一种多域光网络动态保护方法技术

本发明专利技术公开了一种多域光网络动态保护方法，属于光通信技术领域。本发明专利技术将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成逻辑拓扑图，首先计算出工作通道对应的松散逻辑路径，针对域内和域间路径分别采取不同的保护机制。在域内以节点数以及业务量负荷进行保护路径的选择，采用非等值负载机制避免出现业务负载过多地集聚在最短路径上，而其他路径资源利用率低的情况。发生故障前，为工作路径计算出的保护带宽可以传送其他业务；当故障发生后，如果保护路径未被占用，工作路径传送的业务立即切换至保护带宽；如果保护路径已被使用，则根据拟切换至保护路径的业务和正在保护路径上传送的业务的优先级确定保护路径的切换。本发明专利技术能够有效提高多域光网络的生存性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光网络保护方法，尤其涉及，属于光通信

技术介绍
网络生存性(survivability)泛指网络经受各种类型失效，甚至灾难性大故障后仍能维持可接受的业务质量的能力。光网络的生存性策略主要包括保护(protection)和恢复(restoration)两种机制。保护机制是指在故障发生前为光网络承载的业务提供预留的保护资源，当光网络中发生故障时，故障业务切换至保护资源进行传送。通常有以下三种方式1+1、1:1和M:N [王建全，张永健等.光网络的保护恢复的研究[J].光通信研究，2004:7-10]。(1) 1+1方式下，通常有两个通道，即工作通道和保护通道。两个通道上均传送业务，接收端比较接收到的两路信号质量的优劣，选取质量较好的一路进行接收。这种方式优点是故障切换只需要在接收端完成，系统简单，设备投资少，缺点是带宽利用率低。(2) 1:1方式下，也有工作通道和保护通道两个通道，但正常工作时仅在工作通道上传送信号，保护通道资源预留。当工作通道上的接收信号劣化或失效时可切换至保护通道传送信号。这种保护方式需要发送端和接收端同时切换，系统较复杂，设备投资比较高，优点是带宽利用率较高。(3) M:N方式下，是N条工作通道共享M条保护通道。这种方式下，带宽利用率最高，缺点是系统结构复杂。保护机制的选取与实际网络的拓扑有着密切的关系，可以根据不同的需要选择相应的保护机制，有效的实现网络的保护。恢复机制是利用节点之间可用的任何容量，包括预留的专用空闲备用容量、网络当前空闲的容量乃至低优先级业务可释放的额外容量来切换受故障影响的业务。恢复机制的实质是在准确知道故障点的位置前提下，通过与网络选路算法相似的恢复算法在网络中寻找失效路由的替代路由。相比保护机制，恢复机制可大大节省备用资源，但恢复切换需要较长的时间，对于实时性要求较高的业务难以满足需求。多域光网络生存性是针对当前光网络中存在多个域(管理域、地理域、设备域等) 的实际情况提出的。多域光传送网络生存性指在出现故障时保持业务连贯性的能力，针对未来光网络中多业务驱动、分布式控制的特性，多域光网络生存性机制应当实现增强网络自愈能力、提高资源利用率、提供差异化服务等要求。然而，由于多域光网络的路由与资源分配复杂，这就带来了一些新的问题如路由需要掌握域内拓扑、状态信息和穿越其他域时的代价等，单域信息共享和分发，跨越多域光网络的性能监控，故障定位和报告，安全性， 控制平面标准化，有效的域间路由协议，穿越多域光网络的SLA协商及保证，互操作问题等寸。传统的多域光网络生存性研究研究大多集中在静态(或离线)保护路由算法。即对于给定的网络拓扑，静态保护需要掌握全局拓扑、链路容量和即将到来的请求流量，并为每条链路分配固定的工作和备份容量。在实际网络环境中，由于流量变化频繁而且不可预测，在对网络流量缺乏先验知识的条件下，静态保护算法难以满足需求。需要研究动态(在线)的保护路由即对每一个到达的流量需求搜索一对分离的工作和备份通道，并使带宽消耗最小化。动态保护路由是一个NP问题，特别是需要入口节点掌握网络中每条链路的全局信息(部分的或完整的)和完整的网络拓扑信息。然而，在多域光网络(包括典型的多技术多厂商网络环境)中，各个单域网络的拓扑及带宽分配信息被限制在单域范围内，只有聚合信息对外部域可见，要让某个节点掌握全局信息是不现实的，即所谓的可扩展性约束。基于可扩展性约束，已有的解决方案难以满足多域光网络生存性的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服可扩展性约束导致的多域光网络生存性较低的不足，提供，可有效提高多域光网络的生存性。本专利技术的思路是将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成逻辑拓扑图，首先计算出工作通道对应的松散逻辑路径，针对域内和域间路径分别采取不同的保护机制。域内保护路径计算中，以节点数以及业务量负荷确定保护路径选择，采用非等值负载机制避免出现业务负载过多地集聚在最短路径上，而其他路径资源利用率低的情况。具体而言，本专利技术采用以下技术方案，对每一个到达的业务搜索一对分离的工作和备份通道，包括以下步骤步骤A、将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成一个逻辑拓扑图，采用分布式网络的路径计算方法，计算出工作通道对应的松散路径，这条路径是由工作通道所涉及域的抽象节点构成的；其中，工作通道的选择是通过分层路由的方式实现最底层的各个节点先通过泛洪机制将各自的本地链路状态信息扩散到各自所在的域内，然后将各个域抽象成一个逻辑点，各个逻辑点将自己所代表域的详细信息进行抽象压缩并泛洪出去，该过程一直持续到最高层，通过逐层泛洪，得到源节点和宿节点之间经过的域和边界节点； 步骤B、对于每一单域，按照如下方法确定到达的业务的工作和备份通道 步骤Bi、搜索出该域中域入点与域出点之间所有可用路径； 步骤B2、按照下式计算各条可用路径的时间消耗， Cost = c . (a . N +b . Μ) ，式中，Cost表示该路径的时间消耗，N表示该路径的节点数，M表示该路径上的业务量，a，b，c是预设的参数；步骤B3、为当前业务选择时间消耗最小的可用路径作为其工作通道；以时间消耗次小的可用路径作为保护路径，在该路径上为该业务动态计算保护带宽，但先不分配，可用于其它业务的传送；步骤B4、将选出的路径的业务量加1 ；新的业务到达，转步骤B2。进一步地，步骤B3中，当存在两条或两条以上时间消耗相等的路径时，选择其中节点数最少的路径。更近一步地，当单域中某条路径出现故障时，判断其保护路径上的保护带宽是否被其它业务占用，如否，则将故障路径上传送的业务切换至保护路径传送；如是，则比较两个业务之间的优先级，如故障路径上业务的优先级较高，则将故障路径上业务切换至其保护路径，而将占用其保护路径的业务切换至该业务的保护路径；如故障路径上业务的优先级较低，则将故障路径上业务切换至占用其保护路径的业务的保护路径；依此类推，优先级最低的业务通过恢复机制实现传输。优选地，步骤Bl中采用Dijkstra算法搜索可用路径。本专利技术将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成逻辑拓扑图，首先计算出工作通道对应的松散逻辑路径，针对域内和域间路径分别采取不同的保护机制。在域内以节点数以及业务量负荷进行保护路径的选择，采用非等值负载机制避免出现业务负载过多地集聚在最短路径上，而其他路径资源利用率低的情况。发生故障前，为工作路径计算出的保护带宽可以传送其他业务；当故障发生后，如果保护路径未被占用，工作路径传送的业务立即切换至保护带宽；如果保护路径已被使用，则对拟切换至保护路径的业务和正在保护路径上传送的业务进行优先级比较。若前者优先级高，则后者切换到自身对应的保护路径；若前者优先级低，则切换到后者的保护路径上，直至优先级最低的业务因为没有保护路径而只能选择恢复机制实现传输。附图说明图1为本专利技术的多域光网络的网络拓扑结构图； 图2为本专利技术的非等值负载路径选择示意图3为本专利技术的保护方法在故障发生后的保护流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明如图1所示，首先，根据原始拓扑生成边界节点的全连接拓扑。在全连接拓扑中，每一个节点是原始拓扑中的一个边界节点(即与其它域有直接连接的节点)，每一条边上的链路参数根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多域光网络动态保护方法，对每一个到达的业务搜索一对分离的工作和备份通道，其特征在于，包括以下步骤：步骤Ａ、将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成一个逻辑拓扑图，采用分布式网络的路径计算方法，计算出工作通道对应的松散路径，这条路径是由工作通道所涉及域的抽象节点构成的；其中，工作通道的选择是通过分层路由的方式实现：最底层的各个节点先通过泛洪机制将各自的本地链路状态信息扩散到各自所在的域内，然后将各个域抽象成一个逻辑点，各个逻辑点将自己所代表域的详细信息进行抽象压缩并泛洪出去，该过程一直持续到最高层，通过逐层泛洪，得到源节点和宿节点之间经过的域和边界节点；步骤Ｂ、对于每一单域，按照如下方法确定到达的业务的工作和备份通道：步骤Ｂ１、搜索出该域中域入点与域出点之间所有可用路径；步骤Ｂ２、按照下式计算各条可用路径的时间消耗，　　　，式中，Ｃｏｓｔ表示该路径的时间消耗，Ｎ　表示该路径的节点数，Ｍ　表示该路径上的业务量，ａ　，　ｂ　，　ｃ　是预设的参数；步骤Ｂ３、为当前业务选择时间消耗最小的可用路径作为其工作通道；以时间消耗次小的可用路径作为保护路径，在该路径上为该业务动态计算保护带宽，但先不分配，可用于其它业务的传送；步骤Ｂ４、将选出的路径的业务量加１；新的业务到达，转步骤Ｂ２。...

【技术特征摘要】
1.一种多域光网络动态保护方法，对每一个到达的业务搜索一对分离的工作和备份通道，其特征在于，包括以下步骤步骤A、将多域光网络通过分布式的拓扑聚合后形成一个逻辑拓扑图，采用分布式网络的路径计算方法，计算出工作通道对应的松散路径，这条路径是由工作通道所涉及域的抽象节点构成的；其中，工作通道的选择是通过分层路由的方式实现最底层的各个节点先通过泛洪机制将各自的本地链路状态信息扩散到各自所在的域内，然后将各个域抽象成一个逻辑点，各个逻辑点将自己所代表域的详细信息进行抽象压缩并泛洪出去，该过程一直持续到最高层，通过逐层泛洪，得到源节点和宿节点之间经过的域和边界节点； 步骤B、对于每一单域，按照如下方法确定到达的业务的工作和备份通道 步骤Bi、搜索出该域中域入点与域出点之间所有可用路径； 步骤B2、按照下式计算各条可用路径的时间消耗， Cost = C ^a N+b ^M) ，式中，Cost表示该路径的时间消耗，N表示该路径的节点数，M表示该路径上的业务量，a，b，c是预设的参数；步骤B3、为当前业务选择时间消耗最...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建华，梁兵，杨帆，于飞，程希，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：84