專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于競(jìng)爭(zhēng)避讓的波長(zhǎng)預(yù)留機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在智能光網(wǎng)絡(luò)里建路過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)
留(CAR)機(jī)制，屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代信息傳輸和交換的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息量 迅猛增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不僅變得越來(lái)越高，而且由于業(yè)務(wù)量本身 的不確定性和不可預(yù)見(jiàn)性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)態(tài)分配要求也越來(lái)越迫切。 因此人們對(duì)光網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)也提出了新的要求，如要求光網(wǎng)絡(luò)能夠快 速、高質(zhì)量地為用戶(hù)提供各種帶寬服務(wù)與應(yīng)用，滿(mǎn)足正在悄然興起的波 長(zhǎng)批發(fā)、波長(zhǎng)出租及光虛擬專(zhuān)用網(wǎng)等業(yè)務(wù)的需求；要求光網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行 實(shí)時(shí)的流量工程控制，根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)邏 輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以避免擁塞，實(shí)現(xiàn)資源的最佳配置；要求光網(wǎng)絡(luò)具有更加完 善的保護(hù)和恢復(fù)功能；要求光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有更強(qiáng)的互操作性和可擴(kuò)展性， 等等。這些功能需求的實(shí)質(zhì)是要賦予現(xiàn)有分布式光網(wǎng)絡(luò)以更多的智能， 由一種簡(jiǎn)單的固定點(diǎn)到點(diǎn)傳輸媒質(zhì)發(fā)展為智能化的動(dòng)態(tài)傳送網(wǎng)絡(luò)。
資源預(yù)留是分布式光網(wǎng)絡(luò)智能化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。它使用一定的路由 及信令協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)資源的預(yù)留。資源預(yù)留技術(shù)是實(shí)現(xiàn)諸如交 換連接建立、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)與恢復(fù)等各種智能化操作的基礎(chǔ)。在以波長(zhǎng)路由 為基礎(chǔ)的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中，也常被稱(chēng)為波長(zhǎng)預(yù)留技術(shù)。
在無(wú)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力的網(wǎng)絡(luò)中，最基本的波長(zhǎng)預(yù)留策略有兩種，分別是 前向開(kāi)始預(yù)留策略(Source-Initiated Reservation, SIR)和后向開(kāi)始預(yù)留策 略(Destination-Initiated Reservation, DIR)。 SIR在前向預(yù)留階段直接預(yù) 留多個(gè)波長(zhǎng)資源，在目的端節(jié)點(diǎn)確定預(yù)留的資源后，后向預(yù)留階段釋放 多余的預(yù)留資源。DIR是在前向預(yù)留資源階段只在信令中保存可用資源 集，在目的端節(jié)點(diǎn)確定預(yù)留的資源后，后向預(yù)留階段預(yù)留確定的資源。
智能光網(wǎng)絡(luò)中存在的資源沖突可以分成兩種。 一種是前向資源沖突， 這是由于網(wǎng)絡(luò)中缺乏相應(yīng)的資源所造成的；另一種是后向資源沖突，這 是由于資源預(yù)留競(jìng)爭(zhēng)所產(chǎn)生的。 一般認(rèn)為，SIR預(yù)留(占用)資源過(guò)多引起前向資源沖突，后向沖突可以忽略，而DIR在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較小的情況 下前向沖突較小，后向資源沖突在網(wǎng)絡(luò)的阻塞率中占主導(dǎo)作用，前后向 沖突均隨著負(fù)載增大而增大。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較大的情況下，DIR總的阻塞率 要低于SIR。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)在建路過(guò)程中采用新的競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(Contention Avoidance Reservation, CAR)機(jī)制，前向預(yù)留 一條波長(zhǎng)避免了浪費(fèi)過(guò)多 資源的問(wèn)題，發(fā)生前向沖突后可以自動(dòng)切換到備用波長(zhǎng)上，從而有效降 低網(wǎng)絡(luò)的前向資源沖突概率。同時(shí)前向探測(cè)階段預(yù)留資源可以保持后向 沖突概率低的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而整體降低了網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，最終有效地解決了 分布式網(wǎng)絡(luò)的資源沖突問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)機(jī)制
競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)是一種可應(yīng)用于智能光網(wǎng)絡(luò)建路的機(jī)制， 其特征包括波長(zhǎng)加權(quán)評(píng)估沖突概率、前向階段實(shí)行一波長(zhǎng)預(yù)留和可用資 源集評(píng)估并行和沖突節(jié)點(diǎn)倒換備用波長(zhǎng)。該機(jī)制需要智能光網(wǎng)絡(luò)中信令 協(xié)議和路由協(xié)議的支持，其具體實(shí)施過(guò)程將包括以下步驟
步驟l，波長(zhǎng)的可用信息通過(guò)路由協(xié)議擴(kuò)散，每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一張動(dòng)態(tài) 的鏈路波長(zhǎng)(LW)表，是包含所有鏈路各波長(zhǎng)未預(yù)留光纖數(shù)目的表格。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)還建立一個(gè)波長(zhǎng)權(quán)重(WW)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于保存該節(jié)點(diǎn)鏈路 上各個(gè)波長(zhǎng)的權(quán)重。
步驟2，源節(jié)點(diǎn)收到建路請(qǐng)求；
步驟2，源節(jié)點(diǎn)調(diào)用路由模塊進(jìn)行約束路由；
步驟3，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)鏈路波長(zhǎng)表選出多條(以三為例)整個(gè)路由未使 用光纖數(shù)最多的波長(zhǎng)；其中之一作為預(yù)留主波長(zhǎng)，另外兩條作為備用波 長(zhǎng)。
步驟4，源節(jié)點(diǎn)査詢(xún)本地節(jié)點(diǎn)的路徑狀態(tài)塊/預(yù)留狀態(tài)塊(PSB/RSB， PATH State Block/Reservation State Block)數(shù)據(jù)庫(kù)，并預(yù)留主波長(zhǎng)， 同時(shí)設(shè)置發(fā)出PATH消息中各備用波長(zhǎng)的最大權(quán)重(Max-Weight， MW)位。 向下游節(jié)點(diǎn)發(fā)PATH消息后，更新本地節(jié)點(diǎn)的PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù)和波長(zhǎng)權(quán)重 (WW)數(shù)據(jù)庫(kù)。
步驟5，中間結(jié)點(diǎn)收到上游節(jié)點(diǎn)的PATH消息后，如果主波長(zhǎng)可用則 預(yù)留該波長(zhǎng)，并讀取PATH消息中各備用波長(zhǎng)的最大權(quán)重MW位，查詢(xún)本
4地節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)權(quán)重(冊(cè))數(shù)據(jù)庫(kù)，更新PATH消息中各波長(zhǎng)的最大權(quán)重位 為原麗和WW的最大值，然后向本地節(jié)點(diǎn)的下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)PATH消息，最 后更新本地節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)權(quán)重(而)數(shù)據(jù)庫(kù)和PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù)；如果主波 長(zhǎng)不可用，則在比較剩余備用波長(zhǎng)的最大權(quán)重MW位并査詢(xún)鏈路波長(zhǎng)LW 表，選擇最小的MW位和剩余路由未使用光纖數(shù)最多的波長(zhǎng)(前后向沖突 概率均最小)變?yōu)橹鞑ㄩL(zhǎng)預(yù)留后繼續(xù)向前發(fā)送PATH消息，并向后發(fā)送NACK 消息更改預(yù)留波長(zhǎng)，最后更新本地節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)權(quán)重(WW)數(shù)據(jù)庫(kù)和PSB/RSB 數(shù)據(jù)庫(kù)
步驟6，目的節(jié)點(diǎn)收到PATH消息后，如果主波長(zhǎng)可用，則向前發(fā)確 認(rèn)消息，如果主波長(zhǎng)不可用，則同步驟5修改主用波長(zhǎng)并預(yù)留，同時(shí)回 發(fā)確認(rèn)消息，然后更新本地節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)權(quán)重(冊(cè))數(shù)據(jù)庫(kù)和PSB/RSB數(shù) 據(jù)庫(kù)。
步驟7，源節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)消息后，更新本地節(jié)點(diǎn)的PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù)， 整個(gè)建路過(guò)程結(jié)束；
步驟8，在智能光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制終止。 其中，
(1) 整個(gè)建路過(guò)程沒(méi)有考慮連續(xù)出現(xiàn)三次資源沖突的情況，這并不 是說(shuō)采用競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制可以完全避免出現(xiàn)三次 資源沖突，而是在兩次以?xún)?nèi)的沖突可以進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)避讓?zhuān)诒疚?的后面將會(huì)有詳細(xì)的說(shuō)明。如果出現(xiàn)了三次以上的資源沖突， 則該請(qǐng)求失敗。
(2) 鏈路上的波長(zhǎng)權(quán)重(WW)代表備用波長(zhǎng)使用該波長(zhǎng)的概率，其 中初始值為0，變?yōu)橹饔貌ㄩL(zhǎng)或已被占用值為w，請(qǐng)求經(jīng)過(guò)且 屬于其備用波長(zhǎng)則更新該值，經(jīng)過(guò)具體的計(jì)算方法參考下文。
(3) 節(jié)點(diǎn)PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù)的說(shuō)明請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)RFC2209。
(4) PATH消息中增加了最大權(quán)重MW位用于標(biāo)識(shí)在路徑的鏈路中， 備用波長(zhǎng)被啟用的幾率，值越大，說(shuō)明途經(jīng)鏈路該波長(zhǎng)被其 他備用波長(zhǎng)占用的幾率越大。這需要對(duì)信令協(xié)議(如RSVP —TE)進(jìn)行擴(kuò)展。有關(guān)協(xié)議MW位的擴(kuò)展請(qǐng)參照?qǐng)D1。
(5) 節(jié)點(diǎn)根據(jù)本地節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)權(quán)重(WW)數(shù)據(jù)庫(kù)和PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù) 來(lái)變更主用波長(zhǎng)的規(guī)則將在后面的具體實(shí)施方式
部分進(jìn)行詳細(xì) 說(shuō)明。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1為標(biāo)準(zhǔn)RFC3473定義的Label Set Object (PATH Message)。
圖2為采用競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制的建路流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，標(biāo)準(zhǔn)RFC3473定義的RSVP Label Set Object可用于PATH 消息攜帶可用波長(zhǎng)集合。本發(fā)明對(duì)用于存儲(chǔ)波長(zhǎng)信息的Subchannel字段進(jìn) 行擴(kuò)展，選取其中的4bit作為該波長(zhǎng)的最大權(quán)重MW位。其值作為為權(quán)重值 的小數(shù)部分，0xF代表。。
參照?qǐng)D2所示，A,B,C，D是網(wǎng)絡(luò)中的四個(gè)節(jié)點(diǎn)。在tl時(shí)刻節(jié)點(diǎn)A收到從 A到D的建路請(qǐng)求，開(kāi)始建立一條到節(jié)點(diǎn)D的業(yè)務(wù)，假設(shè)路由的結(jié)果是 A-〉B-〉C->D。節(jié)點(diǎn)A首先査詢(xún)自己的全網(wǎng)鏈路波長(zhǎng)LW數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)入l， 入2，入3是整個(gè)路由未使用光纖數(shù)最多的波長(zhǎng)，于是將入2設(shè)置為主波長(zhǎng)， 并預(yù)留該波長(zhǎng)，Al、入3是備用波長(zhǎng)，且初始MW二0。 PATH消息生成后 經(jīng)節(jié)點(diǎn)A發(fā)往節(jié)點(diǎn)B前，節(jié)點(diǎn)A查詢(xún)自己的波長(zhǎng)權(quán)值列表中鏈路AB對(duì)應(yīng)的 入1、 A 3權(quán)值WW與MW中的最大值更新PATH消息中備用波長(zhǎng)最大權(quán)值麗， 如圖更新為MW (入1) =0. 2, MW ( A 3) =0. 8。本地節(jié)點(diǎn)波長(zhǎng)權(quán)重WW (入 1)和WW(X1)各增加O. 8和0. 2。其中計(jì)算公式如下
ww'=麗+(l-MP^)/F, x J](1-^^)，其中是入n更新后的權(quán)
/ 、e備用波長(zhǎng)集合
重，M^是入n在PATH消息里的對(duì)應(yīng)值，F(xiàn)^是鏈路間的光纖總數(shù)，本例 為l。
在t2時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)B收到PATH消息，首先確認(rèn)主波長(zhǎng)入2可用，并預(yù)留 該波長(zhǎng)，同時(shí)讀取備用波長(zhǎng)MW標(biāo)識(shí)位，與本地鏈路(BC)的波長(zhǎng)權(quán)值 列表對(duì)比，結(jié)果備用波長(zhǎng)MW值不變，本地鏈路波長(zhǎng)權(quán)值分別更新為WW (入1) =0. 8， WW (入3) =0. 2。
在t3時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)C收到PATH消息，發(fā)現(xiàn)主用波長(zhǎng)A2被占用，則在備 用波長(zhǎng)中選擇最大權(quán)重MW值最小且節(jié)點(diǎn)鏈路波長(zhǎng)LW表中剩余路由鏈路 波長(zhǎng)可用光纖最多的波長(zhǎng)。圖中選擇波長(zhǎng)入1切換并將修改后的PATH消 息繼續(xù)向前發(fā)送并預(yù)留資源，回發(fā)NACK消息，修改已經(jīng)預(yù)留的波長(zhǎng)入2 為入1。
在t4時(shí)刻，目的節(jié)點(diǎn)D收到PATH消息，自D向A發(fā)送確認(rèn)消息RESV，并釋放備用波長(zhǎng)產(chǎn)生的權(quán)重。在t5時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)C收到了RESV，讀取PSB/RSB數(shù)據(jù)庫(kù)中各備用波長(zhǎng)MW值。代入MW更新公式釋放權(quán)重增量。到達(dá)源節(jié)點(diǎn)后請(qǐng)求完成。
本發(fā)明采用的機(jī)制利用了可用波長(zhǎng)資源的泛洪形成的鏈路波長(zhǎng)LW表、備用波長(zhǎng)資源加權(quán)形成的WW數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)前向資源預(yù)留完成了源節(jié)點(diǎn)選優(yōu)和沖突節(jié)點(diǎn)備用波長(zhǎng)選優(yōu)倒換達(dá)到選擇最佳波長(zhǎng)的目的。這樣可以即具有SIR的低向資源沖突概率，同時(shí)避免SIR預(yù)留資源過(guò)多導(dǎo)致的前向沖突概率，進(jìn)而降低全網(wǎng)的阻塞率。
需要特別說(shuō)明的是，
(1) 在前向PATH消息處理過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)和中間結(jié)點(diǎn)對(duì)PATH消息和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的處理流程見(jiàn)摘要附圖。
(2) 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)間在多光纖情況下對(duì)波長(zhǎng)的處理需要鏈路資源管理(LMP, Link Management Protocol)的支持。
上面對(duì)本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于智能光網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)形式并不局限于此。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于智能光網(wǎng)絡(luò)建路過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制，其特征在于建路過(guò)程中進(jìn)行一主多備波長(zhǎng)預(yù)留，其中主波長(zhǎng)預(yù)留，而備用波長(zhǎng)僅統(tǒng)計(jì)描述被其他波長(zhǎng)占用概率的最大權(quán)重值MW；本地節(jié)點(diǎn)可根據(jù)請(qǐng)求中備用波長(zhǎng)的最大權(quán)重值動(dòng)態(tài)調(diào)整本地鏈路中波長(zhǎng)用于描述被占用概率的權(quán)重WW。其中，所述的機(jī)制在主波長(zhǎng)資源發(fā)生沖突時(shí)，將選擇最佳的備用波長(zhǎng)，即最大權(quán)重MW最小，剩余路由鏈路可用光纖最多的波長(zhǎng)。所述的機(jī)制適用于不具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力的網(wǎng)絡(luò)中。
2. 為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的對(duì)信令協(xié)議的MW標(biāo)識(shí)位的擴(kuò)展。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于智能光網(wǎng)絡(luò)建路過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)避讓波長(zhǎng)預(yù)留(CAR)機(jī)制，屬于通信領(lǐng)域。該機(jī)制對(duì)信令協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，PATH消息中增加了MW(Max-Weight)字段用來(lái)標(biāo)識(shí)建路過(guò)程中備用波長(zhǎng)被占用的幾率。波長(zhǎng)預(yù)留采用一主多備，主波長(zhǎng)預(yù)留資源而備用波長(zhǎng)用于統(tǒng)計(jì)所經(jīng)鏈路該波長(zhǎng)的MW值。一旦沖突可以選擇最佳的備用路由倒換來(lái)達(dá)到成功建路的目的。本發(fā)明可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的后向資源沖突概率，同時(shí)避免預(yù)留資源過(guò)多導(dǎo)致的前向沖突概率，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)的總的阻塞率，有效地解決了分布式光網(wǎng)絡(luò)的資源沖突問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04J14/02GK101605015SQ20091008079
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者侯連興, 紀(jì)越峰, 陸月明 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)