專利名稱：基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種適用于多粒度光網(wǎng)絡(luò)中具有不同帶寬需求 的業(yè)務(wù)的基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒ā?br> 背景技術(shù)：
隨著通信業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)和WDM技術(shù)的不斷成熟，同一根光纖中可集成的 波長(zhǎng)數(shù)也不斷增加。這樣一方面提高了光纖資源的利用率，另一方面也增加了 OXC節(jié)點(diǎn) 的成本和復(fù)雜性，降低了其可靠性。多粒度交換包括波長(zhǎng)，波帶和光纖的交換。其核心 思想是將不同的波長(zhǎng)綁定在波帶或光纖上，組成一個(gè)信息實(shí)體，直接進(jìn)行交換，這樣就 減小了節(jié)點(diǎn)的端口規(guī)模，并增加了吞吐能力。由于光纖中擁有數(shù)量眾多的波長(zhǎng)，且波長(zhǎng)具有很高的比特率，所以光網(wǎng)絡(luò)的故 障會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能帶來很大影響。因而生存性研究對(duì)光網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。生存性機(jī)制主 要包括保護(hù)機(jī)制和恢復(fù)機(jī)制。其中，保護(hù)機(jī)制具有很短的恢復(fù)時(shí)間，能夠滿足所有業(yè)務(wù) 對(duì)恢復(fù)時(shí)間的要求，在光網(wǎng)絡(luò)中被更多的研究和使用。當(dāng)前多粒度網(wǎng)中的生存性策略仍然存在以下不足(1)在多粒度光網(wǎng)絡(luò)的生存性研究中，主要是針對(duì)波長(zhǎng)級(jí)的業(yè)務(wù)，少數(shù)文章是 針對(duì)波帶級(jí)的業(yè)務(wù)。未考慮業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬是可變的，比如業(yè)務(wù)需要單個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)或波
市ο(2)在多粒度光網(wǎng)絡(luò)的生存性研究中，未考慮業(yè)務(wù)的帶寬需求，大帶寬粒度的業(yè) 務(wù)在選取最短路徑后，可能無法滿足帶寬需求。(3)在多粒度網(wǎng)中的生存性研究中，小帶寬粒度的業(yè)務(wù)會(huì)占用大量空閑的波帶， 消耗大量波帶資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決多粒度網(wǎng)中現(xiàn)有的生存性策略在對(duì)不同帶寬粒度業(yè)務(wù)的 路由問題，為業(yè)務(wù)計(jì)算最短路由時(shí)不能滿足業(yè)務(wù)帶寬需求的問題，以及小帶寬粒度業(yè)務(wù) 請(qǐng)求下提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒ā１景l(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，首先是分層虛拓?fù)涞慕C(jī)制，它 是將物理網(wǎng)絡(luò)依照波帶的個(gè)數(shù)，劃分為邏輯上相互獨(dú)立的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)包含該波帶內(nèi) 的波長(zhǎng)，根據(jù)波長(zhǎng)和波帶粒度建立分層虛拓?fù)洌床ㄩL(zhǎng)粒度層和波帶粒度層；其次是不 同帶寬需求業(yè)務(wù)的分層路由機(jī)制，該機(jī)制設(shè)定了一個(gè)閥值，將業(yè)務(wù)的帶寬需求與閥值相 比較，若帶寬需求大于閥值，從波帶粒度層使用Dijkstra算法計(jì)算最短路徑，若帶寬需求 小于閥值，從波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路徑，然后計(jì)算在波長(zhǎng)粒度層所得到的K條路徑 的帶寬，即在各子網(wǎng)內(nèi)的滿足波長(zhǎng)連續(xù)性要求的可用波長(zhǎng)數(shù)，選取滿足且最接近業(yè)務(wù)帶 寬需求的路徑；再次是跨粒度層的聯(lián)合路由機(jī)制，若上述方法未找到滿足需求的路徑， 聯(lián)合波帶粒度層和波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路徑，并計(jì)算各路徑的帶寬，選取滿足且最接近業(yè)務(wù)需求的路徑；最后是保護(hù)路由的計(jì)算，如果工作路徑處于波帶粒度層，則去除 相應(yīng)的波帶鏈路，在波帶層或跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由，如果工作路徑處于波長(zhǎng)層，則去 除相應(yīng)的波長(zhǎng)鏈路，在波長(zhǎng)層和跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由，如果工作路徑處于跨粒度層， 則去除相應(yīng)的波長(zhǎng)和波帶鏈路，在跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由。所述的分 層虛拓?fù)溆刹◣Я６葘樱ㄩL(zhǎng)粒度層和層間的虛鏈路組成。波帶粒度 層由波帶節(jié)點(diǎn)，波帶鏈路組成。波長(zhǎng)粒度層由波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)鏈路組成，并且去除了與 波帶鏈路相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)鏈路，波長(zhǎng)粒度層是一個(gè)多層圖，包含多個(gè)相互獨(dú)立的波長(zhǎng)虛拓 撲層。波帶節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)之間由虛鏈路連接起來。所述的針對(duì)不同帶寬需求業(yè)務(wù)分層路由機(jī)制，將依據(jù)業(yè)務(wù)帶寬粒度做出判斷， 帶寬大于閥值的業(yè)務(wù)在波帶粒度層計(jì)算最短路由，帶寬小于閥值的業(yè)務(wù)在波長(zhǎng)粒度層計(jì) 算K條最短路由，并選定帶寬最接近且滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。所述的聯(lián)合路由機(jī)制，在上述方法未找到合適路徑時(shí)，將會(huì)聯(lián)合波帶粒度層和 波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路由，并選定帶寬最接近且滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。該機(jī)制中的 工作路徑建立方法如下SlOl網(wǎng)絡(luò)初始化，構(gòu)建虛拓?fù)鋱D；S102業(yè)務(wù)到來，計(jì)算的T-Y值，如果計(jì)算所得T-Y >0，轉(zhuǎn)S103，否則轉(zhuǎn) S104，其中T為業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬所需的波長(zhǎng)數(shù)，Y為設(shè)定的閥值；S103在各波帶子網(wǎng)的波帶粒度層計(jì)算最短路由；S104在各子網(wǎng)的波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路由，并計(jì)算各路徑的WBPX(1 <X <|B|)的值及Px(Px = WBPx-T)的值，其中X為波帶子網(wǎng)的排序號(hào)，|B|為光纖中所含波 帶數(shù)，WBPx為路徑在序號(hào)為X的波帶子網(wǎng)內(nèi)滿足波長(zhǎng)連續(xù)性約束的可用波長(zhǎng)數(shù)；S105判斷是否在波帶粒度層找到最短路徑，找到轉(zhuǎn)S107，否則轉(zhuǎn)S108:S106判斷是否存在0的路徑，若存在轉(zhuǎn)S109，否則轉(zhuǎn)S108 ；S107符合業(yè)務(wù)請(qǐng)求的工作路由計(jì)算成功；S108聯(lián)合波長(zhǎng)和波帶粒度層計(jì)算K條最短路由，并計(jì)算各路徑的WBPX(1 < X < |B|)的值及Px的值；S109符合業(yè)務(wù)請(qǐng)求的工作路由計(jì)算成功；本發(fā)明通過分層的虛拓?fù)浞从沉司W(wǎng)絡(luò)中的波帶和波長(zhǎng)資源使用狀態(tài)；應(yīng)用分層 路由機(jī)制，通過業(yè)務(wù)帶寬需求與閥值的比較，將業(yè)務(wù)分為大帶寬和小帶寬兩種類型，大 帶寬業(yè)務(wù)將在波帶粒度層路由，小帶寬業(yè)務(wù)在波長(zhǎng)粒度層路由，使大帶寬業(yè)務(wù)在找到最 短路徑時(shí)，自動(dòng)滿足帶寬需求，同時(shí)減少了小帶寬業(yè)務(wù)對(duì)空閑波帶資源的占用；應(yīng)用聯(lián) 合路由機(jī)制可在更完整的網(wǎng)絡(luò)資源下尋求滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。


圖1是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟；圖2是分層路由和聯(lián)合路由機(jī)制流程圖；文中T、業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬所需的波長(zhǎng)數(shù)；Y、設(shè)定的閥值；X、波帶子網(wǎng)的序 號(hào)；|B|、光纖中所含波帶數(shù)；WBPPX、每條路徑在各波帶子網(wǎng)內(nèi)滿足波長(zhǎng)連續(xù)性條件的 波長(zhǎng)數(shù)；Px、WBPx與T的差值。
圖3是本算法舉例中的示意圖；圖4是本算法性能分析中的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如圖1所示，下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟。(1)分層虛拓?fù)涞慕C(jī)制分層虛拓?fù)溆刹◣Я６葘?，波長(zhǎng)粒度層和層間的虛鏈路組成。波帶粒度層由波 帶節(jié)點(diǎn)，波帶鏈路組成。波長(zhǎng)粒度層由波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)鏈路組成，并且去除了與波帶鏈 路相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)鏈路，波長(zhǎng)粒度層是一個(gè)多層圖，包含多個(gè)相互獨(dú)立的波長(zhǎng)虛拓?fù)鋵印?波帶節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)之間由虛鏈路連接起來。(2)針對(duì)不同帶寬需求業(yè)務(wù)的分層路由機(jī)制依據(jù)業(yè)務(wù)帶寬粒度做出判斷，帶寬大于閥值的業(yè)務(wù)在波帶粒度層計(jì)算最短路 由，帶寬小于閥值的業(yè)務(wù)在波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路由，并選定帶寬最接近且滿足業(yè) 務(wù)需求的路徑。(3)聯(lián)合路由機(jī)制若上訴方法未找到合適路徑，將會(huì)聯(lián)合波帶粒度層和波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短 路由，并選定帶寬最接近且滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。針對(duì)不同帶寬需求業(yè)務(wù)的分層路由機(jī) 制和聯(lián)合路由機(jī)制流程圖如圖2所示，步驟如下SlOl網(wǎng)絡(luò)初始化，構(gòu)建虛拓?fù)鋱D；S102業(yè)務(wù)到來，計(jì)算的T-Y值，如果計(jì)算所得T-Y >0，轉(zhuǎn)S103，否則轉(zhuǎn) S104，其中T為業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬所需的波長(zhǎng)數(shù)，Y為設(shè)定的閥值；S103在各波帶子網(wǎng)的波帶粒度層計(jì)算最短路由；S104在各子網(wǎng)的波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路由，并計(jì)算各路徑的WBPX(1 <X <|B|)的值及Px(Px = WBPx-T)的值，其中X為波帶子網(wǎng)的排序號(hào)，|B|為光纖中所含波 帶數(shù)，WBPx為路徑在序號(hào)為X的波帶子網(wǎng)內(nèi)滿足波長(zhǎng)連續(xù)性約束的可用波長(zhǎng)數(shù)；S105判斷是否在波帶粒度層找到最短路徑，找到轉(zhuǎn)S107，否則轉(zhuǎn)S108;S106判斷是否存在0的路徑，若存在轉(zhuǎn)S109，否則轉(zhuǎn)S108 ；S107符合業(yè)務(wù)請(qǐng)求的工作路由計(jì)算成功；S108聯(lián)合波長(zhǎng)和波帶粒度層計(jì)算K條最短路由，并計(jì)算各路徑的WBPX(1 < X < |B|)的值及Px的值；S109符合業(yè)務(wù)請(qǐng)求的工作路由計(jì)算成功；(4)得到工作路徑后，去除相應(yīng)鏈路，再以相同方法計(jì)算保護(hù)路徑。具體實(shí)施例為了更好的解釋算法，圖3中給出一個(gè)例子。圖3(a)表示物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 且假設(shè)光纖中含有兩個(gè)波帶Bi，B2,每個(gè)波帶含3個(gè)波長(zhǎng)。令5個(gè)業(yè)務(wù)S(0，3，2)， S (2, 4，1)，S (3, 5，3)，S(l，7，1)，S(0，6，2)依次到達(dá)。其中在 S(s，d，Τ) 中，s表示源節(jié)點(diǎn)，d表示目的節(jié)點(diǎn)，T為業(yè)務(wù)的帶寬粒度需求。當(dāng)S(0，3，2)到達(dá)后，網(wǎng)絡(luò)中處于初始狀態(tài)，未有資源的占用，所有波帶鏈路處于均空閑狀態(tài)。分配0-1-2-3作為工作路徑，在圖3(b)中使用___表示；0-5-4-3作
為備份路徑，在圖3(b)中使用_._._表示。同時(shí)波帶粒度層鏈路0-1-2-3，0-5-4-3被從 波帶粒度層去除，且在λ 3波長(zhǎng)虛拓?fù)鋵又屑尤胂鄳?yīng)鏈路。S (2, 4，1)的業(yè)務(wù)粒度為1，將首先使用K條最短路徑在波長(zhǎng)粒度層路由。分 配2-3-4為工作路徑，2-1-0-5-4為備份路徑。S (3, 5，3)粒度為3，將依次從兩子網(wǎng)Bi，Β2中的波帶粒度層，使用最短路徑 方法尋找路徑。如圖3(d)所示，波帶Β2中___線條表示為其分配的工作路徑。波帶 B 1中的_._._線條表示的是為其分配的備份路徑。圖3(e)則描述了 S(l，7，1)的工作路徑及備份路徑的分配情況。
對(duì)于業(yè)務(wù)S (0，6，2)，在波帶粒度層和波長(zhǎng)粒度層均沒有滿足其需求的路徑，
故在兩層之間尋找路徑。圖3(f)中的___代表工作路徑，此路徑的0-5-7處于波帶粒
度層，經(jīng)過波帶節(jié)點(diǎn)7和波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)7之間的虛鏈路連接，然后通過波長(zhǎng)粒度層的0-7到達(dá) 目的點(diǎn)。_._._則代表了備份路徑。下面說明本方法的性能首先，對(duì)于大帶寬業(yè)務(wù)將在波帶粒度層計(jì)算最短路由，因波帶粒度層鏈路由空 閑波帶構(gòu)成，當(dāng)找到合適路徑時(shí)，帶寬需求可自動(dòng)滿足。若業(yè)務(wù)帶寬請(qǐng)求為小帶寬粒度 時(shí)，將在波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路徑，再計(jì)算每條路徑的WBPx和Px的值，然后選取 使得Px取最小正值的路徑，即找到了滿足帶寬需求的路徑。其次，大帶寬的業(yè)務(wù)優(yōu)先從波長(zhǎng)粒度層路由，提高了找到有效路徑的概率。如 果直接從物理拓?fù)浠虿ㄩL(zhǎng)虛拓?fù)鋵訉ふ襅條最短路徑，則恰好存在滿足粒度需求的路徑 概率較低。以圖4為例。業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別為1和3。在物理拓?fù)渲?，分別 用___，_._._和· · 標(biāo)出了 3條最短路徑。假設(shè)業(yè)務(wù)的帶寬需求為一波帶。若K 條最短路徑中，取K = 2，即只找到2條最短路徑時(shí)，_._._線條表示的路徑，將無法滿 足帶寬需求。再次，對(duì)于較小粒度的業(yè)務(wù)優(yōu)先從波長(zhǎng)粒度層尋求路徑，這樣可以減少對(duì)空閑 波帶的使用。如圖3(c)，3(d)中所示，業(yè)務(wù)S(3，5，3)使用波長(zhǎng)粒度層的路徑2-3-4 和2-1-0-5，節(jié)省了波帶，從而業(yè)務(wù)S (2，4，1)可使用3-6-7-5的路徑作為備份路徑。最后，當(dāng)上述方法無法找到合適路徑時(shí)，將聯(lián)合波帶粒度層和波長(zhǎng)粒度層計(jì)算 路由，因?yàn)榭缌６葘拥穆酚煽梢酝暾氖褂镁W(wǎng)絡(luò)資源，避免業(yè)務(wù)在單層中找不到合適資 源而被拒絕。圖3(f)中就展示了這樣一個(gè)例子。波帶粒度層的建立可通過對(duì)波帶內(nèi)的波長(zhǎng)虛拓?fù)涞挠?jì)算獲得，運(yùn)算復(fù)雜度為 0(n),其中η網(wǎng)絡(luò)為節(jié)點(diǎn)數(shù)。但使得大帶寬粒度的業(yè)務(wù)(θ > γ)的計(jì)算復(fù)雜性大幅降
低。首先，僅需在波帶粒度層計(jì)算，相對(duì)波長(zhǎng)拓?fù)鋵?，需處理的網(wǎng)絡(luò)數(shù)降為‘。其次，無
β
需考慮計(jì)算所得路徑是否滿足帶寬需求，僅需使用最短路徑計(jì)算路由，相對(duì)K條最短路 徑復(fù)雜性大為降低。本發(fā)明提供一種基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒?，將網(wǎng)絡(luò)依照波帶劃 分為獨(dú)立子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)包含該波帶內(nèi)的波長(zhǎng)，根據(jù)波長(zhǎng)和波帶粒度建立分層虛拓?fù)洌?即波長(zhǎng)粒度層和波帶粒度層；應(yīng)用分層路由機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬需求與閥值的比較，將業(yè)務(wù)分為大帶 寬業(yè)務(wù)和小帶寬業(yè)務(wù)，大帶寬業(yè)務(wù)在波帶粒度層路由，小帶寬業(yè)務(wù)在波長(zhǎng) 粒度層路由，使大帶寬業(yè)務(wù)在找到最短路徑的同時(shí)，自動(dòng)滿足帶寬需求，并減少了小帶 寬業(yè)務(wù)對(duì)空閑波帶資源的占用；應(yīng)用聯(lián)合路由機(jī)制則可在波長(zhǎng)粒度層和波帶粒度層之間 跨層計(jì)算滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。
權(quán)利要求
1.基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒?，其特征在于包括以下步驟1)首先是分層虛拓?fù)涞慕ⅲ瑢⑽锢砭W(wǎng)絡(luò)依照波帶的個(gè)數(shù)，劃分為邏輯上相互獨(dú)立 的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)包含該波帶內(nèi)的波長(zhǎng)，根據(jù)波長(zhǎng)和波帶粒度建立分層虛拓?fù)洌撎撏?撲由波長(zhǎng)粒度層、波帶粒度層以及層間的虛鏈路組成；2)其次，不同帶寬需求業(yè)務(wù)的分層路由機(jī)制的建立，即設(shè)定了一個(gè)閥值，將業(yè)務(wù)的 帶寬需求與閥值相比較，若帶寬需求大于閥值，從波帶粒度層使用Dijkstra算法計(jì)算最短 路徑，若帶寬需求小于閥值，從波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路徑，然后計(jì)算在波長(zhǎng)粒度層 所得到的K條路徑的帶寬，即在各子網(wǎng)內(nèi)的滿足波長(zhǎng)連續(xù)性要求的可用波長(zhǎng)數(shù)，選取滿 足且最接近業(yè)務(wù)帶寬需求的路徑；3)然后，跨粒度層的聯(lián)合路由機(jī)制的建立，若步驟2)未找到滿足需求的路徑，則聯(lián) 合波帶粒度層和波長(zhǎng)粒度層計(jì)算K條最短路徑，并計(jì)算各路徑的帶寬，選取滿足且最接 近業(yè)務(wù)需求的路徑；最后是保護(hù)路由的計(jì)算，如果工作路徑處于波帶粒度層，則去除相 應(yīng)的波帶鏈路，在波帶層或跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由，如果工作路徑處于波長(zhǎng)層，則去除 相應(yīng)的波長(zhǎng)鏈路，在波長(zhǎng)層和跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由，如果工作路徑處于跨粒度層，則 去除相應(yīng)的波長(zhǎng)和波帶鏈路，在跨粒度層計(jì)算保護(hù)路由。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒?，其特征在?所述的分層虛拓?fù)浒◣Я６葘?、波長(zhǎng)粒度層和層間的虛鏈路，波帶粒度層由波帶節(jié) 點(diǎn)，波帶鏈路組成，波長(zhǎng)粒度層由波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)鏈路組成，并且去除了與波帶鏈路相 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)鏈路，波長(zhǎng)粒度層是一個(gè)多層圖，包含多個(gè)相互獨(dú)立的波長(zhǎng)虛拓?fù)鋵樱◣?節(jié)點(diǎn)和波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)之間由虛鏈路連接。
全文摘要
基于分層虛拓?fù)涞目缌６葘拥纳嫘苑椒ǎㄟ^分層的虛拓?fù)浞从沉司W(wǎng)絡(luò)中的波帶和波長(zhǎng)資源使用狀態(tài)；應(yīng)用分層路由機(jī)制，通過業(yè)務(wù)帶寬需求與閥值的比較，將業(yè)務(wù)分為大帶寬和小帶寬兩種類型，大帶寬業(yè)務(wù)將在波帶粒度層路由，小帶寬業(yè)務(wù)在波長(zhǎng)粒度層路由，使大帶寬業(yè)務(wù)在找到最短路徑時(shí)，自動(dòng)滿足帶寬需求，同時(shí)減少了小帶寬業(yè)務(wù)對(duì)空閑波帶資源的占用；應(yīng)用聯(lián)合路由機(jī)制可在更完整的網(wǎng)絡(luò)資源下尋求滿足業(yè)務(wù)需求的路徑。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK102026051SQ201010585269
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者曲樺, 焦磊, 王力, 趙季紅 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)