CN1984038A

CN1984038A - 一种级联管理系统以及端到端路由选择方法

Info

Publication number: CN1984038A
Application number: CNA2006100602571A
Authority: CN
Inventors: 张立岩; 程韶军
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: CN1984038B

Abstract

一种级联管理系统以及端到端路由选择方法，设置若干网络管理系统(NMS)及级联网络管理系统(CNMS)，NMS用于管理一个子网，CNMS通过NMS管理一个网络；所述方法包括如下步骤：A、由CNMS确定公有节点的分布，并下发计算请求给各NMS；B、各NMS计算自己子网内的公有节点间最短距离矩阵；C、CNMS汇总各NMS返回的最短距离矩阵，形成全网等效图，并计算全网等效图上起点和终点间的最短距离和等效最短路由；D、各NMS计算属于本子网内相邻节点等效连接对应的实际最短路由。该方法可以大大减少上下层网管系统间数据传输的开销，并且由于k个子网构造距离矩阵的操作可以并行，该方法还节省计算时间。

Description

一种级联管理系统以及端到端路由选择方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种级联管理系统以及端到端路由选择方法。

背景技术

在通讯系统中，包括电信网络管理系统、地理信息导航系统等，许多系统需要根据已有的数据源计算端到端的路由信息，用于生成一条最经济的路径。当这个系统中的规模达到一定程度，可能一个独立的系统无法管理庞大的数据量，或者由于管理区域划分、系统负荷等问题需要把系统划分成若干子网来管理，而且还要有一个全局统一的管理系统。这时，级联的管理系统是一个比较合理的解决方案，其中，网络管理系统(NMS)只能看到本子网内的节点和连接，可以计算和生成网络内所有节点间的最短路径；级联网络管理系统(CNMS)作为上层网络管理系统，管理几个下层网络管理系统，下层网络管理系统可以是NMS，也可以是CNMS，作为上层网络管理系统的CNMS可以计算跨下层子网的路径。当采用级联系统的时候，每个管理系统都可能带有自己的客户端，用于本管理域内的数据更新和路由计算。管理系统往往把每两个节点之间的连接开销转换成节点间的边长，那么生成最经济的路径的方法就转换成了图论中的最短路由算法。

现有的集中式最短路由计算方法是图论中的Dijkstra算法，这个算法是广度优先的有向图最短路由算法，可以搜索出有向图中指定节点到所有其它节点的最短距离，并且可以给出指定节点到所有其它节点的最短路径，Dijkstra算法的时间复杂度为0(n²)。对于级联的管理系统，如果中心管理系统使用Dijkstra算法生成最经济路径，要求上层管理系统具有所管网络的所有拓扑数据，并处理所有的路径生成请求，可能成为系统的瓶颈。更大的问题是对于一个可变的网络，拓扑数据要动态生成，而且是不断变化的。比如一个传送网络管理系统，由于业务调度，导致节点之间的可用时隙变化，创建新的路径时，对应的服务层路径拓扑会改变。这就要求上层管理系统与下层管理系统之间具有实时可靠的数据同步能力。尤其是下层管理系统有独立的客户端，可独立改变数据的时候。在这种情况下，上层管理系统直接使用Dijkstra算法会导致整个系统在数据同步上设计复杂，并花费较大的开销，造成实际系统中CNMs和NMS之间的信息传输开销往往大于计算路由的开销。

发明内容

本发明提供一种级联管理系统以及在级联管理系统中生成最经济路径的方法，该方法不需要在上层管理系统保存整个网络的拓扑数据，可以大大减少上下层网络管理系统之间数据传输的开销。

本发明的技术方案为：

一种端到端路由选择方法，设置一个或多个网络管理系统及一级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，所述级联网络管理系统通过所述的网络管理系统管理一个网络；所述方法包括如下步骤：

A、由级联网络管理系统确定下层网络的公有节点，并下发计算请求给各网络管理系统；

B、各网络管理系统接收到所述计算请求后，计算各自所管理的子网内的公有节点间最短距离，形成子网内公有节点间最短距离矩阵；

C、所述级联网络管理系统构建所管理的网络各公有节点间距离矩阵，形成全网等效图，并计算所述全网等效图上起点和终点间的最短距离和选择等效最短路由；

D、所述各网络管理系统选择属于本子网内相邻节点等效连接对应的实际最短路由。

所述的方法，其中：所述公有节点包括：起点和终点，以及各子网的边界节点和不属于任何子网的节点。

所述的方法，其中：所述的步骤A包括如下处理：由级联网络管理系统确定下层网络公有节点的分布，并将公有节点信息下发给各网络管理系统。

所述的方法，其中：所述步骤C包括如下处理：所述级联网络管理系统汇总各网络管理系统返回的子网内公有节点间最短距离矩阵、不属于任何子网的节点、链路和网间连接，构建所管理的网络各公有节点间距离矩阵，形成全网等效图。

所述的方法，其中：所述的步骤D包括如下具体步骤：

D1、遍历所述等效最短路由中的每段连接，级联网络管理系统将等效最短路由上属于同一子网的相邻节点连接下发给所述网络管理系统；

D2、所述网络管理系统计算子网内等效连接对应的实际最短路由。

一种级联管理系统，包括一个或多个网络管理系统和一个级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，计算和生成子网内所有节点间的最短路径；所述级联网络管理系统与所述各网络管理系统通讯连接，通过其子网的所述网络管理系统管理一个网络。

所述的系统，其中：所述级联网络管理系统和网络管理系统可以分布在不同计算机上。

所述的系统，其中：所述级联网络管理系统和网络管理系统为设置在同一计算机上的两个子系统。

一种端到端路由选择方法，设置多个网络管理系统及多个级联网络管理系统，所述方法包括如下步骤：

A、由首层级联网络管理系统确定第二层网络的公有节点，并下发含有选定的公有节点信息的第一计算请求给第二层网络管理系统和第二层级联网络管理系统；

B、第二层网络管理系统和第二层级联网络管理系统接收到所述第一计算请求后，计算各自所管理的网络内公有节点间最短距离，形成各网络内公有节点间最短距离矩阵，并返给首层级联网络管理系统；

C、首层级联网络管理系统构建所管理的网络各公有节点间距离矩阵，形成第一全网等效图，并计算所述第一全网等效图上起点和终点间的最短距离和选择等效最短路由；

D、遍历所述等效最短路由中的每段连接，首层级联网络管理系统将等效最短路由上属于同一子网的相邻节点连接下发给第二层网络管理系统或第二层级连网络管理系统，由第二层网络管理系统和第二层级连网络管理系统计算属于本子网内相邻节点等效连接对应的实际最短路由。

所述的方法，其中：步骤B所述的第二层级联网络管理系统构建所管理网络内公有节点间最短距离矩阵包括如下具体步骤：

B1、第二层级联网络管理系统确定其管理网络范围内的公有节点集，然后向直属第三层网络管理系统下发第二计算请求，所述第二计算请求含有第三层各网络管理系统管理的公有节点信息；

B2、第三层各网络管理系统接收到所述第二计算请求后，计算各自所管理的子网内的公有节点间最短距离，形成子网内公有节点间最短距离矩阵返给第二层级联网络管理系统；

B3、第二层级联网络管理系统构建所管理的网络各公有节点间距离矩阵，形成第二全网等效图；

B4、第二层级联网络管理系统依据所述第二全网等效图计算所述第一层级连网络管理系统下发请求的公有节点间最短距离矩阵，并返回给第一层级连网络管理系统。

所述的方法，其中：所述步骤1所述的公有节点集包括：第一层级连网络管理系统下发请求的公有节点，第三层各网络管理系统的边界节点，以及不属于任何第三层网络管理系统管理的节点。

一种级联管理系统，包括多个网络管理系统以及多个级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，计算和生成子网内所有节点间的最短路径；首层级联网络管理系统分别与各第二层网络管理系统以及第二层级联网络管理系统通讯连接；所述第二层级联网络管理系统与各第三层网络管理系统以及第三层级联网络管理系统通讯连接；依此类推，直至第N层级联网络管理系统与直属N+1层的所述各网络管理系统通讯连接为止。

本发明的有益效果为：本发明所采用的方法由于不要求上层CNMS知道子网内的细节，不需要在CNMS和NMS之间传递整个子网的信息，仅需要传递公有节点间的距离矩阵，从而大大减少数据传输的开销。同时由于每个子网都有自己的NMS，k个子网构造距离矩阵的操作可以并行，若适当划分子网，使公共节点数m远小于子网内总节点数n，且公共节点数m小于子网数k²，则该方法还节省计算时间。

附图说明

图1为本发明级联网络管理系统示意图；

图2为本发明子网示例图；

图3为本发明方法流程图；

图4为本发明子网的等效图；

图5为本发明全网等效图；

图6为本发明CNMS计算出的等效路由示意图；

图7为本发明最终的实际路由示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明系统如图1所示，设置若干NMS及CNMS，NMS用于管理一个子网，计算和生成子网内所有节点间的最短路径；CNMS是网络管理系统(NMS)的一种，与一个或多个直属下层NMS通讯连接，例如CNMS2与直属下层的NMS2、NMS3通讯，CNMS通过其子网的NMS管理一个网络；CNMS和NMS之间可以部署在不同计算机上，也可能是同一台计算机上的两个子系统。当一个网络划分成若干子网后，每个子网中的与子网外节点有直接连接的节点叫做子网的边界节点；两端的节点属于不同子网的连接叫做网间连接，很明显，网间连接的端点都是子网的边界节点；我们把所要选择的端到端路由的起点、终点、各子网的边界节点和不属于任何子网的节点的并集，统称为公有节点。

采用本发明的端到端路由选择方法，不需要在上层管理系统保存整个网络的拓扑数据，也不需要上下层管理系统之间做大量的数据同步。所述方法通过级联的管理系统计算拓扑网络节点间最短路由，先由一个或多个下层管理系统并行计算自己子拓扑各公有节点间最短距离，上层管理系统根据下层管理系统的计算结果计算整个拓扑网络的等效最短路由，再由下层管理系统计算子拓扑内实际的最短路由。

假定有一个网络，它被划分成如图2所示的k个子网，以及一些不属于任何子网的节点和链路，每条链路都有各自的长度。这个网络由一个级联网络管理系统(CNMS)管理，每个子网由一个网络管理系统(NMS)管理。现在指定这个网络内的任意两个节点A和Z，要生成从A到Z之间的最短路由。采用本发明所述方法流程如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤1、首先由CNMS根据直属下层NMS所管理的子网间的连接情况来确定公有节点，公有节点包括：选择最短路由的起点、终点、不属于任何下层NMS的节点、各直属下层NMS的边界节点；并且CNMS将计算请求下发给直属下层所有的NMS，计算请求中包括选定的公有节点信息。

步骤2、各子网的NMS收到计算请求后，依据所管子网内的节点和连接，采用任何高效算法计算该子网内所有公有节点之间的最短距离，例如，采用用Dijkstra算法，形成一个子网内公有节点最短距离矩阵，并将其返回给CNMS。例如依据图2，计算出来的子网内公有节点最短距离矩阵见下表：

有了这个子网内公有节点最短距离矩阵，相当于对图2所示子网构造了一个如图4所示的子网等效图，这个等效图上只有公有节点，节点间具有连接，连接的边长等于NMS计算出的节点间的最短距离，这种连接叫做子网内等效连接。

步骤3、CNMs把所有子网内公有节点最短距离矩阵汇总在一起，加上不属于任何子网的节点、链路和网间连接，就得到全网各公有节点间的距离矩阵，相当于形成了一个全网的等效图，参见图5，全网等效图的节点数就是公有节点数。

步骤4、CNMS基于全网公有节点间距离矩阵，即在全网等效图上计算A到Z的最短路由(如采用Dijkstra算法)，可以得到一条仅包括公有节点的等效最短路由，如图6中带箭头的粗线所示。

步骤5、遍历CNMS选择出来的等效最短路由中的每段连接，若两个相邻节点之间的连接是某子网内等效连接，CNMS将这段连接下发给管理这个子网的NMS；由管理这个子网的NMS计算和提供这个子网内这两个节点间实际最短路由，并且用这段实际最短路由替换等效连接。这样得到的路由就是全网范围内从A到Z的最短路由，如图7中虚线所示的路由。

该方法可以应用于多层级联的管理系统。系统包括多个NMS以及多个CNMS；首层CNMS1分别与第二层NMS以及第二层CNMS进行通讯；第二层CNMS与各第三层NMS和第三层CNMS进行通讯；依此类推，第N层级联网络管理系统与直属N+1层的所述各网络管理系统通讯。如图1所示，本实施例为两层级连管理系统，上层CNMS1管理直属下层CNMS2和NMS1，下层CNMS2管理直属的NMS2和NMS3；端到端路由选择方法依此类推如下：

1、由上层CNMS1确定直属下层网络的公有节点，并下发含有选定的公有节点信息的计算请求给直属下层的各NMS(NMS1)和下层CNMS2；

2、直属下层各NMS和CNMS2接收到计算请求后，计算自己所管理的网络内的公有节点间最短距离，形成各下属网络内公有节点最短距离矩阵；其中NMS采用与单个级联的管理系统步骤2相同的方法；而下层CNMS2采用以下步骤：

2.1、CNMS2确定它所管理网络范围内的公有节点集UCNMS2，UCNMS2包括：上层CNMS1下发来的公有节点、不属于CNMS2直属任何下层NMS管理的节点、以及各直属下层NMS的边界节点，然后CNMS2向各直属下层NMS下发计算请求，该请求包括该NMS管理的公有节点；

2.2、CNMS2直属各子网的NMS依据子网内的节点和连接，采用任何高效算法计算CNMS2请求的子网内公有节点间最短距离矩阵，并返回给CNMS2；

2.3、CNMS2汇总各下层NMS返回的公有节点间最短距离矩阵，加上不属于任何下层NMS管理的节点、链路和网间连接，就得到所管子网的公有节点集UCNMS2间的距离矩阵，相当于形成了本子网的等效图；

2.4、CNMS2根据UCNMS2间的等效距离矩阵，采用任何高效算法计算CNMS请求的本网络内公有节点间最短距离矩阵并返回给CNMS1。

3、CNMS1把直属下属的所有子网CNMS2和NMS1内公有节点距离矩阵汇总在一起，加上不属于任何子网的节点、链路和网间连接，就得到所管理网络各公有节点间的距离矩阵，相当于形成了一个全网的等效图。

4、CNM1S基于全网公有节点间距离矩阵，即在全网等效图上计算起点到终点的最短距离(如采用Dijkstra算法)，可以得到一条仅包括公有节点的等效最短路由。

5、遍历CNMS1选择出来的等效最短路由中的每段连接，若两个相邻节点之间的连接是某子网内等效连接，CNM1S将这段连接下发给管理这个子网的NMS1或CNMS2；由管理这个子网的NMS1和CNMS2计算和提供这个子网内这两个节点间实际最短路由，并且用这段实际最短路由替换等效连接，这样得到的路由就是全网范围内从A到Z的最短路由。由于CNMS2是级连网络管理系统，为了得到其直属下层子网1和子网2内对应等效连接的最短路由，需要在CNMS2内再执行单个级联网络管理系统的步骤1～5，即可得到对应等效连接的最短路由。

该方法可以大大减少上下层网管系统间数据传输的开销。同时由于每个子网都有自己的NMS，k个子网构造距离矩阵的操作可以并行，在计算的时间复杂度上，如果子网划分合理，也可以节省计算时间。可以按简单情况估算一下：假定整个网络划分成k个子网，每个子网有n个节点，其中m个公有节点，整个网络有N＝k*n个节点，k*m个公有节点，没有不属于任何子网的节点。传统的集中计算的Dijkstra算法计算两点间路由的时间复杂度是0(N²)，即0((k*n)²)。此方法中中最耗时的步骤是步骤2和步骤4。如果使用Dijkstra算法，步骤2求出子网内距离矩阵的时间复杂度是0(m*n²)，由于每个子网都有自己的NMS，k个子网构造距离矩阵的操作可以并行；步骤4的时间复杂度是0((k*m)²)。若适当划分子网，使m＜＜n，且m＜k²，则该算法会节省总共的计算时间。此方法基于整个网络划分成了多个子网，而每个子网内的公有节点数m远小于子网内的所有节点数n。对于高连通度的网络，不论如何划分，大多数的节点是公有节点，该方法会消耗更多的计算时间。而对于一般的电信传送网络来说，出于成本考虑，是不太可能建立全连通或者高连通度的网络的，更多的是环网和网孔型的MESH网，子网划分就容易达到此方法的假定。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种端到端路由选择方法，设置一个或多个网络管理系统及一级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，所述级联网络管理系统通过所述的网络管理系统管理一个网络；所述方法包括如下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述公有节点包括：起点和终点，以及各子网的边界节点和不属于任何子网的节点。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤A包括如下处理：由级联网络管理系统确定下层网络公有节点的分布，并将公有节点信息下发给各网络管理系统。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤C包括如下处理：所述级联网络管理系统汇总各网络管理系统返回的子网内公有节点间最短距离矩阵、不属于任何子网的节点、链路和网间连接，构建所管理的网络各公有节点间距离矩阵，形成全网等效图。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤D包括如下具体步骤：

6、一种级联管理系统，其特征在于：包括一个或多个网络管理系统和一个级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，计算和生成子网内所有节点间的最短路径；所述级联网络管理系统与所述各网络管理系统通讯连接，通过其子网的所述网络管理系统管理一个网络。

7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述级联网络管理系统和网络管理系统可以分布在不同计算机上。

8、根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述级联网络管理系统和网络管理系统为设置在同一计算机上的两个子系统。

9、一种端到端路由选择方法，设置多个网络管理系统及多个级联网络管理系统，所述方法包括如下步骤：

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤B所述的第二层级联网络管理系统构建所管理网络内公有节点间最短距离矩阵包括如下具体步骤：

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述步骤1所述的公有节点集包括：第一层级连网络管理系统下发请求的公有节点，第三层各网络管理系统的边界节点，以及不属于任何第三层网络管理系统管理的节点。

12、一种级联管理系统，其特征在于：包括多个网络管理系统以及多个级联网络管理系统，所述网络管理系统用于管理一个子网，计算和生成子网内所有节点间的最短路径；首层级联网络管理系统分别与各第二层网络管理系统以及第二层级联网络管理系统通讯连接；所述第二层级联网络管理系统与各第三层网络管理系统以及第三层级联网络管理系统通讯连接；依此类推，直至第N层级联网络管理系统与直属N+1层的所述各网络管理系统通讯连接为止。