本用于评估一个电路最接近另一个电路的程度。显然该成本总是非负的，且两个相同电路之间的成本差为零。

如果电路B是目标路由选择的一部分并且电路A是可行路由选择的一部分，而且A和B都满足通信量矩阵中的相同需求R_i，则仅考虑A使用而B不使用的资源。对不使用B资源不给予任何折扣。

假定可行路由选择G和目标路由选择，我们将最佳电路定义为在G，i(从“最满足”的初始值，由bs(i，G)简明指定)中提供对需求R_i的最满足的电路，其中该电路同时：

(a)满足需求R_i；

(b)可以与G的所有已存在且与其他需求相关联的电路一起分配；以及

(c)使与最优电路CT_i、即目标路由选择的对应电路的成本差最小化。

可以通过一次将一个电路移动到另一个可行路由选择来获得可行的路由选择。

简言之，根据本发明的方法提出当考虑了所有需求R_i时实现从实际路由选择开始经一系列可行路由选择到目标路由选择并停止的一系列移动。最佳移动的选择，即允许针对特定需求对目标路由选择的最接近的移动，这通过使相关联的电路的成本最小化来实施。

图2示出该方法的一种可能流程图。为了实施该方法，实现一个在另一个中嵌套的两个迭代处理。内迭代找出要修改的最佳电路(即通过移动一个电路至期望的目标路由选择的可行路由选择和另一个可行路由选择之间的最佳过渡)。更详细地来说，内迭代一次移除一个电路，并尝试以目标路由选择中的对应电路替代它。这通过搜索最低成本路径来实现，其中成本是与目标路由选择中的电路的差。以此方式，总是可得到一个解，因为即使在缺乏资源的情况中，在最坏情况下仍可使被移除的电路所用的资源可供使用。所选择的标准将是除了目标路由选择中的电路所使用的那些，使用较小成本的资源的一个。

但是，外迭代一次移动一个电路，并重复内迭代直到处理完所有电路为止。

实施根据该方法的流程图的伪代码可以是如下所示：

初始化

对实际路由选择设置FTR

将通信量矩阵的所有需求标记为未处理

声明一系列的空重新路由选择

交互

重复

计算bs(i，FTR)：在FTR路由选择中，移除满足R_i的电路CI_i，然后针对R_i计算与CT_i具有最小成本差的电路

直到尚未处理的所有R_i需求都被考虑到为止

搜索具有最小成本差bs(i，FTR)-CT_i的需求或一系列需求{R_i}

对于这些需求{R_i}：

-用FTR中的bs(i，FTR)替代CI_i

-从重新路由选择顺序中挂起电路bs(i，FTR)

-将需求R_i标记为已处理

直到将通信量矩阵的所有需求R_i都被标记为已处理为止

结果

FTR是搜索到的可行目标路由选择

开始重新路由选择顺序

一旦在网络模拟器上离线计算了该策略，则将该策略更改(以移动电路的次序和它们的新路由选择的形式)为将执行计算的重新路由选择步骤的常规网络重新路由选择过程。

实质上来说，该方法通过一次一个电路的重新路由选择顺序以及每个电路不多于一个的重新路由选择，产生可行的目标路由选择和用于从实际路由选择开始达到它的移动顺序。

还应该考虑的是，如果所得到的可行的目标路由选择不同于期望的目标路由选择，则通过该方法使用可行的目标路由选择作为新的实际路由选择来进行第二改变，将促使获得更好的结果是可能的，即更接近期望的目标路由选择是可能的。

在可行的目标路由选择与期望的目标路由选择之间的差(所有电路的差之和)是判断该方法的应用对于具有给定实际路由选择的给定网络是否有效的一个重要参数。

在任何情况中，必须注意即使小差值也能够在该方法的后续阶段中产生更重要的改变。

为了更好地阐明根据本发明的方法的概念，下文给出一个简单的操作示例。

假定有如图3中以示意图形式示出的网络的一个网络。端点A-B-C和D-E-F之间的可能连接电路的“空间”是点线图的周界内的空间。

假定通信量矩阵是：

R₁	A-D
R₁	A-D	R₂	B-E
R₃	C-F	R₂	B-E

以及满足该矩阵的实际路由选择是图4所示的。

图5以示意图形式示出向图4的网络中添加新资源X的新情况。因此，优选地更改为通过将满足通信量矩阵的需求R₁、R₂和R₃的电路直线连接所获得的图6所示的更有效率的路由选择。换言之，图6示出目标路由选择。

因此问题在于从图4的情况到图6的情况的更改。

通过应用本发明的方法，移除实际路由选择中满足需求R₁的电路，并搜索与目标电路具有最小成本差的电路。在该示例中看到，此时(图5)唯一可以替代被移除的当前电路A-D的电路与被移除的电路完全相同。换言之，成本差等于被移除的电路A-D的总成本。

然后，移除实际路由选择中满足需求R₂的电路，并搜索与目标电路具有最小成本差的电路。此情况与针对需求R₁所面对的情况完全相同；唯一可以替代当前电路B-E的电路与之完全相同，并且成本差等于被移除的电路B-E的总成本。

最后移除电路R₃。由于X中的新资源，以目标路由选择电路替代实际路由选择电路，而且成本差为零是可能的。将需求R₃标记为“已考虑”，并在重新路由选择列表中插入新的电路C-F。因此要发展的路由选择变成图7的路由选择。

因为需求不是全部标记为已考虑，所以外循环返回到内循环的开始。

内循环从要发展的新路由选择开始，其中将要发展的新路由选择假定为等于具有图7所示的R₃的新电路的路由选择。

因此再次移除图7的路由选择中满足R₁的电路。但是，针对需求R₁的情况仍与先前的情况一样(唯一可以替代当前电路的电路与之完全相同，并且成本差等于被移除的电路的总成本)。

在内循环的下一步骤中，然后在图7的路由选择中移除R₂的电路。由于满足R₃的电路现在是图7的电路，所以以目标路由选择电路替代图7中的路由选择中的R₂的电路，而且成本差为零是可能的。因此将需求R₂标记为“已考虑”，并在重新路由选择列表中插入新的电路B-E。

因此，从假定为等于图8的路由选择的要发展的新路由选择重新开始循环是可能的。

因此再次移除图8的路由选择中满足R₁的电路。现在可以以目标路由选择的电路替代该电路。因此将需求R₁标记为“已考虑”，并在重新路由选择列表中插入新的电路A-D。在此点上，所有需求都已考虑过，因此外循环也终止。

因为已找到的可行目标路由选择与期望的目标路由选择不一定吻合，所以不一定再次使用该方法来尝试进一步改进结果。

在示意图中，将更改为网络的已知重新路由选择例行程序的所计算的重新路由选择列表或顺序将属于如下类型：

-第一：“直线连接”满足R₃的C-F；

-第二：“直线连接”满足R₂的B-E；以及

-第三：“直线连接”满足R₁的A-D。

通过网络的重新路由选择过程更改和执行该列表。

在欠运气的情况中，即可行的目标重新路由选择不与期望的目标重新路由选择吻合，可以有利地提供一些数据来判断是否要应用该重新路由选择顺序。例如，更重要的数据可以是实际路由选择与可行的目标重新路由选择之间的总距离成本(我们可以称为“实际改进”的成本)和可行的目标重新路由选择与期望的目标路由选择之间的总距离成本，我们可以称为“不可获得的改进”的成本。

例如，好的实际改进对于提供实质性的优势是必不可少的。另一方面，与好的“不可获得”的改进组合的不好的实际改进可能像是坏消息，但是尽管如此，稍微实际的改进都可能降低网络不好的状况，并能够在后续步骤中产生更大的改进，因此建议对已经获得的可行的目标路由选择全部同样地再次应用该方法。

有关是否实施的决策应该留给对支持结果的适合归档的模拟器有试验能力的操作员来作出。

现在，显然通过使如下方法可供使用来实现预定的目的，即该方法允许决定要使用的步骤达到和在任何情况下尽可能接近网络中服务干扰最小和风险最小的预定目标路由选择。

如上所述，根据本发明的整个方法允许自由选择不同的优选路由选择算法，仅满足目标成本函数就足够了。以双重方式，该方法允许路由选择算法以受控方式执行重新路由选择大量系列的电路的选择。

自然，通过本文要求的专有权利的范围内的所述原理的非限定性示例给出应用本发明创新原理的实施例的上述说明。

Claims

1.一种方法，用于为通信网络的重新路由选择而标识所述网络中的电路移动步骤的顺序，以便从初始路由选择到可行的目标路由选择一次一个电路地移动来进行改变，其中所述初始路由选择由满足相应需求R_i(其中i＝1、...、n)的一系列n个电路CA_i组成，并且所述可行的目标路由选择由仍旧满足所述需求R_i的新的一系列电路CI_i组成，所述可行的目标路由选择被标识为最接近或标识期望的目标路由选择的路由选择，并且所述期望的目标路由选择由仍满足所述需求R_i(其中i＝1、...、n)的一系列n个电路CT_i组成，其中所述方法包括如下步骤，从设为等于所述初始路由选择的可行的路由选择开始：

(a)针对仍要处理的每个需求R_i，计算会减少与所述电路CT_i的成本差的替代电路CI_i，其中所述电路CT_i满足所述需求R_i且在所述期望的目标路由选择中；

(b)从按步骤(a)计算的所有替代电路CI_i中，选择具有最小成本的一个，并以它替代当前可行的路由选择中满足相应需求R_i的电路；

(c)将替代的电路CI_i满足的相应需求R_i标记为已处理；

(d)重复步骤(a)至(c)直到所有需求R_i都已经被处理为止；以及

(e)取替换所述可行的路由选择中的电路直到实现所述可行的目标路由选择为止的顺序作为所述网络的重新路由选择步骤的顺序。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将两个电路A和B之间的成本差定义为电路A不重叠在电路B上的部分的成本。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于计算所述成本差不对未使用电路B的资源赋予任何折扣。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过定义所述网络中的所述电路的网络的图形的分支的成本之和来给出电路的成本。

5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述网络的模拟器上以离线方式执行步骤(a)至(e)，然后将所述移动步骤的顺序传递给在实际网络上执行它们的网络管理员。

6.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤(d)和(e)之间提供另一个步骤，以基于表示如下项的数据来进行决策：期望的目标路由选择与已经达到的可行的目标路由选择之间的差，以及是否要使用替代所述可行的路由选择中的电路直到达到所述可行的目标路由选择为止的顺序作为所述网络的重新路由选择顺序，否则使用已获得的所述可行的目标路由选择作为初始路由选择再次应用所述方法。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，表示数据包括所述实际路由选择与所述可行的目标路由选择之间的总距离成本和/或所述可行的路由选择与所述期望的目标路由选择之间的总距离成本。

8.一种电信网络，其特征在于，其中实现满足一系列服务需求并且使用根据前述权利要求用于执行重新路由选择的方法的许多电路。