專利名稱：分組交換多層通信網(wǎng)中的動態(tài)路由的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及分組交換通信網(wǎng)絡，更具體地來說，涉及多層網(wǎng)絡中的路由策略。
背景技術：
近年來，數(shù)據(jù)通信(datacom)網(wǎng)絡的快速發(fā)展以及此類網(wǎng)絡，尤其是因特網(wǎng)上用戶可用業(yè)務量的與日俱增，導致業(yè)務量的顯著增長而嚴重影響網(wǎng)絡的性能。
事實上，目前的骨干網(wǎng)體系結構(最初是為支持電話業(yè)務量而設計的)不足以支持巨大的因特網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務量，理想情況下應該被技術先進、最新的硬件網(wǎng)絡所取代，所述硬件網(wǎng)絡可提供足夠的速度和帶寬以適應目前和將來的數(shù)據(jù)業(yè)務量需求。
不幸的是，成本是使硬件現(xiàn)代化進程放慢(即使未阻礙)的主要問題普遍共識是投資相對于預期收益太高。
因此，雖然考慮到所有關鍵性要求，但下一代網(wǎng)絡(NGN)的設計仍基于傳統(tǒng)標準。
因此，一個成功NGN的主要要求是看對目前可用硬件裝置和及其可用帶寬的利用，其中術語帶寬是廣義上的，包括通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸容量、鏈路容量、節(jié)點吞吐量等。
有效利用可用帶寬可以通過業(yè)務工程解決方案實現(xiàn)，這就提供了以靈活、動態(tài)的方式處理網(wǎng)絡資源，以適應隨時間變化的業(yè)務需求，優(yōu)化可用資源的利用率和采用有效的路由策略的可能性。
一般來說，大多數(shù)通信網(wǎng)絡基于采用“開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)”提出、并由國際標準化組織(ISO)標準化的熟知七層體系結構的多層體系結構而設計。
七層的每一層提供一個漸進的抽象層，從層1(即物理層)至層7(應用層)，其中通過數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
再者，今天的大多數(shù)網(wǎng)絡，包括實現(xiàn)因特網(wǎng)的網(wǎng)絡都采用了多個熟知且廣泛適用的網(wǎng)絡層協(xié)議來進行分組路由和流量控制(在網(wǎng)絡層上執(zhí)行)，以及采用多個數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議來進行錯誤校驗或執(zhí)行使兩個節(jié)點之間的連接可靠的功能。
再參照最重要的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，因特網(wǎng)傳輸體系結構逐漸向由可以處理高業(yè)務量的光核心網(wǎng)絡互連高吞吐量路由器的模型遷移。此外，將會發(fā)生大量業(yè)務朝IP范型的轉變，包括實時和多媒體業(yè)務以及下一代移動業(yè)務。
如此巨大的數(shù)據(jù)量需要適于處理如此高的數(shù)據(jù)業(yè)務量的相應通信設施，例如采用波分復用(WDM)技術的高容量光網(wǎng)絡。
在常規(guī)技術中，在基于IP的網(wǎng)絡中對分組進行路由完全在網(wǎng)絡層上完成。當數(shù)據(jù)分組到達網(wǎng)絡節(jié)點或路由器時，節(jié)點上運行的網(wǎng)絡層進程將分組包含的目的地地址與該節(jié)點上維護的路由表中存儲的地址前綴列表進行比較。搜索最長的匹配前綴，一發(fā)現(xiàn)就將分組轉發(fā)到與此前綴相關聯(lián)的另一個節(jié)點。隨后在當前節(jié)點上重復匹配進程，直到達到分組目的地地址為止。
當然，網(wǎng)絡中可能存在若干條從起始節(jié)點到最終目的節(jié)點的路徑。優(yōu)化路徑的計算是網(wǎng)絡工程中的一個關鍵運算，它是實現(xiàn)高效網(wǎng)絡性能的基礎。
就此而言，在當今的多層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中實際上通常可識別四層承載應用和業(yè)務的IP層；用于業(yè)務工程的異步傳輸模式(ATM)層；用于傳輸?shù)腟ONET/SDH層；以及用于提供容量的波分復用(WDM)層。
不幸的是，此類常規(guī)技術的多層體系結構存在最低公分母效應(lowest common denominator effect)，其中一個層可能限制整個網(wǎng)絡的伸縮性，并且已經(jīng)證實它們不僅成本效率低，而且為適應大業(yè)務量進行調整既困難又緩慢。
實際上，因為四個層都參與分組在網(wǎng)絡上的實際傳輸，所以為優(yōu)化某個層上的性能而執(zhí)行的路徑計算會受其它三個層特性的影響。
出于這些原因，現(xiàn)有技術中已因此而提出了解決在光網(wǎng)絡上使用IP的問題的工程解決方案，即將層的數(shù)量減少到總共兩個。
但是，甚至在此縮減后的體系結構中，迄今為止報告的解決方案旨在通過采用適合的范型(例如多協(xié)議標記交換(MPLS)范型)來優(yōu)化因特網(wǎng)中的IP路由進程或提高光網(wǎng)絡的性能。
更具體地來說，已開發(fā)了MPLS技術以減少網(wǎng)絡路由機制中所用的時間量和計算資源。
通過在每個數(shù)據(jù)分組的網(wǎng)絡層信息頭和鏈路層信息頭之間插入固定長度的標記，MPLS就不必執(zhí)行最長前綴匹配。因此，路由器只須采用分組的MPLS標記作為路由表索引，即可容易地對輸入分組作出跳決策，從而減少了將數(shù)據(jù)分組從節(jié)點轉發(fā)到另一個節(jié)點所需的工作量和時間，因此提高了網(wǎng)絡性能。有關MPLS的詳細描述，參見E.Rosen等人的“多協(xié)議標記交換體系結構”(因特網(wǎng)草案draft-ietf-mpls-arch-07.txt；因特網(wǎng)工程任務組(IETF)網(wǎng)絡工作組，2001年1月)，這些技術整體全部結合于本文中以作參考。
另一方面，涉及光網(wǎng)絡的現(xiàn)有技術解決方案涉及波長路由和波長分配問題，即通常所說的RWA，此問題可以離線或在線方式解決。
在前一種情況中，采用期望的業(yè)務矩陣，它表示每對源/目的光節(jié)點(如光交接機)需要容納的以“波長”數(shù)表示的所需連接。
在后一種情況中，根據(jù)以某種統(tǒng)計規(guī)律到達的請求來動態(tài)地解決RWA問題。
但是，IP/MPLS和RWA工程方法已經(jīng)證實并不令人完全滿意，因為一個層上的優(yōu)化仍然頻繁地受其它層上的臨界負載或不同情況所影響。
因此，本領域需要一種有關多層網(wǎng)絡的新策略。
發(fā)明的公開本發(fā)明目標是提供一種利用可用網(wǎng)絡資源以改善網(wǎng)絡性能的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明目標內，其目的之一是提供多層網(wǎng)絡中的動態(tài)路由策略和算法。
本發(fā)明的另一目的在于，如允許集成MPLS和光域的通用多協(xié)議標記交換(GMPLS)范型所允許的那樣，基于正確地將多層網(wǎng)絡作為整體進行評估，在多層環(huán)境中擴展已知的解決方案以及實施新的標準。
下面將會闡明，可通過一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的方法來實現(xiàn)所述目標、目的和其它方面，所述多層網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的邏輯層和配備有多條物理鏈路的物理層；每條邏輯鏈路對應于至少一條所述物理鏈路；所述方法包括如下步驟根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束，為每條邏輯鏈路分配一個加權值；根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束，精化分配給每條邏輯鏈路的加權值；根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算邏輯層上將起始節(jié)點連接到最終節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的路徑。
方便的是，第一關鍵約束可以是兩條邏輯鏈路之間的總帶寬(aggregate bandwidth)，它計算為對應物理鏈路的可用帶寬之和，而第二關鍵約束可以是單條物理鏈路上的可用實際帶寬。
有利的是，所述加權值和估算所述加權值的函數(shù)可以基于與跳計數(shù)、可用容量或鏈路之間的容量分布有關的信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個更具體的方面，提供了一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的方法，所述多層網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的多協(xié)議標記交換(MPLS)層和配備有多條物理光鏈路的光層；每條MPLS鏈路對應于至少一條所述光鏈路，所述方法包括如下步驟根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束，為每條邏輯鏈路分配加權值；根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束，精化分配給每條邏輯鏈路的加權值；根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算MPLS層上將起始節(jié)點連接到最終節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的標記交換路徑(LSP)。
光層可以是任何合適的層，如波分復用(WDM)層或密集波分復用(DWDM)層。
上述目標和目的還可以通過一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的網(wǎng)絡控制程序來實現(xiàn)，所述網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的邏輯層和配備有多條物理鏈路的物理層；每條邏輯鏈路對應于至少一條所述物理鏈路，所述網(wǎng)絡控制程序包括用于根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束為每條邏輯鏈路分配加權值的方法；用于根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束精化分配給每條邏輯鏈路的加權值的方法；根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算邏輯層上將起始節(jié)點連接到最終節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的路徑的方法。
所述網(wǎng)絡控制程序還可以包括根據(jù)預定標準，檢查所計算的路徑上每條邏輯鏈路的物理鏈路的實際可用性的方法以及選擇邏輯鏈路中的物理鏈路的方法。
與現(xiàn)有技術相比，在阻塞概率和總拒絕帶寬方面，按照要求權利的本發(fā)明進行管理的多層網(wǎng)絡取得了更好的性能。
附圖簡介通過以下對附圖所示非限制性示例的詳細說明，可清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中

圖1是顯示示例通信網(wǎng)絡的示意圖；
圖2是說明包括連接到MPLS域中標記交換路由器的多個節(jié)點和光域中的光交叉連接的示例通信網(wǎng)的示意圖；圖3是說明兩個節(jié)點之間的鏈路以揭示對應于一條邏輯鏈路的若干物理鏈路的示意圖；圖4是說明波長占用的網(wǎng)絡中的多個節(jié)點的示意圖；圖5是說明根據(jù)本公開方法的步驟的數(shù)據(jù)流程圖；圖6至圖9是比較本發(fā)明所提供的用于選擇物理鏈路的不同標準的性能的圖。
實施本發(fā)明的方式圖1是說明一個示例性通信網(wǎng)的示意圖，所述通信網(wǎng)個包括多個節(jié)點10至15和從起始節(jié)點10傳遞到最終節(jié)點15的示例性數(shù)據(jù)分組。
這些節(jié)點在兩個不同層或域中進行處理邏輯或路由層和物理層。
邏輯域中的每個節(jié)點與一個路由器(隨后用相同標號表示為對應節(jié)點—)相關聯(lián)，該路由器沿通往分組最終目的定址的路徑將輸入分組路由到下一節(jié)點。
同樣地，物理域中的每個節(jié)點與一個交換機相關聯(lián)，該交換機執(zhí)行必要的操作，以通過選定的傳輸方法將輸入數(shù)據(jù)分組物理上傳送到下一交換機。
在邏輯域中進行處理的兩節(jié)點(即源節(jié)點和目的節(jié)點)之間的通用連接稱為邏輯鏈路，而能夠連接物理域中的兩個節(jié)點的實際裝置稱為物理鏈路。
每條邏輯鏈路至少對應于一條物理鏈路，其中，大多數(shù)邏輯鏈路實際對應于多條物理鏈路；每條物理鏈路可以在物理上將一定大小的數(shù)據(jù)分組從鏈路第一端的節(jié)點傳輸?shù)皆撴溌妨硪欢说墓?jié)點。
根據(jù)所公開的優(yōu)選實施例，路由選擇域是MPLS或GMPLS域，而物理域是光域。
因此，為清楚起見，下面將明確地參照GMPLS來詳細說明本發(fā)明。但本領域技術人員容易理解，同樣的發(fā)明概念一般地適用于應用于光層或物理層上的任何其它面向連接的網(wǎng)絡體系結構。
圖2是說明一種示例性多層通信網(wǎng)的示意圖，所述多層通信網(wǎng)包括MPLS域中的多個標記交換路由器(LSR)10至15和光域中的多個光路由器(最好是執(zhí)行波長路由得光交叉連接(OXC)20至25。為此，可采用任何類型的OXC。
MPLS域中的每個LSR 10-15與光域中的OXC 20-25之一相關聯(lián)，它可以處理標記交換路徑(LSP)，以在任何兩個不同端點網(wǎng)元(這里表示為起點10和終點15)之間轉發(fā)數(shù)據(jù)分組。
應注意，圖2的配置是為了更好地理解本發(fā)明，并不一定反映網(wǎng)絡的真實物理體系結構。具體來說，圖2顯示了MPLS路由器與OXC之間一對一的關系。事實上，即便圖中只顯示了位于鏈路端的兩個OXC，連接兩個MPLS路由器的鏈路可容易地對應于一條包括包括多條中間OXC的連接。
例如，鏈路41可以是OXC 20和OXC 22之間的直接鏈路或間接鏈路，其中連接兩個OXC的波長經(jīng)過一個中間OXC(圖中未顯示)，它未與對應的MPLS路由器相關聯(lián)。
圖2還顯示了MPLS域中用于將數(shù)據(jù)分組從節(jié)點10傳輸?shù)焦?jié)點15的第一LSP 31、32，其對應于在節(jié)點20和節(jié)點25之間建立連接的路徑41-42。
最后，圖2顯示了第二LSP 33、34、32(即數(shù)據(jù)分組從起點20到終點25的行程所遵循的實際路徑，下文將對此予以說明)以及對應的路徑43、44和42。
圖3說明一條示例性鏈路，以揭示連接節(jié)點400和節(jié)點401的多條光纖420、421和422。接著，在圖中對光纖420作了局部放大，以表示適合物理上通過鏈路傳輸數(shù)據(jù)的若干一定容量波長430的之一。
引用號410表示計算為每條物理鏈路上的可用單一資源之和的總關鍵資源，例如邏輯鏈路的總容量。
網(wǎng)絡控制程序(圖中未顯示)負責計算數(shù)據(jù)分組從起點10通向終點15的路徑。
網(wǎng)絡控制程序通過信令協(xié)議(如OSPF協(xié)議)了解網(wǎng)絡狀態(tài)信息。對于每條鏈路，狀態(tài)信息包括該鏈路的狀態(tài)、拓樸、網(wǎng)絡節(jié)點之間的連通性以及每個波長上的可用帶寬。
此信息的存儲根據(jù)常規(guī)方法和技術來進行，因此這里不作詳述。例如，該信息可以存儲在每個節(jié)點上的一個表中，該表可由對應路由器訪問以對輸入分組進行路由；以及由網(wǎng)絡控制程序訪問，以用于建立從網(wǎng)絡起始點到終點的路徑。
無論如何，網(wǎng)絡控制程序必須能夠訪問有關MPLS層和光層的信息。在優(yōu)選實施例中，采用了GMPLS范型，它允許網(wǎng)絡控制訪問有關MPLS層和光節(jié)點的信息。
圖5的數(shù)據(jù)流程圖500說明了根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的操作。下文將說明此數(shù)據(jù)流程圖，其中假定信息將從節(jié)點10傳送到節(jié)點15，因此要設置連接這兩個節(jié)點的LSP。
在方框505，通知網(wǎng)絡控制程序，必須建立一條路徑來將包含信息的一個或多個數(shù)據(jù)分組從起始節(jié)點10傳輸至最終節(jié)點15，在步驟510，通過考慮網(wǎng)絡中將節(jié)點i連接至節(jié)點j的第一鏈路來開始對網(wǎng)絡鏈路進行分析。
在步驟515-520，在邏輯層處理鏈路，并為其分配加權值或加權函數(shù)w(i，j)，其指示將該鏈路用于傳輸數(shù)據(jù)分組的成本，所述成本與一個或多個第一關鍵約束或所需資源相關。
例如，在此示例性情況中，總的可用鏈路帶寬410可以起第一關鍵資源或約束的作用。
在步驟525，將具體與物理層有關的信息納入考慮，以檢查物理層可用性，即實際物理鏈路能否滿足第二關鍵資源或第二約束，它可能與在邏輯層上考慮的第一資源或約束等效或受其影響。
但是，第二關鍵資源還可以是與IP或邏輯層狀態(tài)無關，對光層的正確操作至關重要的獨立約束。
在此情況中，假定第二約束是波長層次上的帶寬可用性因此在步驟530，執(zhí)行檢查以判斷鏈路內是否有至少一個波長可用，以適應數(shù)據(jù)分組的實際傳輸。
在沒有物理鏈路能夠在物理上適合鏈路連接的情況下，將先前分配給該鏈路的加權值設為無窮大(步驟540)，這表示該鏈路不可用。
例如，圖2顯示沒有物理鏈路可以提供在節(jié)點20和節(jié)點22之間進行數(shù)據(jù)傳輸所需的帶寬，因此要計算的路徑將不包括連接節(jié)點10和節(jié)點12的鏈路。
另一方面，如果一條或多條物理鏈路可以適應鏈路兩端節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，則根據(jù)第二資源的可用性修改先前分配給該鏈路的加權值并對其加以精化，而后將最終的加權值分配給該鏈路。因此，加權值分配同時將有關鏈路的匯總信息和物理資源的具體可用性納入考慮。
最后，在步驟545，進行測試以核查該網(wǎng)絡中是否還有更多的鏈路，此時處理程序跳回步驟510，并對下一條鏈路重復該過程。
最后，為網(wǎng)絡中的每條鏈路分配一個加權值，現(xiàn)在網(wǎng)絡控制程序就可以根據(jù)傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術算法計算邏輯層上的最優(yōu)路徑或標記交換路徑。
例如，(步驟550)可以采用Dijkstra算法，該算法適合于針對一對給定的起始和最終節(jié)點，計算具有最小成本的路由。圖2表示由鏈路33、34和32組成的最優(yōu)LSP。
圖5所示的數(shù)據(jù)流程圖的下半部分顯示了本發(fā)明的另一個方面，即適合于進一步優(yōu)化從起始節(jié)點到最終節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸。
在步驟555，取LSP中的第一鏈路或邏輯路徑，并在步驟560檢查有關物理鏈路(在此情況中為波長)數(shù)量，物理鏈路可在物理上容納數(shù)據(jù)傳輸。
如果有多于一條鏈路可用，則在步驟565應用標準來選擇最合適的物理鏈路(下文將對此予以詳述)，否則選取唯一的可用鏈路。
如果邏輯路徑或LSP中存在多段(segment)(步驟570)，則算法跳回到步驟555，并對LSP中的下一條鏈路重復該處理過程。
最后在步驟575，將屬于所計算的路徑的鏈路存儲在專用數(shù)據(jù)庫(未顯示)中，該專用數(shù)據(jù)庫由網(wǎng)絡控制程序用于在數(shù)據(jù)傳輸一結束時就拆除該LSP；而所選物理鏈路存儲在存儲有關物理鏈路狀態(tài)和占用情況的信息的專用數(shù)據(jù)庫中，而后過程結束(步驟580)。
更詳細地說，步驟515-520的目的是為網(wǎng)絡的每條鏈路設置第一加權值，用于根據(jù)在邏輯層上考慮的基于約束的量度來查找最優(yōu)路由，并且該第一加權值通常對應于有關物理層的匯總信息可用帶寬通常是最相關的信息。在此階段，如上所述，可用帶寬是基于整條鏈路來考慮的，其計算為構成該鏈路的所有光纖中的所有波長上的可用空閑帶寬之和。此值稱為用于路由選擇的總信息。
在所公開的優(yōu)選實施例中，用于確定每條鏈路的加權值的最相關因素是跳計數(shù)和可用容量。稍后將介紹第三個因素，即容量分布。
具體而言，跳計數(shù)函數(shù)的目標是使MPLS網(wǎng)絡中的跳數(shù)減至最小，以便將每個邏輯節(jié)點上引入的路由開銷減至最小。
關于可用容量，收集鏈路狀態(tài)信息時的可用容量的數(shù)量以CiAL表示。因此，1/CiAL表示鏈路提供的建立新會話的阻力的量度。鏈路的可用容量越大，則提供的阻力越小。
優(yōu)選加權函數(shù)w(i)＝CmaxTL/CiAL，其中CmaxTL是網(wǎng)絡中的最大鏈路總容量。
此加權函數(shù)用于定義網(wǎng)絡中適用于單一情況(scenario)的最小阻力。
但是，本領域技術人員理解，鏈路上的可用帶寬并未給出有關每條鏈路中容量如何分布的信息CiAL實際上是構成該鏈路的所有光纖的所有空閑容量之和，但并沒有提供有關實際容量在光纖中波長上如何分布的指示。
另一方面，因為一條LSP必定由一個波長承載，所以路由算法必須將此因素納入考慮。
實際情況中，即使容量信息告知鏈路擁有比建立新LSP連接所需容量更多的容量，捆綁LSP的鏈路中仍可能不存在任何波長。
出于這些原因，步驟525-540將光層納入詳細的考慮，具體地來說，將鏈路中每個單一波長的實際帶寬分布和可用性納入考慮，以便找出可以實際捆綁新LSP連接的至少一個波長。
如果這種波長不存在，則將該鏈路的加權函數(shù)設為“無窮大”，并計算新的LSP?！盁o窮大”的值將防止網(wǎng)絡控制程序選擇該廢棄的鏈路。
反之，如果有多于一個的波長可用于容納數(shù)據(jù)傳輸，則網(wǎng)絡控制程序負責根據(jù)預定的標準選擇最適合的一個波長，以確保最優(yōu)的網(wǎng)絡性能。下文將參考圖4對此予以詳細說明，圖4給出了一個說明性示例，說明由LSP的路由算法選擇的四個節(jié)點圖4顯示了節(jié)點20、21、22和25。為了說明的目的，每對節(jié)點之間顯示有兩條物理鏈路，每條鏈路顯示以適當測量單位(通常為Mb/s或Gb/s)表示的空閑容量。為了簡明起見，可以假定邏輯鏈路中的每條物理鏈路具有相同的容量，但這對本發(fā)明不構成約束。
具體而言，存在兩個部分填充的波長，其具有足夠的剩余容量，以容納連接節(jié)點21至節(jié)點22的邏輯鏈路內的數(shù)據(jù)傳輸。第一波長具有0.5Mb/s的空閑容量，而第二波長具有0.3Mb/s的空閑容量。
在優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡控制可以編程為選擇負載最重或具有最少空閑容量的波長。此選擇標準(隨后稱為WF(波長填充)標準)使找到為需要大容量的其它連接可用的至少一個波長的概率最大。
第二優(yōu)選標準(隨后稱為WEF(波長均勻填充)標準)選擇負載最輕或具有最大剩余容量的波長，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)在可用波長中的均勻分布。
為了更好理解本發(fā)明方法整體帶來的主要優(yōu)點和上述兩個優(yōu)選標準帶來的不同特定優(yōu)點，將根據(jù)支持本發(fā)明的發(fā)明概念的路由策略的性能與現(xiàn)有技術路由算法(即所謂的“最短路徑”算法、 “最少跳”算法和“最小阻力(least resistance)”算法)進行比較。
在所有報告的測試例中，均根據(jù)阻塞概率(指示不滿足請求的概率)和總拒絕帶寬(指示未被滿足的所有請求導致的累計帶寬)來評價性能。
所報告的結果涉及8個節(jié)點的網(wǎng)絡拓樸的情況。但是，本領域技術人員應理解，如果考慮節(jié)點數(shù)量不同的拓樸，則從定性的觀點來看，結果不變。最后，假定到達每個節(jié)點的連接請求遵循泊松分布。
圖6報告有關LSP連接請求與所提供的以爾朗(Erlang)表示的業(yè)務負載的阻塞概率。
線條600涉及根據(jù)本發(fā)明的方法所取得的結果，而線條610、620和630分別涉及“最小阻力”算法、“最小跳”算法和“最短路徑”算法。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的路由策略優(yōu)于所有受測的其它策略，直到網(wǎng)絡加載到預計要拒絕大部分請求并且所有性能均變得不可接受為止。
圖7顯示了計算為所有被拒絕LSP請求之和的總拒絕帶寬與所提供的以爾朗表示的業(yè)務負載。
線條700涉及根據(jù)本發(fā)明的方法所取得的結果，而線條710、720和730分別涉及“最小阻力”算法、“最小跳”算法和“最短路徑”算法。
根據(jù)本發(fā)明的路由策略再次優(yōu)于所有其它策略，直到網(wǎng)絡加載到合理數(shù)量的負載為止。
應該注意的是，如預計的那樣，“最短路徑”算法在網(wǎng)絡高度擁塞時給出較好的結果。這是最短路徑算法相對于任何基于約束的路由算法的一個熟知特征，可以根據(jù)如下知識予以解釋當業(yè)務擁塞水平達到某個臨界值時，算法必然會得到占用更少網(wǎng)絡資源的最好結果。但是，應該注意的是，當占用的鏈路容量達到70％且阻塞概率變得不可接受(超過10％)，即所述條件在實際情況中明顯無意義時，“最短路徑”算法性能要好于根據(jù)本發(fā)明的路由策略。
圖8報告在將不同標準用于在各波長上分布容量時的阻塞概率與所提供的以爾朗表示的業(yè)務負載。
線條800和810分別涉及將所公開的WF和WEF標準應用于根據(jù)本發(fā)明的策略方法時所得的結果，而線條820和830分別涉及將同樣的標準應用于“最短路徑”算法時所得的結果。
該圖顯示，在業(yè)務負載處于有效水平時，根據(jù)本發(fā)明的路由策略配合WF容量分布優(yōu)于所有其它策略，而根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例(即適用于所提出的路由策略的WEF容量分布)取得次優(yōu)性能。
最后，參考圖9，在根據(jù)本發(fā)明的路由策略與所有其它策略之間就阻塞概率拒絕帶寬與所提供的以爾朗表示的業(yè)務量進行比較，其中線條910、920和930分別涉及“最小阻力”算法、“最小跳”算法和“最短路徑”算法。
該圖顯示，無論采用何種波長選擇標準，根據(jù)本發(fā)明的路由策略均提供最好的性能。
至此說明本發(fā)明實現(xiàn)了所提出的目標和目的。顯然，本領域技術人員清楚并可以在不背離本發(fā)明范圍的前提下容易地進行多種修改。因此，權利要求書的范圍不限于附圖所示或在本說明書中以示例形式給出的優(yōu)選實施例，確切地說，權利要求書將涵蓋存在于本發(fā)明中的所有可專利創(chuàng)新特征，包括本領域技術人員視為等效的所有特征。
權利要求
1.一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的方法，其中所述網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的邏輯層和配備有多條物理鏈路的物理層，每條所述邏輯鏈路對應于至少一條所述物理鏈路，所述方法包括如下步驟a)根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束，為每條邏輯鏈路分配加權值；b)根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束，對分配給每條邏輯鏈路的所述加權值進行精化；c)根據(jù)分配給每條鏈路的所述加權值，計算所述邏輯層上將起始節(jié)點連接到最終節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的路徑。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述第一關鍵約束是邏輯鏈路上總的可用帶寬，此帶寬計算為所述對應物理鏈路的所有帶寬之和。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述第二關鍵約束是一條邏輯鏈路中每條物理鏈路中可提供的帶寬。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的方法，其特征在于所述加權值是基于下列各項中的至少一項-跳計數(shù)；-可用容量；-容量分布。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括如下步驟d)檢查所計算的路徑中每條邏輯鏈路的物理鏈路的可用性；e)選擇所述邏輯鏈路內的物理鏈路。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于選擇物理鏈路的所述步驟包括選擇負載最重的物理鏈路。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于選擇物理鏈路的所述步驟包括選擇負載最輕的物理鏈路。
8.一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的方法，其中所述多層網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的多協(xié)議標記交換(MPLS)層和配備有多條物理光鏈路的光層；每條MPLS鏈路對應于至少一條所述光鏈路，所述方法包括如下步驟a)根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束，為每條邏輯鏈路分配加權值；b)根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束，精化分配給每條邏輯鏈路的加權值；c)根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算所述MPLS層上將起始節(jié)點連接到終結節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的標記交換路徑(LSP)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述光層是波分復用(WDM)層或密集波分復用(DWDM)層。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特征在于所述第一關鍵約束是兩條邏輯鏈路之間的總帶寬，其計算為所述對應物理鏈路所有帶寬之和。
11.如權利要求8至10中任意一項所述的方法，其特征在于所述第二關鍵約束是兩條物理鏈路之間的可用帶寬。
12.如權利要求8至11中任意一項所述的方法，其特征在于所述加權值是基于下列各項中的至少一項-跳計數(shù)；-可用容量；-波長上的容量分布和波長負載。
13.如權利要求8所述的方法，其特征在于還包括如下步驟d)檢查所計算的LSP中每條邏輯鏈路的物理鏈路的可用性；e)選擇所述LSP內的物理鏈路。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于選擇物理鏈路的所述步驟包括選擇負載最重的波長。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于選擇物理鏈路的所述步驟包括選擇負載最輕的波長。
16.一種根據(jù)存在于多條鏈路中的邏輯路徑上的阻塞概率和總拒絕帶寬來優(yōu)化多層網(wǎng)絡的性能的方法，所述方法包括如下步驟a)檢查所述鏈路中每個波長的容量；b)檢查所述鏈路中每個波長的負載；c)選擇負載最重的波長；d)對所述邏輯路徑中的所有鏈路重復步驟a)至c)。
17.一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的網(wǎng)絡控制程序，其中所述網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、配備有多條邏輯鏈路的邏輯層和配備有多條物理鏈路的物理層；每條邏輯鏈路對應于至少一條所述物理鏈路，所述網(wǎng)絡控制程序包括a)用于根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束為每條邏輯鏈路分配加權值的方法；b)用于根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束精化分配給每條邏輯鏈路的加權值的方法；c)根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算所述邏輯層上將起始節(jié)點連接到終結節(jié)點以便傳輸所述數(shù)據(jù)分組的的路徑的方法。
18.如權利要求17所述的網(wǎng)絡控制程序，其特征在于所述第一關鍵約束是邏輯鏈路上總的可用帶寬，其計算為所述對應物理鏈路的所有帶寬之和。
19.如權利要求18所述的網(wǎng)絡控制程序，其特征在于所述第二關鍵約束是邏輯鏈路中每條物理鏈路上的可用帶寬。
20.如權利要求19所述的網(wǎng)絡控制程序，其特征在于所述加權值基于下列各項中的至少一項-跳計數(shù)；-可用容量；-容量分布。
21.權利要求17至20中任意一項所述的網(wǎng)絡控制程序，其特征在于還包括d)用于檢查所計算的路徑中每條邏輯鏈路的物理鏈路的可用性的方法；e)用于選擇所述邏輯鏈路內的物理鏈路的方法。
全文摘要
提供了一種在多層網(wǎng)絡上對數(shù)據(jù)分組進行路由的方法，所述網(wǎng)絡包括多個節(jié)點、一個配備有多條邏輯鏈路的邏輯層和一個配備有多條物理鏈路的物理層；每條邏輯鏈路對應于至少一條所述物理鏈路；所述方法包括如下步驟根據(jù)所述邏輯層中的第一關鍵約束為每條邏輯鏈路分配加權值；根據(jù)所述物理層中的第二關鍵約束精化分配給每條邏輯鏈路的加權值；根據(jù)分配給每條鏈路的加權值，計算所述邏輯層上將起始節(jié)點連接到追蹤節(jié)點以傳送數(shù)據(jù)分組的路徑。
文檔編號H04L29/08GK1625869SQ02828962
公開日2005年6月8日 申請日期2002年5月17日 優(yōu)先權日2002年5月17日
發(fā)明者P·約萬納, R·薩貝拉, P·托, G·奧廖洛 申請人:艾利森電話股份有限公司