專利名稱：波長路由光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時軟搶占方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述一種在波長路由光網(wǎng)絡(luò)中降低建路阻塞率，同時保證已有業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的方法，屬于光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法特別適用于分布式波長路由的自動交換光網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前已有一些降低波長路由光網(wǎng)絡(luò)建路阻塞率的方法，這些方法主要分為兩類。第一類方法通過對實(shí)際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的分布特性進(jìn)行預(yù)測建立網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)該模型合理設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳?yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的分配，以達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率的目的。我們稱這類方法為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。第二類方法作用于阻塞發(fā)生之后，此時，優(yōu)先級較高的業(yè)務(wù)以一定的概率搶占已有業(yè)務(wù)，從而保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)建立成功。我們稱這類方法為搶占方法。然而就目前來說，這兩類方法均存在其各自問題如下1、對于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，由于其作用于阻塞發(fā)生之前，其效果相比搶占方法在某些方面自然存在一定局限，表現(xiàn)為當(dāng)阻塞已經(jīng)發(fā)生時，該類方法便無能為力。此外，由于這類方法是依據(jù)特定的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分布而設(shè)計的，當(dāng)這種業(yè)務(wù)分布發(fā)生變化時，該方法便不能很好的達(dá)到其預(yù)期效果。
2、對于目前已有的搶占方法(為區(qū)別本發(fā)明所提出的軟搶占方法，以下稱該種搶占方法為硬搶占方法)，由于其降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率是以被搶占業(yè)務(wù)的中斷為代價的，因而它不能保證這些業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。此外，這類方法只能降低某一類高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的阻塞率，而對于網(wǎng)絡(luò)整體阻塞率的降低，它沒有任何幫助，甚至還有負(fù)面的作用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述諸多問題，本發(fā)明提出這樣一種波長路由光網(wǎng)絡(luò)的軟搶占方法，它能有效降低網(wǎng)絡(luò)中高優(yōu)先級業(yè)務(wù)或整個網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，與此同時，網(wǎng)絡(luò)中已有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量也得到有效保證。軟搶占方法較硬搶占方法的本質(zhì)不同之處在于，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)阻塞發(fā)生時，前者會為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算一條新路由，當(dāng)且僅當(dāng)這條新路由被計算出來且該業(yè)務(wù)按新路由改路成功時，新的業(yè)務(wù)才能進(jìn)行搶占操作。(具體工作流程見圖1)。而后者直接搶占已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，不考慮被搶占的業(yè)務(wù)能否找到新的路由并重新建立連接。
本發(fā)明的特征在于1、該發(fā)明是在自動交換光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，在所述光網(wǎng)絡(luò)控制平面的服務(wù)器中預(yù)設(shè)有開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的協(xié)議流程及其鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，且所述服務(wù)器中還設(shè)有資源預(yù)留協(xié)議，便于光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r地得到網(wǎng)絡(luò)中被占用鏈路的業(yè)務(wù)編號及其路由信息；所述的軟搶占方法依次含有以下步驟步驟1在所述光網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)發(fā)生改變時，該服務(wù)器對每一條被占用的鏈路，要在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中其所在的開銷項上加上一個設(shè)定的權(quán)值B，該權(quán)值需遠(yuǎn)大于所述光網(wǎng)絡(luò)中所有和這條鏈路有同一波長的鏈路的開銷之和；同樣，當(dāng)有鏈路被釋放時，在所述鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中把該鏈路的開銷減去該權(quán)值B；步驟2該服務(wù)器對步驟1所述的更新后的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫用Dijkstra最短路由算法生成所述光網(wǎng)絡(luò)的路由表；步驟3在一個新的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)到達(dá)時，在步驟2所述的光網(wǎng)絡(luò)路由表中為該業(yè)務(wù)找出一條最短路由；步驟4根據(jù)步驟3的結(jié)果，按照開銷大小對該最短路由進(jìn)行分類，并根據(jù)分類結(jié)果采取下述不同的處理操作a開銷＜B，沒有阻塞發(fā)生，對新業(yè)務(wù)正常建路；bB≤開銷＜2B阻塞發(fā)生，按步驟5處理；c開銷≥2B該服務(wù)器終止軟搶占操作，退出；步驟5該服務(wù)器對于步驟4中b所述的路由，找到其唯一一條開銷在B到2B之間的組成鏈路，定義它為阻塞鏈路；并通過資源預(yù)留協(xié)議得到占用該阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，定義該業(yè)務(wù)為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；于是，得到兩個待處理的業(yè)務(wù)對象新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)以及即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，這種方法叫阻塞定位法；步驟6該服務(wù)器用交換路由法同時為步驟5中所述的兩個屬于不同源/目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算路由，所述方法依次含有以下步驟步驟6.1該服務(wù)器備份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫；步驟6.2更新步驟6.1中所述的數(shù)據(jù)庫，模擬拆除即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，釋放其所占用的資源；步驟6.3更新步驟6.2中修改過的備份數(shù)據(jù)庫，模擬建立新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，占用步驟4中b所述的開銷在B到2B之間的路由資源；
步驟6.4通過Dijkstra最短路由算法用步驟6.3中更新過的備份數(shù)據(jù)庫重新為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算最短路由，并根據(jù)不同的計算結(jié)果采取下述不同的處理操作若所述計算得到的最短路由開銷小于B，則把被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)切換到新計算的路由；然后按步驟4中b所述的路由建立新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)；若所述計算得到的最短路由的開銷大于或等于B，則該服務(wù)器終止正在進(jìn)行的軟搶占操作。
2、在所述步驟6中同時為步驟5中所述的兩個屬于不同源/目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算路由時，采用按以下步驟構(gòu)成的窮舉路由法步驟6.A通過逐條路由的方法分別得到兩個業(yè)務(wù)所有可能的路由，每個業(yè)務(wù)的具體路由計算方法如下首先，尋找源節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)并把這些鄰居節(jié)點(diǎn)分別存入不同的鏈表；其次，依次逐個地為上述每一個鏈表中最后存入的一個節(jié)點(diǎn)查找其鄰居節(jié)點(diǎn)，若該鄰居節(jié)點(diǎn)在該鏈表中已存在，則拋棄該鄰居節(jié)點(diǎn)；若該鄰居節(jié)點(diǎn)是目的節(jié)點(diǎn)，則把該鏈表連同目的節(jié)點(diǎn)保存至路由表；若該鄰居節(jié)點(diǎn)不屬于所述的兩種情況，則把該鄰居節(jié)點(diǎn)以及該鏈表存入新的鏈表；當(dāng)所有鄰居節(jié)點(diǎn)尋找完畢，則刪除上述所建立的相應(yīng)鏈表；重復(fù)這項操作，直到?jīng)]有鏈表存在；再次，每次從兩組網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由中依次分別選出一個路由進(jìn)行比較，若存在兩個沒有鏈路沖突并分別屬于兩個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的路由，則通過資源預(yù)留協(xié)議同時建立兩個業(yè)務(wù)；否則，該服務(wù)器退出軟搶占操作。
3、在所述的步驟2～3中，服務(wù)器對步驟1所述的更新后的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的一個隨機(jī)波長的子數(shù)據(jù)庫用所述逐條路由的方法為新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)找到多條路由，然后再按步驟4～5所述的阻塞定位法得到占用所述多條路由中每條路由的阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，并把這些信息保存到候選阻塞鏈路數(shù)據(jù)庫，以便為所述步驟6提供多次改路嘗試，這種方法叫同波長候選阻塞鏈路法。
4、在所述的步驟3中，在一個新的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)到達(dá)時，服務(wù)器在每一個波長的光網(wǎng)絡(luò)路由表中為新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)分別找到一條最短路由，總共找到和光網(wǎng)絡(luò)所配置的波長數(shù)目相同數(shù)量的多條路由，然后再按步驟4～5所述的阻塞定位法得到占用所述多條路由中每條路由的阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，并把這些信息保存到候選阻塞鏈路數(shù)據(jù)庫，以便為所述步驟6提供多次改路嘗試，這種方法叫異波長候選阻塞鏈路法。
仿真結(jié)果(圖5)顯示，在采用軟搶占方法后，網(wǎng)絡(luò)阻塞率指標(biāo)得到了很大的改善。從圖中我們看到，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)載荷不是很大時(＜15Erlang)，軟搶占方法能有效降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率，尤其對于輕負(fù)載網(wǎng)絡(luò)(節(jié)點(diǎn)載荷小于6Erlang)，網(wǎng)絡(luò)阻塞率更是大幅降低。同時，隨著改路嘗試次數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)阻塞率也能得到一定程度的降低。不過，對于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載非常重的情況，由于可用的網(wǎng)絡(luò)資源相當(dāng)有限，軟搶占方法并不十分適用。
圖6進(jìn)一步反映了軟搶占方法的工作效率。從圖中我們看到，在節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)載荷較輕時，軟搶占方法有著較高的改路成功率，特別是在該載荷小于2Erlang時，進(jìn)行5次改路嘗試的軟搶占方法實(shí)現(xiàn)了100％或接近100％的改路成功率。這從側(cè)面反映了該方法能大大降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率的原因。


圖1軟搶占方法工作流程2四節(jié)點(diǎn)單波長有向網(wǎng)絡(luò)實(shí)例圖3新業(yè)務(wù)請求被阻塞示意4軟搶占方法處理阻塞示意5網(wǎng)絡(luò)阻塞率特性比較6軟搶占方法改路成功率示意圖具體實(shí)施方式
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體通過以下方案實(shí)現(xiàn)1.阻塞定位對于動態(tài)分布式波長路由光網(wǎng)絡(luò)來說，每一個業(yè)務(wù)的路由計算都不是唯一的。這導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)阻塞發(fā)生時，發(fā)生阻塞的鏈路(link)以及造成該阻塞的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)存在多種可能。因此，對阻塞進(jìn)行定位變得非常復(fù)雜。一種最簡單的阻塞定位方法是窮舉所有的阻塞可能，之后從中找出最優(yōu)的。然而，窮舉算法的時間復(fù)雜度相當(dāng)大，這對于對實(shí)時性要求很高的動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)來說并不適用。為解決這個問題，本發(fā)明提出了一種巧妙而高效的“負(fù)載加權(quán)”阻塞定位方法。該方法遵循最小化受影響的網(wǎng)絡(luò)已有業(yè)務(wù)的原則，通過對開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPFOpen Shortest Path First)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(linkstate database)以及其協(xié)議流程進(jìn)行改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。具體改進(jìn)方法如下(1)當(dāng)一條鏈路被占用時，改進(jìn)后的“負(fù)載加權(quán)法”在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中將其鏈路的開銷(cost)加上一個固定的權(quán)值B(該權(quán)值需遠(yuǎn)大于網(wǎng)絡(luò)中所有和這條鏈路同一波長的鏈路開銷之和)，而不是按照已有的OSPF協(xié)議將這條鏈路的信息直接從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中刪除。
(2)同樣當(dāng)一條鏈路被釋放時，改進(jìn)后的“負(fù)載加權(quán)法”在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中將其鏈路的開銷減去這個權(quán)值B，而不是按照已有的OSPF協(xié)議將這條鏈路的信息加入到鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中。
表1A以及表1B描述了一個四節(jié)點(diǎn)單波長有向網(wǎng)絡(luò)(圖2)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫實(shí)例。在某一時刻，該網(wǎng)絡(luò)中存在三個業(yè)務(wù)，它們占用了{(lán)4->2)、{2->1}、{3->4}、{4->1}以及{4->3}五條鏈路。假定1、2兩個節(jié)點(diǎn)間鏈路的初始開銷為3，其余各鏈路的初始開銷為1。其中，表1A為采用“負(fù)載加權(quán)法”的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，表1B為采用已有OSPF協(xié)議的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。
表1A 采用“負(fù)載加權(quán)法”的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫

表1B 采用已有OSPF協(xié)議的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫

在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫更新完畢之后，“負(fù)載加權(quán)法”采用Dijkstra最短路由算法生成網(wǎng)絡(luò)路由表。由于新方法的采用，無論網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)如何，任何兩個節(jié)點(diǎn)對之間都有一條最短路由。這些路由將按照其開銷大小進(jìn)行分類(1)開銷＜B沒有阻塞發(fā)生，新業(yè)務(wù)將正常建路。
(2)B≤開銷＜2B阻塞發(fā)生，同時準(zhǔn)備采用軟搶占方法解決這個阻塞。(僅對高優(yōu)先級業(yè)務(wù))(3)開銷≥2B阻塞發(fā)生，但不打算采用軟搶占方法解決這個阻塞，因?yàn)槠鋵⒂绊憙蓚€或兩個以上的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。
從上述分類中我們看到開銷在B和2B之間的路由是軟搶占方法處理的對象。由于一條路由的開銷是組成該路由各個鏈路的開銷之和，因此在這些鏈路中，有且只有一條開銷在B和2B之間，該鏈路可被認(rèn)為是阻塞發(fā)生的地點(diǎn)，下文稱其為“阻塞鏈路”。至此，“負(fù)載加權(quán)法”便完成了阻塞定位。有了阻塞鏈路，便能通過資源預(yù)留協(xié)議(RSVPResourceReservation Protocol)得到組成占用該鏈路的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由的各條鏈路信息。這樣，我們便有了兩個待處理的業(yè)務(wù)對象新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)以及即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。接下來，軟搶占方法將同時為它們計算路由，以保證它們都能建立起來。
2.路由計算已有OSPF協(xié)議的Dijkstra最短路由算法只能為某一個業(yè)務(wù)找到一條開銷最小的路由，而無法同時為兩個屬于不同源/目的節(jié)點(diǎn)對的業(yè)務(wù)計算路由。為解決這個問題，本發(fā)明提出兩種雙業(yè)務(wù)路由算法，分別是“交換路由法”以及“窮舉路由法”。
(1)交換路由法“交換路由法”就是交換兩個業(yè)務(wù)路由計算的順序，即先計算新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)路由，假設(shè)建路成功，更新備份的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。之后根據(jù)更新后的備份數(shù)據(jù)庫重新計算即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由。具體算法流程分為以下四步A、進(jìn)行初始化備份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。
B、更新備份數(shù)據(jù)庫，模擬拆除即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，釋放其所占用的資源。
C、更新備份數(shù)據(jù)庫，模擬建立新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，占用上文計算得到的開銷在B到2B之間的路由資源。
D、通過Dijkstra最短路由算法用步驟C中的備份數(shù)據(jù)庫重新為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算最短路由I)該路由的開銷小于B沒有阻塞發(fā)生，將通過RSVP協(xié)議同時建立兩個業(yè)務(wù)。這樣，即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)將被切換到新計算的路由，而新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)也能成功建立起來，網(wǎng)絡(luò)阻塞被解決。
II)該路由的開銷大于等于B無法同時為兩個業(yè)務(wù)找到路由，網(wǎng)絡(luò)阻塞無法解決。
“交換路由法”覆蓋了絕大多數(shù)情況，也就是說，兩個業(yè)務(wù)的路由均存在而該算法不能將其找出的概率很低。然而，這種壞情況還是存在的。為解決這個問題，本發(fā)明提出了另一種“窮舉路由法”。
(2)窮舉路由法“窮舉路由法”就是窮舉兩個業(yè)務(wù)所有可能的路由，并從中找出其不相沖突的一對路由。為了降低窮舉算法的時間復(fù)雜度，本發(fā)明采用逐跳路由的方法得到每一個業(yè)務(wù)的所有可能路由。具體算法流程如下A、通過逐跳路由的方法分別得到兩個業(yè)務(wù)所有可能的路由，每個業(yè)務(wù)的具體路由計算方法如下I)尋找源節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)并將它們存入不同的鏈表。
II)依次為上述每一個鏈表最后的節(jié)點(diǎn)查找其鄰居節(jié)點(diǎn)，若它在該鏈表中已存在，則拋棄它；若它是目的節(jié)點(diǎn)，則將該鏈表連同目的節(jié)點(diǎn)保存至路由表。對于其他情況則將這個鄰居節(jié)點(diǎn)以及該鏈表存入新的鏈表。當(dāng)所有鄰居節(jié)點(diǎn)尋找完畢后，刪除該鏈表。
III)重復(fù)II)的操作，直到?jīng)]有鏈表存在。
B、將兩個業(yè)務(wù)的路由逐一比較(每次從兩組路由中分別選出一個進(jìn)行比較)I)存在兩個沒有鏈路沖突并分別屬于兩個業(yè)務(wù)的路由能通過RSVP協(xié)議同時建立兩個業(yè)務(wù)，從而網(wǎng)絡(luò)阻塞被成功解決。
II)不存在上述路由無法同時為兩個業(yè)務(wù)找到路由，網(wǎng)絡(luò)阻塞無法解決。
3、多次改路嘗試以上對于軟搶占方法的描述均建立在進(jìn)行一次改路嘗試的基礎(chǔ)之上。如果該次改路失敗，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)阻塞無法解決。不過，如果能進(jìn)行多次改路嘗試，網(wǎng)絡(luò)阻塞率還會進(jìn)一步降低。然而，上文所描述的阻塞定位方法只能找到一個最優(yōu)的阻塞鏈路，如果希望進(jìn)行多次改路嘗試，還需要找出一些候選阻塞鏈路，然后采用上文提到的路由計算方法進(jìn)行多次改路嘗試。為此，本發(fā)明提出兩種尋找候選阻塞鏈路的方法，分別是“同波長候選阻塞鏈路法”以及“異波長候選阻塞鏈路法”。
(1)同波長候選阻塞鏈路法該方法只需改變阻塞定位的路由計算方法用“逐跳路由法”代替Dijkstra最短路由算法?！爸鹛酚煞ā痹谏衔囊呀?jīng)進(jìn)行過描述，通過它能找到多條路由。在得到這些路由后，用之前的阻塞定位法得到每條路由的阻塞鏈路及其業(yè)務(wù)信息，并將其保存到候選阻塞鏈路數(shù)據(jù)庫。
(2)異波長候選阻塞鏈路法該方法在進(jìn)行阻塞定位的路由計算時，依然采用Dijkstra最短路由算法，只不過需要為每一個波長找到一條最短路由，之后的操作同“同波長候選阻塞鏈路法”。需要指出的是，若使用該方法，最大改路次數(shù)將受到網(wǎng)絡(luò)波長數(shù)的限制。
此外，如果希望得到更多的改路次數(shù)，可同時使用以上兩種方法。
下面通過一個具體的網(wǎng)絡(luò)實(shí)例說明本發(fā)明所提出的軟搶占方法的實(shí)施方式。
如圖2所示，某一時刻在這個四節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中存在三個業(yè)務(wù)。此時一個新的業(yè)務(wù)(業(yè)務(wù)4)提出了一個由節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)1的建路請求(見圖3)。
對于這個請求，一共存在三條可能的路由，分別是2->1、2->4->1以及2->4->3->1，其開銷分別為B+3、1+(B+1)＝B+2以及1+(B+1)+1＝B+3。(可由表1A計算得到)。按照軟搶占方法的工作流程(見圖1)，系統(tǒng)查詢由最新的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(見表1A)生成的路由表。由于該路由表保存的是開銷最小的路由，因此查詢到的這個由節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)1的路由為2->4->1，其開銷為B+2。
考慮到B遠(yuǎn)大于網(wǎng)絡(luò)中10條鏈路的原始開銷之和14，B+2介于B和2B之間，存在網(wǎng)絡(luò)阻塞。根據(jù)工作流程，將采用軟搶占方法解決阻塞。
查詢組成路由2->4->l的兩條鏈路，發(fā)現(xiàn)其中的4->1開銷為B+1，介于B和2B之間。因此確定該鏈路為阻塞鏈路。同時通過查詢得到占用該鏈路的業(yè)務(wù)為業(yè)務(wù)2，路由為3->4->1。
之后備份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并在備份數(shù)據(jù)庫中模擬釋放業(yè)務(wù)2(路由為3->4->1)的資源。釋放資源后的備份數(shù)據(jù)庫見表2A。
緊接著在備份數(shù)據(jù)庫中模擬建立業(yè)務(wù)4(路由為2->4->1)。建立業(yè)務(wù)4后的備份數(shù)據(jù)庫見表2B。
之后根據(jù)表2B所示的備份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫計算備份路由表，并在該表中查詢業(yè)務(wù)2(節(jié)點(diǎn)3到節(jié)點(diǎn)1)的新路由，開銷最小的路由為3->1，其開銷為1，小于B，阻塞解決。之后業(yè)務(wù)2被切換到路由3->1，而業(yè)務(wù)4搶占原業(yè)務(wù)2所占用的鏈路資源(4->1)，建路成功(路由為2->4->1)。(見圖4)至此，一個完整建路流程結(jié)束。
表2A 釋放業(yè)務(wù)2資源后的備份數(shù)據(jù)庫

表2B 建立業(yè)務(wù)4后的備份數(shù)據(jù)庫

圖1說明這是一個采用軟搶占方法的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的路由模塊工作流程圖。
圖2說明這是一個有四個節(jié)點(diǎn)的單波長有向Mesh網(wǎng)及其業(yè)務(wù)示意圖。本發(fā)明通過該圖說明軟搶占方法在進(jìn)行阻塞定位時鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的生成方式。其中，在某一個時刻網(wǎng)絡(luò)中存在三個已有業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)l，路由為4->2->1；業(yè)務(wù)2，路由為3->4->1；業(yè)務(wù)3，路由為4->3。
圖3說明在圖2所示的網(wǎng)絡(luò)中，一個從節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)1的新業(yè)務(wù)請求(業(yè)務(wù)4)到達(dá)。由于該業(yè)務(wù)所有可能的路由資源均被網(wǎng)絡(luò)的三個已有業(yè)務(wù)占用，這個請求被阻塞。
圖4說明這是軟搶占方法處理圖3中所發(fā)生的阻塞的示意圖。通過該方法，業(yè)務(wù)2被切換到路由3->1上。此時業(yè)務(wù)4找到一條路由2->4->1，阻塞被解決。
圖5說明這是采用和不采用軟搶占方法的網(wǎng)絡(luò)仿真阻塞率比較圖。該仿真基于美國自然科學(xué)基金網(wǎng)(NSFNET)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?14個節(jié)點(diǎn)、21條8波長雙向光纖鏈路)。假定所有業(yè)務(wù)均可在阻塞發(fā)生時軟搶占其他業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)到達(dá)遵循泊松過程，并平均分配在各個節(jié)點(diǎn)上。業(yè)務(wù)服務(wù)時間遵循負(fù)指數(shù)分布，平均服務(wù)時間為1秒。同時假定網(wǎng)絡(luò)中不引入波長轉(zhuǎn)換機(jī)制。
圖6說明這是同一仿真條件下的軟搶占方法改路成功率示意圖。圖中三條曲線分別代表了1次嘗試、2次嘗試以及5次嘗試下的軟搶占方法改路成功率。該指標(biāo)反映了該方法解決網(wǎng)絡(luò)阻塞的能力。
本發(fā)明所述的在波長路由光網(wǎng)絡(luò)中降低建路阻塞率的方法，不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全能被用于各種適合本發(fā)明之領(lǐng)域，熟悉本領(lǐng)域的人員可容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)和對其進(jìn)行修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖示示例。
權(quán)利要求
1.波長路由光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時軟搶占方法，其特征在于，該方法是在自動交換光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，在所述光網(wǎng)絡(luò)控制平面的服務(wù)器中預(yù)設(shè)有開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的協(xié)議流程及其鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，且所述服務(wù)器中還設(shè)有資源預(yù)留協(xié)議，便于光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r地得到網(wǎng)絡(luò)中被占用鏈路的業(yè)務(wù)編號及其路由信息；所述的軟搶占方法依次含有以下步驟步驟1在所述光網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)發(fā)生改變時，該服務(wù)器對每一條被占用的鏈路，要在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中其所在的開銷項上加上一個設(shè)定的權(quán)值B，該權(quán)值需遠(yuǎn)大于所述光網(wǎng)絡(luò)中所有和這條鏈路有同一波長的鏈路的開銷之和；同樣，當(dāng)有鏈路被釋放時，在所述鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中把該鏈路的開銷減去該權(quán)值B；步驟2該服務(wù)器對步驟1所述的更新后的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫用Dijkstra最短路由算法生成所述光網(wǎng)絡(luò)的路由表；步驟3在一個新的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)到達(dá)時，在步驟2所述的光網(wǎng)絡(luò)路由表中為該業(yè)務(wù)找出一條最短路由；步驟4根據(jù)步驟3的結(jié)果，按照開銷大小對該最短路由進(jìn)行分類，并根據(jù)分類結(jié)果采取下述不同的處理操作a開銷＜B，沒有阻塞發(fā)生，對新業(yè)務(wù)正常建路；bB≤開銷＜2B阻塞發(fā)生，按步驟5處理；c開銷≥2B該服務(wù)器終止軟搶占操作，退出；步驟5該服務(wù)器對于步驟4中b所述的路由，找到其唯一一條開銷在B到2B之間的組成鏈路，定義它為阻塞鏈路；并通過資源預(yù)留協(xié)議得到占用該阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，定義該業(yè)務(wù)為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；于是，得到兩個待處理的業(yè)務(wù)對象新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)以及即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，這種方法叫阻塞定位法；步驟6該服務(wù)器用交換路由法同時為步驟5中所述的兩個屬于不同源/目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算路由，所述方法依次含有以下步驟步驟6.1該服務(wù)器備份鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫；步驟6.2更新步驟6.1中所述的數(shù)據(jù)庫，模擬拆除即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，釋放其所占用的資源；步驟6.3更新步驟6.2中修改過的備份數(shù)據(jù)庫，模擬建立新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，占用步驟4中b所述的開銷在B到2B之間的路由資源；步驟6.4通過Dijkstra最短路由算法用步驟6.3中更新過的備份數(shù)據(jù)庫重新為即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算最短路由，并根據(jù)不同的計算結(jié)果采取下述不同的處理操作若所述計算得到的最短路由開銷小于B，則把被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)切換到新計算的路由；然后按步驟4中b所述的路由建立新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)；若所述計算得到的最短路由的開銷大于或等于B，則該服務(wù)器終止正在進(jìn)行的軟搶占操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長路由光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時軟搶占方法，其特征在于在所述步驟6中同時為步驟5中所述的兩個屬于不同源/目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)計算路由時，采用按以下步驟構(gòu)成的窮舉路由法步驟6.A通過逐條路由的方法分別得到兩個業(yè)務(wù)所有可能的路由，每個業(yè)務(wù)的具體路由計算方法如下首先，尋找源節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)并把這些鄰居節(jié)點(diǎn)分別存入不同的鏈表；其次，依次逐個地為上述每一個鏈表中最后存入的一個節(jié)點(diǎn)查找其鄰居節(jié)點(diǎn)，若該鄰居節(jié)點(diǎn)在該鏈表中已存在，則拋棄該鄰居節(jié)點(diǎn)；若該鄰居節(jié)點(diǎn)是目的節(jié)點(diǎn)，則把該鏈表連同目的節(jié)點(diǎn)保存至路由表；若該鄰居節(jié)點(diǎn)不屬于所述的兩種情況，則把該鄰居節(jié)點(diǎn)以及該鏈表存入新的鏈表；當(dāng)所有鄰居節(jié)點(diǎn)尋找完畢，則刪除上述所建立的相應(yīng)鏈表；重復(fù)這項操作，直到?jīng)]有鏈表存在；再次，每次從兩組網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由中依次分別選出一個路由進(jìn)行比較，若存在兩個沒有鏈路沖突并分別屬于兩個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的路由，則通過資源預(yù)留協(xié)議同時建立兩個業(yè)務(wù)；否則，該服務(wù)器退出軟搶占操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長路由光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時軟搶占方法，其特征在于在所述的步驟2～3中，服務(wù)器對步驟1所述的更新后的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的一個隨機(jī)波長的子數(shù)據(jù)庫用所述逐條路由的方法為新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)找到多條路由，然后再按步驟4～5所述的阻塞定位法得到占用所述多條路由中每條路由的阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，并把這些信息保存到候選阻塞鏈路數(shù)據(jù)庫，以便為所述步驟6提供多次改路嘗試，這種方法叫同波長候選阻塞鏈路法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長路由光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時軟搶占方法，其特征在于在所述的步驟3中，在一個新的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)到達(dá)時，服務(wù)器在每一個波長的光網(wǎng)絡(luò)路由表中為新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)分別找到一條最短路由，總共找到和光網(wǎng)絡(luò)所配置的波長數(shù)目相同數(shù)量的多條路由，然后再按步驟4～5所述的阻塞定位法得到占用所述多條路由中每條路由的阻塞鏈路的業(yè)務(wù)編號及其業(yè)務(wù)路由信息，并把這些信息保存到候選阻塞鏈路數(shù)據(jù)庫，以便為所述步驟6提供多次改路嘗試，這種方法叫異波長候選阻塞鏈路法。
全文摘要
本發(fā)明屬于光通信網(wǎng)絡(luò)中降低建路阻塞率的技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于該發(fā)明利用負(fù)載加權(quán)法并結(jié)合Dijkstra最短路由算法來進(jìn)行阻塞定位，然后，再利用交換路由法計算新到達(dá)的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)路由以及即將被搶占的已有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由，使它們能夠同時建路成功。本發(fā)明還提出在阻塞定位前采用逐跳路由法或?qū)Σ煌ㄩL的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫采用Dijkstra最短路由算法或同時采用以上兩種方法得到多個候選阻塞鏈路，以進(jìn)行多次軟搶占嘗試。本發(fā)明可以有效降低網(wǎng)絡(luò)中高優(yōu)先級業(yè)務(wù)或整個網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，與此同時網(wǎng)絡(luò)中已有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量也得到保證。
文檔編號H04L12/56GK1753389SQ20051008675
公開日2006年3月29日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者華楠, 鄭小平, 張漢一, 周炳琨 申請人:清華大學(xué)