WO2015039554A1 - 一种基于wson网络减少波长连续性限制的方法 - Google Patents

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张炳焱
莫小杰
朱冰
黄晓艳
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    • H04J14/0227—Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
    • H04J14/0254—Optical medium access
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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Definitions

  • the invention relates to the field of WS0N (wavelength automatic switched optical network) network wavelength control technology, in particular to a method for reducing wavelength continuity limitation based on WS0N network.
  • WS0N wavelength automatic switched optical network
  • the WS0N refers especially to the WS0N without wavelength conversion.
  • WS0N is an automatic switching network (AS0N) based on the wavelength division multiplexing (WDM) transport network.
  • AS0N automatic switching network
  • WDM wavelength division multiplexing
  • GPLS General Multi-Protocol Label Switching Protocol
  • PCE Path Computation Unit
  • a route ie, the link and node to pass through
  • RWA Routing and wavelength assignment
  • a connection can be established as long as there is free bandwidth resources on each link.
  • WS0N there are certain limitations. If a wavelength converter is missing in WS0N, to establish an end-to-end wavelength channel, not only do you have idle wavelengths on the passing link, but you must have the same idle wavelength in these links. This wavelength continuity is limited. It is an important limitation in the WS0N lacking a wavelength converter.
  • AS0N's connection blocking rate is an important indicator of network performance and quality of service.
  • W0N network wavelength conversion function
  • the WS0N network reduces the wavelength continuity limitation, reduces the wavelength continuity limitation in the WS0N network without wavelength conversion, reduces the wavelength conflict when establishing the optical channel, and reduces the connection blocking rate.
  • a method for reducing wavelength continuity limitation based on a WS0N network wherein: in a WS0N network, after receiving a request for calculating a route with a specified wavelength, the routing module calculates a path in a conventional manner, and if the calculation is successful, the method is calculated. End; otherwise, the wavelength selection algorithm is performed;
  • the wavelength selection calculation includes two parts: a common wavelength calculation path and a multi-layer calculation calculation path.
  • the common wavelength calculation path is enabled, and if the calculation is successful, the calculation end is completed; when the common wavelength calculation fails, the multi-layer calculation path is enabled. .
  • the specific steps of the shared wavelength calculation path are as follows: whether a shared wavelength is used as a routing constraint, and a shortest path is calculated. If the route calculation is successful, a wave is taken from the shared wavelength as a wave. The adjusted wavelength after wavelength selection.
  • the Dijkstra algorithm checks whether the idle wavelength of the current hop and the idle wavelength of all the forward hops have a common wavelength when determining whether the current hop is available. If there is no shared wavelength, the current hop is not available. use.
  • the specific steps of the multi-layer graph calculation path are: Considering an optical network having W wavelengths as a superposition of W networks having the same physical topology, each having the same physical topology Structured networks use different wavelengths and are unique, On each of the w networks with the same physical topology, the shortest path is preferentially used for pathfinding, and a plurality of shortest paths corresponding to different wavelengths are obtained, and then the paths are compared according to the routing constraints, and the optimal one is the final one. Wavelength path.
  • the method for reducing wavelength continuity limitation based on the WS0N network reduces the wavelength continuity limitation in the WS0N network without wavelength conversion, reduces the wavelength conflict when establishing the optical channel, and reduces the connection blocking rate.
  • Figure 1 Example of a physical topology diagram
  • Figure 2-1 The physical topology when the wavelength is ⁇ ⁇ ⁇ channel is established in the traditional way
  • Figure 2-2 The physical topology when the wavelength is ⁇ 6 optical channel is established in the traditional way
  • Figure 3-1 When the multi-layer graph is calculated , ⁇ 2, ⁇ 3 ⁇ physical topology
  • Figure 3-2 The physical topology of the multi-layer graph when 4 ⁇
  • Figure 3-3 The physical topology of the multi-layer graph when the path is 5 ⁇
  • Figure 3-4 The physical topology of the multi-layer graph 6 ⁇
  • Figure 3-5 The physical topology of the multi-layer graph when it is 7 ⁇ .
  • wavelength routing in WS0N (WS0N without wavelength conversion)
  • the wavelength ⁇ of this calculation path is required to be specified.
  • For a given wavelength for example, assuming ⁇ ⁇ , it is possible to calculate a path failure because it is impossible to find a path in which all wavelengths are idle.
  • the present invention is mainly in the case where the specified wavelength cannot be successfully calculated, automatically Choose another to satisfy the wavelength continuously
  • the wavelength of the success and calculation of the path (for example, the wavelength into 2).
  • the method for reducing wavelength continuity limitation based on a WS0N network includes the following steps:
  • the routing module After receiving the request to calculate the route with the specified wavelength, the routing module calculates the path in the traditional way. If the calculation is successful, the calculation ends; otherwise, the wavelength selection algorithm is performed;
  • the wavelength selection calculation includes two parts: a common wavelength calculation path and a multi-layer calculation calculation path.
  • the common wavelength calculation path is enabled, and if the calculation is successful, the calculation end is completed; when the common wavelength calculation fails, the multi-layer calculation path is enabled.
  • the specific steps of the shared wavelength calculation path are as follows: whether a shared wavelength is used as a routing constraint, and a shortest path is calculated. If the route calculation is successful, a wave is taken from the shared wavelength as a wave. The adjusted wavelength after wavelength selection. Based on the above technical solution, determining whether there is a common wavelength using the Di jkstr a algorithm,
  • the Di jkstra algorithm judges the current hop (hop, the route passes through a node, called a hop, gp: refers to the process of transferring data packets through the router or directly through the node to other networks in the packet forwarding network, and the calculation succeeds.
  • the route is represented by a hop.) If it is available, check whether the idle wavelength of the current hop and the idle wavelength of all the forward hops have a common wavelength. If there is no shared wavelength, the current hop is not available.
  • each network with the same physical topology uses different wavelengths and uniqueness, gp: the first network with the same physical topology uses a wavelength of 1 and the second has the same physical topology.
  • the network uses a wavelength of ⁇ 2
  • the third network with the same physical topology uses wavelengths of 3, ..., and so on.
  • the constrained shortest path first (CSPF) is used for path finding, and multiple shortest paths corresponding to different wavelengths are obtained, and then these paths are compared according to routing constraints.
  • the optimal one is For the final wavelength path.
  • the routing constraint does not mean that there is a common wavelength, but that the selected route needs to meet other constraints, such as passing/or not passing through the node(s).
  • FIG. 1 The following description will be made by taking FIG. 1 as an example.
  • the parentheses on the link indicate the information of the wavelengths of the idle links.
  • the link topology and idle wavelength information on each link are flooded across the network, so that each node knows the topology and link information of the entire network.
  • Design calculation route The source is node VIII, the sink is node ⁇ , the specified wavelength is ⁇ 1.
  • the source node first abstracts the link with the wavelength ⁇ 1 as idle to form a topology as shown in Figure 2-1. According to the topology diagram, the route is calculated in the traditional way: A-C-D-E-F-H, the wavelength is 1 .
  • Design calculation route The source is node VIII, the sink is node ⁇ , and the specified wavelength is ⁇ 6.
  • the topology is formed after the wavelength is 6 and the link is abstracted as shown in Figure 2-2. Obviously, the route cannot be calculated at this time.
  • the present invention provides the following solutions to this:
  • the shared wavelength is used first.
  • the source is ⁇
  • the sink is ⁇ .
  • A-C_F_H ACGFH
  • ACDEFH 1 When ACFH reaches point F, the intersection of the idle wavelengths of AC and C-F segments is ⁇ in7 ⁇ ;
  • A-C-D-E-F-H the intersection of the idle wavelength of A-F and the idle wavelength of F-H ⁇ input 1, in 2, ⁇ 3, ⁇ 4 ⁇ is selected. Therefore, A-C-D-E-F-H is the final calculation result, and the available wavelengths are ⁇ input 1, in 2, in 3, in 4 ⁇ .
  • A-C-F-H is selected.
  • the intersection of the idle wavelength of the A-F and the idle wavelength of the F-H break is an empty set, and the calculation fails.
  • the wavelength is available ⁇ 4 is available. In this case, the total wavelength calculation path cannot be considered successful.
  • the multi-layer graph method can be used to recalculate the route.
  • the network with 7 wavelengths in Figure 1 is considered as the superposition of 7 networks with the same physical topology.
  • the above topology can be abstracted as 1, person 2, person 3 ⁇ , ⁇ person 4 ⁇ , ⁇ person 5 ⁇ , ⁇
  • the superposition of the physical topologies of human 6 ⁇ and ⁇ in 7 ⁇ is as shown in Figure 3-1, Figure 3-2, Figure 3-3, Figure 3-4, Figure 3-5.
  • the invention can effectively reduce the limitation of the wavelength continuity during the road construction, avoid the wavelength conflict, and reduce the connection blocking rate, without modifying the core algorithm of the route calculation. Improve the quality of service on the network. It is expected that this method can be effectively applied in WSNN without wavelength conversion function, and it has great economic benefits.
  • the contents not described in detail in the present specification belong to the prior art well known to those skilled in the art.

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Abstract

本发明涉及WSON网络波长控制技术领域，具体说是一种基于WSON网络减少波长连续性限制的方法，WSON网络中，路由模块在接收到以指定的波长计算路由的请求后，先采用传统的方式计算路径，如果计算成功则算路结束；否则进行波长选择算路；所述波长选择算路包括共有波长算路和多层图算路两部分，首先启用共有波长算路，如果计算成功则算路结束；当共有波长算路失败时，则启用多层图算路。本发明所述的基于WSON网络减少波长连续性限制的方法，减少无波长变换WSON网络中波长连续性限制，减少建立光通道时波长冲突，降低连接阻塞率。

Description

一种基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法
技术领域
本发明涉及 WS0N (波长自动交换光网络） 网络波长控制技术领 域， 具体说是一种基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法。 所述 WS0N尤指无波长变换的 WS0N。
背景技术
WS0N 是基于波分复用 （WDM ) 传送网的自动交换网络 （AS0N ) , 通过将控制平面引入波长网络， 采用通用多协议标签交换协议 ( GMPLS )和路径计算单元（PCE )等控制平面技术， 实现波长路由的 动态调度， 实现波长调度的智能化， 提高 WDM网络调度的灵活性和网 络管理的效率。
在 WS0N网络中为了建立一条连接（采用某个波长的光通道）， 需 要确定一条路由 （即要经过的链路和节点）， 同时要为这条连接分配 一个或多个可用的波长，这就是 WS0N中路由和波长分配（RWA )问题。 在传统的电路交换网络中， 如果一条连接跨越多条链路， 每条链路上 只要有空闲的带宽资源的话就可以建立起这样的连接。但在 WS0N中， 存在一定的局限性。 如果 WS0N中缺少波长变换器， 要建立一条端到 端的波长通道， 那么不仅要求在经过的链路上有空闲的波长， 而且在 这些链路中必须有相同的空闲波长，这种波长连续性限制是缺少波长 变换器的 WS0N中一个重要的限制条件。
与传统的电路交换一样， AS0N 的连接阻塞率是反映网络性能和 服务质量的一项重要指标。 在一个没有波长变换功能的波长网络 (WS0N 网络） 中， 由于存在波长连续性限制， 可能因路由阻塞或资 源欠缺而不能建立所需的光通路， 连接请求将被阻塞。 发明内容
针对现有技术中存在的缺陷， 本发明的目的在于提供一种基于
WS0N网络减少波长连续性限制的方法， 减少无波长变换 WS0N网络中 波长连续性限制， 减少建立光通道时波长冲突， 降低连接阻塞率。
为达到以上目的， 本发明采取的技术方案是：
一种基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法， 其特征在于： WS0N 网络中， 路由模块在接收到以指定的波长计算路由的请求后， 先采用传统的方式计算路径， 如果计算成功则算路结束； 否则进行波 长选择算路；
所述波长选择算路包括共有波长算路和多层图算路两部分，首先 启用共有波长算路， 如果计算成功则算路结束； 当共有波长算路失败 时， 则启用多层图算路。
在上述技术方案的基础上， 所述共有波长算路的具体歩骤为： 将 是否存在共有波长做为路由约束， 计算一条最短路径， 如果路由计算 成功， 则从共有波长任取一波做为波长选择后的调整的波长。
在上述技术方案的基础上，判断是否存在共有波长采用 Di jkstr a 算法。
在上述技术方案的基础上， 所述 Dijkstra算法在判断当前 hop 是否可用时，检査当前 hop的空闲波长与前向所有的 hop的空闲波长 是否有共有波长， 若没有共有波长， 则当前 hop不可用。
在上述技术方案的基础上， 判断是否存在共有波长的具体歩骤 为：设整条路径的共有波长 λ ΐ为从源到宿的所有 hop的空闲波长取 交集， 如果 mul}≠ 空集， 则说明存在满足波长连续性限制的波长 路径， 从中任取一波长 X f e mul}， 则建立相应光路； 如果 mul} =空集， 则说明不存在波长路径。
在上述技术方案的基础上， 所述多层图算路的具体歩骤为： 将一 个具有 W个波长的光网络认为是 W个具有相同物理拓扑结构的网络的 叠加， 每个具有相同物理拓扑结构的网络使用的波长不同且唯一， 在 w个具有相同物理拓扑结构的网络上分别利用约束最短路径 优先进行寻路， 得到多条对应于不同波长的最短路径， 再将这些路径 根据路由约束进行比较， 最优的一条即为最终的波长路径。
本发明所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法， 减少 无波长变换 WS0N网络中波长连续性限制， 减少建立光通道时波长冲 突， 降低连接阻塞率。 附图说明
本发明有如下附图：
图 1 : 物理拓扑图示例，
图 2-1 : 传统方式建波长为 λ ΐ光通道时的物理拓扑， 图 2-2 : 传统方式建波长为 λ 6光通道时的物理拓扑， 图 3-1 : 多层图算路时 l、 λ 2、 λ 3}的物理拓扑，
图 3-2 : 多层图算路时 4}的物理拓扑，
图 3-3 : 多层图算路时 5}的物理拓扑，
图 3-4: 多层图算路时 6}的物理拓扑，
图 3-5 : 多层图算路时 7}的物理拓扑。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一歩详细说明。
目前 WS0N (无波长变换的 WS0N ) 中在计算波长路由时， 假设如 要求指定此次算路的波长 λ 这就要求路由模块在整个网络拓扑中 寻找一条经过的所有光纤段中有此公共的空闲波长，且满足约束条件 的最短路径。 对于指定的波长（例如假设的 λ ^ , 有可能因为无法找 到所有的光纤段中有此波长为空闲的路径而算路失败。本发明主要是 在指定的波长无法算路成功的情况下， 自动选择另一个满足波长连续 性且算路成功的波长 （例如波长入 2)。
本发明所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法， 包括 以下歩骤：
WS0N 网络中， 路由模块在接收到以指定的波长计算路由的请求 后， 先采用传统的方式计算路径， 如果计算成功则算路结束； 否则进 行波长选择算路；
所述波长选择算路包括共有波长算路和多层图算路两部分，首先 启用共有波长算路， 如果计算成功则算路结束； 当共有波长算路失败 时， 则启用多层图算路。 在上述技术方案的基础上， 所述共有波长算路的具体歩骤为： 将 是否存在共有波长做为路由约束， 计算一条最短路径， 如果路由计算 成功， 则从共有波长任取一波做为波长选择后的调整的波长。 在上述技术方案的基础上，判断是否存在共有波长采用 Di jkstr a 算法，
所述 Di jkstra算法在判断当前 hop (跳， 路由每经过一个节点， 称为一跳， gp : 指在数据包转发网络中， 数据包经过路由器或直接通 过节点转移到其他网络的过程， 计算成功的路由， 是用跳来表示的） 是否可用时，检査当前 hop的空闲波长与前向所有的 hop的空闲波长 是否有共有波长， 若没有共有波长， 则当前 hop不可用；
设整条路径的共有波长 λ ΐ为从源到宿的所有 hop 的空闲波长 取交集， 如果 { A mul}≠ 空集， 则说明存在满足波长连续性限制的波 长路径， 从中任取一波长 X f≡ { X m , 则建立相应光路； 如果 mul} =空集， 则说明不存在波长路径。
以上描述了共有波长算路的原理。在传统的路由计算方法中， 计 算路由时， 必须指定计算哪个波长的路由， 而且计算出的路由的每一 跳中都要有此波长， 如果源宿节点可能的每条路径中， 只要有一跳中 没有此波长， 则计算路由失败， 此为波长连续性限制。 共有波长算路 方法， 计算路径的同时， 计算出所有跳的都相同的波长， 即为整条路 径的共有波长。 在上述技术方案的基础上， 所述多层图算路的具体歩骤为： 将一 个具有 W (W的值为大于等于 2的正整数） 个波长的光网络认为是 W 个具有相同物理拓扑结构的网络的叠加，每个具有相同物理拓扑结构 的网络使用的波长不同且唯一， gp : 第一个具有相同物理拓扑结构的 网络使用的波长为 入 1， 第二个具有相同物理拓扑结构的网络使用的 波长为 λ 2， 第三个具有相同物理拓扑结构的网络使用的波长为 入 3， ……， 依此类推，
在 W个具有相同物理拓扑结构的网络上分别利用约束最短路径 优先（CSPF)进行寻路， 得到多条对应于不同波长的最短路径， 再将 这些路径根据路由约束进行比较， 最优的一条即为最终的波长路径。
多层图算路中， 路由约束不是指存在共同波长， 而是指选择的路 由需要满足其它的限制条件， 如经过 /或不能经过某 （些） 节点等。 以下以图 1为例进行说明。
如图 1所示， 为建立光通道时的物理拓扑图示例， 链路上括号表 示各链路空闲的波长的信息。链路拓扑和各链路上的空闲的波长信息 通过在全网泛洪， 这样每个节点都知道整个网络的拓扑及链路信息。
设计算路由： 源为节点八、 宿为节点 Η, 指定波长为 λ 1。 源节 点 Α先将波长 λ 1为空闲的链路抽象后形成拓扑如图 2-1， 根据此拓 扑图采用传统的方式计算出路由： A-C-D-E-F-H, 波长为 入1。
设计算路由： 源为节点八、 宿为节点 Η, 指定波长为 λ 6。 波长 入 6为空闲的链路抽象后形成拓扑如图 2-2， 显然此时无法计算出路 由。 本发明对此给出如下解决方案：
在无法计算出路由时， 先采用共有波长算路。计算路由：源为 Α、 宿为 Η。根据 Di jkstra算法，有 A-C_F_H、 A-C-G-F-H及 A-C-D-E-F-H ① A-C-F-H在到达 F点时， A-C、 C- F段的空闲波长取交集为 {入7}；
② A-C-G-F-H在到达 F点时， A-C、 C_G、 G_F段的空闲波长取交 集为 {入4}；
③ A-C-D-E-F-H在到达 F点时， A- C、 C- D、 D- E、 E_F段的空闲 波长取交集为 l、 λ 2、 λ 3、 λ 4}。
到达 F点后，需要确定一条路径，如果根据链路代价最小的原则， 则选择 A-C-D-E-F-H, A-F的空闲波长与 F-H的空闲波长的交集 {入 1、 入2、 λ 3、 λ 4}。 因此 A-C-D-E-F-H为最后的算路结果， 可用波长为 {入1、 入2、 入 3、 入 4}。
如果在到达 F点后，根据节点最少的原则，从 A-C-F-H、A-C-G-F-H 及 A-C-D-E-F-H三条路径中确定一条路径， 则选择 A-C-F-H。 但此时 A-F的空闲波长与 F-H断的空闲波长的交集为空集， 计算失败， 虽然 还有一条路径 A-C-G-F-H, 波长为可用 λ 4可用。 在这种情形下共有 波长算路无法算路成功。
为了避免此种情况， 可运用多层图算路方法重新计算路由。先将 图 1中有 7个波长的网络认为是 7个具有相同物理拓扑结构的网络的 叠加， 以上拓扑可以抽象为 1、 人 2、 人 3}、 {人 4}、 {人 5}、 {人 6}、 {入7 }的物理拓扑的叠加， 其拓扑分别为图 3-1、 图 3-2、 图 3-3、 图 3-4、 图 3-5
分别就这些抽象出的拓扑计算 Α到 H的路由，按照节点最少的原 则， 得到可能存在的路由及对应的波长拓扑：
A-C-D-E-F-H, { λ 人 2、 λ 3}物理拓扑；
A-C-G-F-H, { λ 4}物理拓扑。
再根据选择路由的原则 （节点最少）， 从可能存在的路由中选择 一条路由并选择对应的波长。 最后的算路结果为 A-C-G-F-H, 可用波 长为 {入4}。
通过本发明， 可以在不需要重构路由计算核心算法的基础上， 有 效地减少建路时波长连续性的限制，避免波长冲突，降低连接阻塞率， 提高网络的服务质量。 预计该方法在无波长转换功能的 WS0N中得到 有效应用， 并产生较大的经济效益。 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知 的现有技术。

Claims

权 利 要 求 书
1.一种基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方法，其特征在于: WS0N 网络中， 路由模块在接收到以指定的波长计算路由的请求后， 先采用传统的方式计算路径， 如果计算成功则算路结束； 否则进行波 长选择算路；
所述波长选择算路包括共有波长算路和多层图算路两部分，首先 启用共有波长算路， 如果计算成功则算路结束； 当共有波长算路失败 时， 则启用多层图算路。
2.如权利要求 1所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方 法， 其特征在于： 所述共有波长算路的具体歩骤为： 将是否存在共有 波长做为路由约束， 计算一条最短路径， 如果路由计算成功， 则从共 有波长任取一波做为波长选择后的调整的波长。
3.如权利要求 2所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方 法， 其特征在于： 判断是否存在共有波长采用 Dijkstra算法。
4.如权利要求 3所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方 法， 其特征在于： 所述 Dijkstra算法在判断当前 hop是否可用时， 检査当前 hop的空闲波长与前向所有的 hop的空闲波长是否有共有波 长， 若没有共有波长， 则当前 hop不可用。
5.如权利要求 3所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方 法， 其特征在于： 判断是否存在共有波长的具体歩骤为： 设整条路径 的共有波长 A mul为从源到宿的所有 hop 的空闲波长取交集， 如果 { λ nul}≠ 空集， 则说明存在满足波长连续性限制的波长路径， 从中 任取一波长入 f E { A mul}， 则建立相应光路； 如果 { A mul} =空集， 则说 明不存在波长路径。
6.如权利要求 1所述的基于 WS0N网络减少波长连续性限制的方 法， 其特征在于： 所述多层图算路的具体歩骤为： 将一个具有 W个波 长的光网络认为是 w个具有相同物理拓扑结构的网络的叠加，每个具 有相同物理拓扑结构的网络使用的波长不同且唯一， 在 w个具有相同物理拓扑结构的网络上分别利用约束最短路径 优先进行寻路， 得到多条对应于不同波长的最短路径， 再将这些路径 根据路由约束进行比较， 最优的一条即为最终的波长路径。
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