專利名稱：一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中的組播樹的優(yōu)化方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡通信技術(shù)領域，涉及一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中組播 樹的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
組播是一點到多點的信息傳送方式。隨著網(wǎng)絡電視和視頻會議等網(wǎng)絡 多媒體應用日益廣泛，利用組播技術(shù)來支持點到多點、多點到多點通信是 減少帶寬消耗、提高服務質(zhì)量的有效手段。在組播業(yè)務的實際應用中，組 播組成員經(jīng)常隨時加入或退出組播組，網(wǎng)絡資源狀況也會因故障、恢復等 經(jīng)常發(fā)生變化。TE ( Tra伍c Engineering流量工程)是一個強有力的工具。通過它可以 平衡網(wǎng)絡中不同的鏈路、路由器和交換機之間業(yè)務負荷，使所有這些設備 既不會過度使用，也不會未被充分使用。這樣就可以有效利用整個網(wǎng)絡的 資源，優(yōu)化網(wǎng)絡流量。在MPLS (Multi-protocol Label Switching 多協(xié)議標 簽交換)網(wǎng)絡中，TE路徑的計算采用CSPF( Constraint Shortest Path First約 束最短路徑優(yōu)先)算法。該算法需要綜合考慮路徑的cost (費用)、帶寬、鏈路屬性等因素，在源節(jié)點到目的節(jié)點之間選擇一條滿足約束條件的路徑。CSPF算法的計算步驟如下步驟一、裁減不滿足約束條件的鏈路；步驟二、選擇cost (費用)較低的路徑；步驟三、當存在多條COSt相同時路徑時，選擇各條路徑中最小可用帶寬是最大的路徑；步驟四、如果存在多條路徑，則選擇跳數(shù)最小的路徑；步驟五、如果仍然存在有多條路徑，根據(jù)配置的負載分擔策略選擇一 條路徑。通過CSPF算法選擇的路徑是最佳路徑，而非最短路徑，路徑上也不存 在負載分擔。下面結(jié)合附圖對MPLS網(wǎng)絡中組播的流量工程進行詳細描述。圖1所示 的是MPLS網(wǎng)絡中組播樹的示意圖。其中，S節(jié)點為源節(jié)點，即組播樹的根 節(jié)點，Rl為組播業(yè)務接收節(jié)點，即組播樹的葉子節(jié)點。假設圖中各條鏈路 的帶寬、費用、鏈路屬性等因素完全相同，在該組播樹上實現(xiàn)流量工程時， 通過CSPF算法可確定4艮節(jié)點S到葉子節(jié)點Rl的路徑是 S__〉A—>B—>C~>R1 ，此路徑共有4跳；當R2節(jié)點加入該組播樹成為葉子 節(jié)點后，通過CSPF算法可確定根節(jié)點到葉子節(jié)點R2的路徑是S—〉D—〉R2， 此路徑共有2跳；如果根節(jié)點S到葉子節(jié)點R1的路徑不變，則該組播數(shù)的總 跳數(shù)是6跳。如果S-R1的路由變?yōu)镾-〉D->B-〉C->R1,則總跳數(shù)減少為5跳， 組播樹的整體費用有所降低。對于實時組播業(yè)務來說，需要盡可能的降低 組播樹傳輸延遲，降低傳輸開銷，因此這種優(yōu)化是非常有意義的?，F(xiàn)有技術(shù)中，當組播樹發(fā)生動態(tài)變化時，比如有新成員加入組播組， 而現(xiàn)有的組播的流量工程只能利用CSPF算法計算出根節(jié)點到新加入的葉子 節(jié)點之間的一條路徑，無法在組播組動態(tài)變化的情況下從整體上對組播樹 進行優(yōu)化，建立連接源節(jié)點到目的節(jié)點的一棵整體費用最小的組播樹
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中的組播樹優(yōu)化方法，用于解 決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的無法在組播組動態(tài)變化的情況下從整體上對組播樹 進行優(yōu)化，建立連接源節(jié)點到目的節(jié)點的一棵最小費用組播樹的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中的組播樹優(yōu)化方法，包括 當組播樹變化時，計算組播樹的當前整體費用和組播樹的優(yōu)化整體費用；判斷所述組播樹的優(yōu)化整體費用是否小于所述當前整體費用，是則根 據(jù)所述組播樹的優(yōu)化整體費用，切換所述組播樹的根節(jié)點到葉子節(jié)點之間 的路徑。其中，所述計算組播樹的優(yōu)化整體費用具體包括計算從所述組播樹的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點之間符合約束條件的全部 可選路徑以及相應的費用；對所述根節(jié)點到所有葉子節(jié)點符合約束條件的可選路徑進行組合；累加不同路徑組合對應的費用，對其路徑上重復的區(qū)段予以合并，得 出多個組播樹整體費用；比較所述多個組播樹整體費用，得出所述組播樹的優(yōu)化整體費用以及 相應的路徑信息。其中，通過CSPF算法計算所述組播樹的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點之間符 合約束條件的全部可選路徑。其中，所述計算組播樹的當前整體費用具體包括通過CSPF算法計算所述組播樹的根節(jié)點到發(fā)生變化的葉子節(jié)點之間的 一條滿足約束條件的最佳路徑以及相應的費用；累加從根節(jié)點到所有葉子節(jié)點的費用，對路徑上重復的區(qū)段予以合并， 得出所述組播樹的當前整體費用。其中，所述切換所述組播樹的根節(jié)點到葉子節(jié)點之間的路徑具體包括根據(jù)所述組播樹的優(yōu)化整體費用對應的路徑信息，用針對流量工程擴 展的資源預留協(xié)議信令建立組播樹的根到葉子節(jié)點之間的路徑。其中，所述用針對流量工程擴展的資源預留協(xié)議信令建立組播樹的根 到葉子節(jié)點之間的路徑具體包括所述組播樹的根節(jié)點沿著對應于組播樹的優(yōu)化整體費用的路徑逐跳向 下游節(jié)點發(fā)送Path消息，直到葉子節(jié)點收到Path消息；所述葉子節(jié)點沿原路徑反向逐跳發(fā)送Resv消息，直到所述根節(jié)點收到 Resv消息。通過上述技術(shù)方案的描述可知，因新成員加入、老成員退出、網(wǎng)絡資源 故障、網(wǎng)絡資源故障恢復等各種情況導致組播樹變化時，本發(fā)明的技術(shù)方 案可以在滿足多QoS約束的條件下，對所有組播組成員的路由進行重新計 算，得出組播樹的優(yōu)化整體費用，從而實現(xiàn)對組播樹整體優(yōu)化。


圖1為在MPLS域中組播樹的葉子節(jié)點發(fā)生變化的示意圖； 圖2為本發(fā)明的實施例中實現(xiàn)組播樹優(yōu)化方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并舉實 施例，對本發(fā)明做進一步的詳細說明?，F(xiàn)有技術(shù)中，當組播樹發(fā)生動態(tài)變化時，只能針對發(fā)生變化的葉子節(jié) 點，采用CSPF算法計算出根節(jié)點到目的節(jié)點之間的一條路徑，無法在從整 體上計算組播樹的費用。本發(fā)明的技術(shù)方案提出一種組播樹的優(yōu)化方法， 將CSPF算法擴展到用于計算從根節(jié)點到多個葉子節(jié)點的整體最優(yōu)路徑，從
而能夠計算出組播樹的優(yōu)化整體費用。如本發(fā)明提供的計算組播樹的優(yōu)化整體費用的方法包括如下步驟步驟一、當組播樹發(fā)生變化時，比如有增加了葉子節(jié)點，采用CSPF算 法不再僅計算出從根節(jié)點到新增加的葉于節(jié)點的一條最佳路徑，而是保留 根節(jié)點到所有葉子節(jié)點的符合約束條件的全部可選路徑；步驟二、將從根節(jié)點到所有葉子節(jié)點的路徑費用進行累加，對其中重 復的區(qū)段予以合并，即重復的區(qū)段只計算一次，得出組播樹的整體費用；步驟三、替換步驟一中的可選路徑，重新計算組播樹整體費用；并將 計算出的結(jié)果與步驟二中計算出的組播樹成本進行比較，若小于步驟二中的組播樹整體費用，則用本步驟中的計算結(jié)果替換步驟二計算出的組播樹 整體費用，若大于步驟二中的組播樹整體費用，則丟棄該計算結(jié)果；步驟四、重復進行步驟二和步驟三，直到窮盡所有可選路徑的組合， 計算出最小值，即組播樹的優(yōu)化整體費用。下面結(jié)合附圖1 ，用實例對計算組播樹整體費用的進行詳細說明。 當R2節(jié)點加入組^番樹成為葉子節(jié)點時，采用CSPF算法可以計算出根節(jié) 點到R2節(jié)點的路徑為S"^D—〉R2。組播樹的當前整體費用為6。為了實現(xiàn) 組播樹的優(yōu)化，首先采用CSPF算法計算出根節(jié)點S到所有葉子節(jié)點的符合約 束條件的全部可選路徑。根節(jié)點S到葉子節(jié)點R1有2條可選路徑；路徑l為 S—〉A—〉B—〉C""〉R1 ，路徑1的費用為4;路徑2為S—〉D—〉B—〉C一〉R1, 路徑2的費用為4;根節(jié)點S到葉子節(jié)點R2只有1條可選路徑，即路徑3，其費 用為S~~>D—>R2,該路徑費用為2。然后，將根節(jié)點S到所有葉節(jié)點R1、 R2的路徑費用進行累加，對其中 重復的區(qū)段予以合并，得出一個組播樹的整體費用。路徑1和路徑3的費用進行累加，由于路徑1和路徑3沒有重復的區(qū)段，故 此時組播樹的整體費用為6;路徑2和路徑3的費用進行累加，由于路徑2和路徑3在根節(jié)點S到中間節(jié)
點D之間的區(qū)段重合，則將此區(qū)段的費用予以合并，故此時組播樹的整體費用為5;最后，比較兩次的計算結(jié)果可以得出，該組播樹的優(yōu)化整體費用為5。 計算出組播樹的優(yōu)化整體費用后，可根據(jù)該計算結(jié)果對組播樹進行優(yōu)化，即根據(jù)該優(yōu)化整體費用對應的路徑信息建立組播樹中根節(jié)點到葉子節(jié)點的LSP。如圖2所示，本發(fā)明提供的多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中組播樹的優(yōu)化方法包 括如下步驟步驟201、當組播樹發(fā)生變化時，計算組播樹的整體費用，得出組播樹 的優(yōu)化整體費用以及相對應的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點的路徑； 具體地，也可以計算組播樹中的子樹的優(yōu)化整體費用； 此步驟中，計算組播樹整體費用可以由組播樹(或者其子樹)的根節(jié)點完成，也可以由MPLS域的PCE (Path Computation Element路徑計算單元)節(jié)點完成；步驟202、判斷步驟201中計算出的組播樹的優(yōu)化整體費用是否小于當 前的組播樹整體費用，是則執(zhí)行步驟203，否則執(zhí)行步驟204;優(yōu)選地，為了減少組播樹切換的頻率，可根據(jù)網(wǎng)絡拓樸的實際情況和預 定的策略對切換做必要的限制。比如，可以對組播樹動態(tài)變化后的最小整 體費用和當前的整體費用的比值設定閾值，當所述比值小于預先設定的閾 值時，則切換，否則，保持原組播樹不變。步驟203 、根據(jù)計算得出的組播樹的優(yōu)化整體費用及相對應的路徑信息， 用RSVP-TE ( Resource ReSerVation Protocol-Traffic Engineering針對流量工 程擴展的資源預留協(xié)議)信令來部署組播樹，完成組播樹的切換過程。具體過程為組播樹的根節(jié)點逐跳向下游節(jié)點發(fā)送Path消息；中間節(jié) 點收到Path消息后繼續(xù)向下游節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，直到葉子節(jié)點收到Path消息；葉子 節(jié)點沿原路徑反向發(fā)送Resv消息，直到根節(jié)點收到Resv消息，則組播樹的 根節(jié)點到葉子節(jié)點的路徑成功建立。當組播樹的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點之 間的路徑都建立成功，則完成組播樹的切換過程。步驟204、保持原有的組播樹不變。 上述組播樹優(yōu)化過程，可以由組播樹的根節(jié)點或者MPLS域的PCE節(jié)點 周期性的(比如每天一次)進行，或者由網(wǎng)絡管理人員手工觸發(fā)。該優(yōu)化 過程可以實時在線進行，也可以離線進行。若計算以后發(fā)現(xiàn)組播樹的整體 成本能夠有較大下降，則通過RSVP信令在刷新時重新進行部署。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并 不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易 想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中的組播樹優(yōu)化方法，包括當組播樹變化時，計算組播樹的當前整體費用和組播樹的優(yōu)化整體費用；判斷所述組播樹的優(yōu)化整體費用是否小于所述當前整體費用，是則根據(jù)所述組播樹的優(yōu)化整體費用，切換所述組播樹的根節(jié)點到葉子節(jié)點之間的路徑。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述計算組播樹的優(yōu)化整體 費用具體包括計算從所述組播樹的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點之間符合約束條件的全部 可選路徑以及相應的費用；對所述根節(jié)點到所有葉子節(jié)點符合約束條件的可選路徑進行組合；累加不同路徑組合對應的費用，對其路徑上重復的區(qū)段予以合并，得出 多個組播樹整體費用；比較所述多個組播樹整體費用，得出所述組播樹的優(yōu)化整體費用以及相 應的路徑信息。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過CSPF算法計算所述組 播樹的根節(jié)點到所有葉子節(jié)點之間符合約束條件的全部可選路徑。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述計算組播樹的當前整體 費用具體包括通過CSPF算法計算所述組播樹的根節(jié)點到發(fā)生變化的葉子節(jié)點之間的 一條滿足約束條件的最佳路徑以及相應的費用；累加從根節(jié)點到所有葉子節(jié)點的費用，對路徑上重復的區(qū)段予以合并， 得出所述組播樹的當前整體費用。
5、 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述切換所述 組播樹的根節(jié)點到葉子節(jié)點之間的路徑具體包括 根據(jù)所述組播樹的優(yōu)化整體費用對應的路徑信息，用針對流量工程擴展 的資源預留協(xié)議信令建立組播樹的根到葉子節(jié)點之間的路徑。
6、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述用針對流量工程擴展的 資源預留協(xié)議信令建立組播樹的根到葉子節(jié)點之間的路徑具體包括所述組播樹的根節(jié)點沿著對應于組播樹的優(yōu)化整體費用的路徑逐跳向 下游節(jié)點發(fā)送Path消息，直到葉子節(jié)點收到Path消息；所述葉子節(jié)點沿原路徑反向逐跳發(fā)送Resv消息，直到所述根節(jié)點收到 Resv消息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多協(xié)議標簽交換網(wǎng)絡中的組播樹優(yōu)化方法，包括當組播樹變化時，計算組播樹的當前整體費用和組播樹的優(yōu)化整體費用；判斷所述組播樹的優(yōu)化整體費用是否小于所述當前整體費用，是則根據(jù)所述組播樹的優(yōu)化整體費用，切換所述組播樹的根節(jié)點到葉子節(jié)點之間的路徑。本發(fā)明的技術(shù)方案可以在滿足多QoS約束的條件下，對所有組播組成員的路徑進行重新計算，實現(xiàn)對組播樹整體優(yōu)化。
文檔編號H04L12/56GK101150491SQ20061006278
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者管紅光 申請人:華為技術(shù)有限公司