專利名稱：三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及三層網(wǎng)絡(luò)通信中針對(duì)靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)的資源 優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
三層網(wǎng)絡(luò)一般是指光傳送網(wǎng)IP/SDH/WDM的三層結(jié)構(gòu)，其作用是融合三種不同體 質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)不同帶寬顆粒度的業(yè)務(wù)在光傳送網(wǎng)中傳輸。由于業(yè)務(wù)帶寬顆粒度相對(duì)于光 傳送網(wǎng)波長(zhǎng)顆粒度小得多，因此，在三層網(wǎng)絡(luò)中對(duì)各種資源的優(yōu)化就顯得十分重要。目前， 所見到的三層網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化方法主要有“傳送網(wǎng)的資源優(yōu)化利用方法”和“分配網(wǎng)絡(luò)資源的 方法和裝置”兩種。中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公告的“傳送網(wǎng)的資源優(yōu)化利用方法”(ZL2005100419425)專 利技術(shù)，公開了一種傳送網(wǎng)分層、聯(lián)合路由選擇和三層資源聯(lián)合優(yōu)化方法。該方法包括以下 步驟1)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層表示；2)根據(jù)用戶業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求帶寬及等級(jí)、鏈路帶寬利用率、鄰 接的層間鏈路傳輸速率、跳數(shù)等參數(shù)聯(lián)合選擇路由；3)根據(jù)聯(lián)合選擇路由的結(jié)果調(diào)用三層 資源聯(lián)合調(diào)度算法MRJS ；4)定期調(diào)用三層資源聯(lián)合調(diào)度算法MRJS以優(yōu)化資源配置；5)執(zhí) 行算法運(yùn)行結(jié)果。由于該方法主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的處理，動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的路由算法采用 的是區(qū)分權(quán)重Dijkstra算法。由于該方法隨著使用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，基于Dijkstra的路 由算法的運(yùn)行時(shí)間急劇增長(zhǎng)，將使該方法無(wú)法保證動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)建立連接的實(shí)時(shí)性，阻礙了該 方法在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)通訊中的應(yīng)用?！胺峙渚W(wǎng)絡(luò)資源的方法和裝置”是2009年6月17日中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開的CN 101459589A專利申請(qǐng)。該方法包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取資源分配的當(dāng)前解；獲 取當(dāng)前解的鄰域空間，從鄰域空間中選擇未被禁忌的最優(yōu)解；判斷未被禁忌的最優(yōu)解是否 優(yōu)于當(dāng)前解，如果未被禁忌的最優(yōu)解優(yōu)于當(dāng)前解，以未被禁忌的最優(yōu)解作為新的當(dāng)前解；然 后判斷是否滿足預(yù)設(shè)循環(huán)結(jié)束條件，如果是，按照新的當(dāng)前解分配網(wǎng)絡(luò)資源，否則，更新禁 忌表，繼續(xù)獲取下一個(gè)解。該裝置包括未被禁忌最優(yōu)解獲取模塊、判斷與處理模塊和資源分 配與執(zhí)行模塊。由于該方法僅僅是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中靜態(tài)業(yè)務(wù)資源消耗的優(yōu)化方法，使其不能適 用于動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的資源消耗的優(yōu)化。而在實(shí)際的三層網(wǎng)路體制中，靜態(tài)業(yè)務(wù)和動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)往往 會(huì)同時(shí)存在于網(wǎng)絡(luò)，所以，以上兩個(gè)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)的聯(lián)合選路與資 源優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種適用于三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合 業(yè)務(wù)的資源優(yōu)化方法，該方法實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)業(yè)務(wù)與動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行選路、全局資 源優(yōu)化利用并保證混合業(yè)務(wù)的QoS性能。本發(fā)明方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟是步驟1，輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑挽o態(tài)業(yè)務(wù)；
步驟2，采用請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先路由算法為靜態(tài)業(yè)務(wù)選路；步驟3，判斷觸發(fā)事件的類型3a)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為全局資源優(yōu)化事件時(shí)，調(diào)用全局資源優(yōu)化方法；3b)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為離開事件時(shí)，進(jìn)行離開事件處理的操作；3c)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為到達(dá)事件時(shí)，采用基于蟻群優(yōu)化的選路算法為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù) 選路計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲嘘P(guān)鍵鏈路的相對(duì)重要程度及初始化蟻群參數(shù)；螞蟻個(gè)體依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn) 移概率公式選擇下一跳節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行局部信息素更新；依據(jù)路徑質(zhì)量評(píng)價(jià)公式對(duì)螞蟻個(gè)體選 擇的路徑質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)；在一次迭代完成后進(jìn)行全局信息素更新。步驟4，判斷選路是否成功4a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟5 ；步驟5，判斷是否為低等級(jí)業(yè)務(wù)5a)若是低等級(jí)業(yè)務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)；5b)若不是低等級(jí)業(yè)務(wù)，則進(jìn)入步驟6 ；步驟6，層間資源優(yōu)化；步驟7，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功7a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟8 ；步驟8，采用基于禁忌搜索的層內(nèi)資源優(yōu)化方法對(duì)靜態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行重新疏導(dǎo)對(duì)禁 忌搜索算法中參數(shù)進(jìn)行初始化，依據(jù)鄰域生成規(guī)則獲得當(dāng)前解的鄰域空間，并依據(jù)鏈路擁 塞指標(biāo)評(píng)價(jià)鄰域空間解的質(zhì)量，選擇當(dāng)前迭代最優(yōu)解并更新禁忌表；步驟9，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功9a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則拒絕該業(yè)務(wù)；步驟10，判斷事件列表是否為空IOa)若不為空，則轉(zhuǎn)步驟3 ；IOb)若為空，則仿真結(jié)束。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，本發(fā)明由于采用請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先的靜態(tài)業(yè)務(wù)路由算法，對(duì)業(yè)務(wù)矩 陣中請(qǐng)求帶寬總量最大的結(jié)點(diǎn)對(duì)優(yōu)先選路，保證最小化網(wǎng)絡(luò)資源消耗和擁塞的性能，有利 于為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)形成較優(yōu)的初始拓?fù)洹５诙?，本發(fā)明由于采用基于蟻群優(yōu)化的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)聯(lián)合選路算法，綜合考慮了網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵鏈路的相對(duì)重要程度、鏈路利用率和路徑的跳數(shù)，避免關(guān)鍵鏈路的頻繁使用，減少對(duì)其 它節(jié)點(diǎn)對(duì)間最大流量的影響，降低了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的阻塞率。第三，本發(fā)明由于采用基于禁忌搜索的層內(nèi)資源優(yōu)化方法，以最小化鏈路擁塞為 準(zhǔn)則對(duì)靜態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行重新疏導(dǎo)，增加高等級(jí)和常規(guī)等級(jí)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路成功的機(jī)會(huì)，從而保 證了端到端的QoS的要求。第四，本發(fā)明由于采用靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)聯(lián)合路由選擇和三層資源聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)， 克服了現(xiàn)有技術(shù)中分別為靜、動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了不同層次網(wǎng)絡(luò)間的資源相互協(xié)調(diào)，使得網(wǎng)絡(luò)資源的分配與所承載混合業(yè)務(wù)的分布相匹配，提高了全網(wǎng)的資源利用率， 從而降低網(wǎng)絡(luò)投資成本和提高運(yùn)營(yíng)商投資收益。


圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為本發(fā)明動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路流程圖。圖3為本發(fā)明層內(nèi)資源優(yōu)化流程圖。圖4為本發(fā)明仿真網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。圖5為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)阻塞率性能曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的具體實(shí)施方法如下步驟1，輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑挽o態(tài)業(yè)務(wù)，根據(jù)圖4的六個(gè)仿真條件來(lái)設(shè)定各層的結(jié) 點(diǎn)數(shù)、鄰接鏈路、層間鏈路。步驟2，為靜態(tài)業(yè)務(wù)選路，更新網(wǎng)絡(luò)資源。靜態(tài)業(yè)務(wù)選路采用請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先路由算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該算法優(yōu)先選擇 業(yè)務(wù)矩陣中請(qǐng)求帶寬總量最大的結(jié)點(diǎn)對(duì)，然后為結(jié)點(diǎn)對(duì)之間的業(yè)務(wù)請(qǐng)求逐個(gè)按照Dijkstra 方法選路。這種請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先路由算法，可以避免請(qǐng)求帶寬總量較大的結(jié)點(diǎn)對(duì) 間的業(yè)務(wù)路由跳數(shù)過(guò)多，同時(shí)減小網(wǎng)絡(luò)擁塞，為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)路由提供了較優(yōu)的初始拓?fù)?。步驟3，判斷觸發(fā)事件的類型，觸發(fā)事件是仿真系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間軸上各個(gè)事件觸發(fā)點(diǎn) 進(jìn)行觸發(fā)，具體來(lái)說(shuō)觸發(fā)點(diǎn)就是動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的全局資源優(yōu)化時(shí)刻、離開時(shí)刻及到達(dá)時(shí)刻。3a)當(dāng)仿真系統(tǒng)判斷觸發(fā)事件的類型為全局資源優(yōu)化事件時(shí)，調(diào)用全局資源優(yōu)化 方法。全局資源優(yōu)化方法是仿真系統(tǒng)周期主動(dòng)觸發(fā)的，該方法定期搜索每層網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸 鏈路并進(jìn)行鄰接下層的資源調(diào)度以緩和擁塞狀態(tài)，同時(shí)搜索每層網(wǎng)絡(luò)中的輕負(fù)荷鏈路進(jìn)行 歸還鄰接下層的資源。當(dāng)負(fù)荷強(qiáng)度增大時(shí)，資源分配不合理程度加大，需要頻繁調(diào)用全局資 源優(yōu)化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的處理時(shí)間增長(zhǎng)，因而仿真系統(tǒng)觸發(fā)周期需要在負(fù)荷強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)時(shí)間復(fù)雜度上進(jìn)行折中選取。3b)當(dāng)仿真系統(tǒng)判斷觸發(fā)事件的類型為離開事件時(shí)，對(duì)離開事件鏈表進(jìn)行處理，歸 還當(dāng)前離開業(yè)務(wù)所占的資源，更新鏈路承載的業(yè)務(wù)信息鏈表等。3c)當(dāng)仿真系統(tǒng)判斷觸發(fā)事件的類型為到達(dá)事件時(shí)，采用圖2所述的基于蟻群優(yōu) 化路由算法為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路。步驟4，判斷選路是否成功4a)若選路成功，則更新相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，需要更新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ㄦ溌?的剩余帶寬，鏈路上承載的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)信息鏈表； 4b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟5。步驟5，判斷是否為低等級(jí)業(yè)務(wù)5a)若是低等級(jí)業(yè)務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)；5b)若是高等級(jí)或常規(guī)等級(jí)業(yè)務(wù)，則進(jìn)入步驟6。
6
步驟6，調(diào)用層間資源優(yōu)化方法后再次為當(dāng)前動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路。該方法搜索業(yè)務(wù)源到 宿間的瓶頸鏈路，1(1 > 1)層的瓶頸鏈路資源通過(guò)調(diào)用它在鄰接下層1-1層內(nèi)的資源而得 到追加，通過(guò)層間資源協(xié)調(diào)分配增加高等級(jí)或常規(guī)等級(jí)業(yè)務(wù)選路成功的機(jī)會(huì)，減小高等級(jí) 或常規(guī)等級(jí)業(yè)務(wù)的阻塞率。步驟7，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功7a)若選路成功，則更新相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，需要更新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ㄦ溌?的剩余帶寬，鏈路上承載的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)信息鏈表；7b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟8 ；步驟8，層內(nèi)資源優(yōu)化，調(diào)用圖3所述的禁忌搜索算法，對(duì)靜態(tài)業(yè)務(wù)重新疏導(dǎo)后，再 次為當(dāng)前業(yè)務(wù)選路。該算法通過(guò)調(diào)整靜態(tài)業(yè)務(wù)的分布，優(yōu)化當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源分配，從而降低高 等級(jí)或常規(guī)等級(jí)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的阻塞率。步驟9，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功9a)若選路成功，則更新相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑿枰碌木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ㄦ溌?的剩余帶寬，鏈路上承載的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)信息鏈表；
驟如下
W1 (s, d)
9b)若選路不成功，則拒絕該業(yè)務(wù)； 步驟10，判斷事件列表是否為空 IOa)若事件列表不為空，則轉(zhuǎn)步驟3 ； IOb)若事件列表為空，則仿真結(jié)束。
圖2為本發(fā)明圖1中步驟3c)中所述的基于蟻群優(yōu)化的綜合路由算法，其實(shí)施步
第一，預(yù)處理階段計(jì)算鏈路1對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)(s，d)最大流量的關(guān)鍵性的重要程度 其中代表結(jié)點(diǎn)對(duì)(s，d)的最小割集中的關(guān)鍵鏈路。代表(s，d)的最大流 量通過(guò)鏈路1的子流。Fs,d代表(s，d)的最大流量。
第二，初始化蟻群參數(shù)最大迭代次數(shù)，發(fā)射螞蟻數(shù)m，信息素初始值τ ^，全局最優(yōu) 解Sgb，全局最優(yōu)解的路徑質(zhì)量θ gb = 0，根據(jù)公式初始化濃度信息η u，循環(huán)次數(shù)變量為0。第三，初始化m只螞蟻的禁忌表為空，并將m只螞蟻的禁忌表中源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行禁忌， 禁忌表存放著螞蟻尋求路徑中所遍歷的結(jié)點(diǎn)。初始化螞蟻索引號(hào)k = 0。第四，螞蟻個(gè)體k根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式計(jì)算的概率選擇下一跳節(jié)點(diǎn)j。
其中，％ = Z，爐=(,々§( 'M^) /卿-D *剛’ L為全網(wǎng)中所有可能產(chǎn)生業(yè)務(wù)
的結(jié)點(diǎn)對(duì)，(s'，d' ) e L\(s, d)是全網(wǎng)中除去當(dāng)前業(yè)務(wù)源宿結(jié)點(diǎn)對(duì)的其它所有產(chǎn)生 業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)對(duì)，R(I)為結(jié)點(diǎn)對(duì)(i，j)間鏈路1的剩余帶寬利用率，N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。={0,1,...,n-1}表示螞蟻k下一步允許選擇的城市。I」是鏈路(i，j)的能見度信息，是 鏈路剩余帶寬利用率和關(guān)鍵鏈路相對(duì)重要程度的綜合體現(xiàn)。^」是鏈路(1，力的信息素水 平，a為信息啟發(fā)式因子，0為期望啟發(fā)式因子，表示能見度的重要性。第五，根據(jù)公式對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)(i，j)間的鏈路上信息素進(jìn)行局部更新。X jj = (1-a 0) t a 0 t 0第六，更新禁忌表，將螞蟻k移到新的節(jié)點(diǎn)j，并把節(jié)點(diǎn)j移動(dòng)到螞蟻k的禁忌表中。第七，判斷螞蟻所處的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為宿結(jié)點(diǎn)如果螞蟻所處的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是宿 結(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)第四；如果螞蟻所處的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是宿結(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)第八。第八，根據(jù)公式對(duì)螞蟻k探索的路徑進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)e k，然后更新全局最優(yōu)解sgb和 全局最優(yōu)路徑質(zhì)量9 gb。評(píng)價(jià)路徑質(zhì)量的參數(shù)考慮路徑的擁塞信息、路徑所經(jīng)鏈路的關(guān)鍵 程度和路徑的跳數(shù)三種因素。 其中，人。+人1+人2 = 1，三者均為比例因子，體現(xiàn)路徑的擁塞程度，Rmin為 路徑上所經(jīng)鏈路剩余帶寬利用率最小者，Rmin越小，路徑越擁塞，路徑質(zhì)量e越不好；
/fgw)為路徑所經(jīng)鏈路的關(guān)鍵性重要程度，路徑所經(jīng)鏈路越關(guān)鍵，路徑質(zhì)量0越不好， g(l)為鏈路1對(duì)其余所有產(chǎn)生業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)間最大流量影響的重要程度，其表達(dá)式為 g(/)=丄;e- 是路徑跳數(shù)對(duì)路徑質(zhì)量的貢獻(xiàn)因子，lffli 為源到宿的最短路徑， 1為螞蟻搜尋所得路徑的跳數(shù)，在這里取得是路徑的相對(duì)跳數(shù)差值，這是由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓鱾€(gè) 源宿節(jié)點(diǎn)對(duì)間的跳數(shù)差距很大，若是采用絕對(duì)跳數(shù)，控制參數(shù)o很難控制。第九，判斷螞蟻索引號(hào)k是否小于m:如果螞蟻索引號(hào)k小于m，則k = k+1，轉(zhuǎn)第 四；如果螞蟻索引號(hào)k等于m，則轉(zhuǎn)第十。第十，根據(jù)以下公式，對(duì)全局最優(yōu)解Sgb所映射的鏈路上信息素進(jìn)行全局更新T jj = (1-p ) T jj+p A t jj其中，At u的表達(dá)式為 0 < P < 1，P表示信息素?fù)]發(fā)程度。Pgb為當(dāng)前所找到的最優(yōu)路徑。第十一，判斷當(dāng)前循環(huán)次數(shù)是否小于最大迭代次數(shù)如果當(dāng)前循環(huán)次數(shù)小于最大 迭代次數(shù)，則循環(huán)次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)第三；如果當(dāng)前循環(huán)次數(shù)等于最大迭代次數(shù)，則結(jié)束蟻群算法。圖3為本發(fā)明圖1中步驟8所述的層內(nèi)資源優(yōu)化方法的流程圖，該方法采用禁忌 搜索算法對(duì)靜態(tài)業(yè)務(wù)重新疏導(dǎo)，其實(shí)施步驟如下8a)對(duì)禁忌搜索算法中的參數(shù)進(jìn)行初始化，參數(shù)包括最大迭代次數(shù)、全局最優(yōu)解和 迭代最優(yōu)解。令仿真系統(tǒng)觸發(fā)禁忌搜索算法時(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)為初始解x。，并設(shè)定當(dāng)前解 xn°w = X(1，置禁忌表為空。8b)按照鄰域生成規(guī)則獲取xn°w的鄰域空間N (xnow)，從N (xnow)中選擇未被禁忌的最優(yōu)解就是本次迭代最優(yōu)解。鄰域生成規(guī)則是將當(dāng)前解xn°w拓?fù)渖系哪骋还?jié)點(diǎn)對(duì)(u，v)間鏈路上的所有靜態(tài) 業(yè)務(wù)按照區(qū)分能力的Dijkstra方法重新疏導(dǎo)，并更新拓?fù)湫纬舌徲虻囊粋€(gè)解。依次疏導(dǎo) 其它鏈路上的靜態(tài)業(yè)務(wù)就會(huì)構(gòu)造出xn°w的鄰域空間N(xn )。為了減小禁忌搜索算法的時(shí)間 復(fù)雜度，只疏導(dǎo)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)上較為擁塞的N條鏈路上的靜態(tài)業(yè)務(wù)，即限制鄰域空間 N(xnow)的大小為N。區(qū)分能力的Dijkstra方法是鏈路的權(quán)值設(shè)置依據(jù)鏈路上的帶寬利用率。如果帶 寬利用率越大，鏈路的權(quán)值設(shè)置越大，從而保證疏導(dǎo)靜態(tài)業(yè)務(wù)后形成的拓?fù)渖系逆溌窊砣?程度會(huì)較原拓?fù)浣档汀?c)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路擁塞作為指標(biāo)判斷迭代最優(yōu)解是否優(yōu)于xn 如果迭代最優(yōu)解 是優(yōu)于xn ，將引起從當(dāng)前解到迭代最優(yōu)解變化的被疏導(dǎo)業(yè)務(wù)鏈路加入禁忌表中，設(shè)其禁 忌次數(shù)等于L，并將禁忌表中其它鏈路的禁忌次數(shù)減1，同時(shí)使用迭代最優(yōu)解更新全局最優(yōu) 解；如果迭代最優(yōu)解不優(yōu)于xn°w，將禁忌表中所有鏈路的禁忌次數(shù)減1。8d)以迭代最優(yōu)解作為新的xn 。8e)將禁忌表中禁忌次數(shù)等于0的鏈路解禁，并將迭代次數(shù)加1。8f)判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否等于最大迭代次數(shù)如果當(dāng)前迭代次數(shù)等于最大迭代 次數(shù)，則轉(zhuǎn)步驟8g)；如果當(dāng)前迭代次數(shù)小于最大迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)步驟8b)。8g)全局最優(yōu)解為最終形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)，是觸發(fā)禁忌算法的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)再次重 新選路的初始拓?fù)錉顟B(tài)。為檢驗(yàn)本發(fā)明提出的三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法，我們采用計(jì)算機(jī) 仿真驗(yàn)證，如圖4和圖5。參照?qǐng)D4本發(fā)明計(jì)算機(jī)仿真所設(shè)定的條件如下1)圖4中的第3層鏈路的最大配置帶寬為622Mbit/s，第2層或電路層鏈路的最 大配置帶寬為2. 5Gbit/s，第1層或光物理層鏈路的最大配置帶寬為lOGbit/s ；2)圖4中的第3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)Ri(i = 1,2, ... ,19)與第2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)A」(j = 1， 2，...，19)相同編號(hào)的結(jié)點(diǎn)相連接，第2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)A」(j = 1，2，. . .，21)與第1層網(wǎng)絡(luò)結(jié) 點(diǎn)0k(k = 1，2，. . .，21)相同編號(hào)的結(jié)點(diǎn)相連接，結(jié)點(diǎn)A22與結(jié)點(diǎn)024相連接；3)靜態(tài)業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求用集合D' = (s' , d' , b')表示，其中第三層網(wǎng)絡(luò)的源、 宿結(jié)點(diǎn)對(duì)s' ,d'在規(guī)定的邊緣結(jié)點(diǎn)集合中以等概率隨機(jī)產(chǎn)生，其它各層網(wǎng)絡(luò)的源、宿結(jié)點(diǎn) 對(duì)在本層節(jié)點(diǎn)中等概率隨機(jī)產(chǎn)生；b'為請(qǐng)求帶寬，根據(jù)該請(qǐng)求的所在層，在相應(yīng)的帶寬范 圍內(nèi)按均勻分布隨機(jī)產(chǎn)生，單位為Mbit/s。4)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求用D = (s，d，b，t，p)表示，其中第三層網(wǎng)絡(luò)的源、宿結(jié)點(diǎn)對(duì) s, d在規(guī)定的邊緣結(jié)點(diǎn)集合中以等概率隨機(jī)產(chǎn)生，其它各層網(wǎng)絡(luò)的源、宿結(jié)點(diǎn)對(duì)在本層節(jié)點(diǎn) 中等概率隨機(jī)產(chǎn)生；b為請(qǐng)求帶寬，根據(jù)該請(qǐng)求的所在層，在相應(yīng)的帶寬范圍內(nèi)按均勻分布 隨機(jī)產(chǎn)生，單位為Mbit/s ；t為業(yè)務(wù)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)間，業(yè)務(wù)連接的到達(dá)為泊松過(guò)程，到達(dá)速率 服從均值為、的泊松分布，業(yè)務(wù)連接的持續(xù)時(shí)間按照均值為1/P的指數(shù)分布隨機(jī)產(chǎn)生，單 位為s ；P為業(yè)務(wù)等級(jí)，業(yè)務(wù)等級(jí)按預(yù)先規(guī)定的業(yè)務(wù)等級(jí)比例隨機(jī)產(chǎn)生，即高等級(jí)常規(guī)等 級(jí)低等級(jí)=0.3 0.3 0. 4 ；5)系統(tǒng)無(wú)等待隊(duì)列，一旦連接請(qǐng)求被拒絕，則立即丟棄；
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6)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置，每次仿真產(chǎn)生100個(gè)靜態(tài)業(yè)務(wù)和10000個(gè)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求，結(jié) 果數(shù)據(jù)為仿真運(yùn)行10次的統(tǒng)計(jì)平均值。圖5是本發(fā)明的三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合選路與資源優(yōu)化方法的仿真圖。圖中所得到的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)是在圖4所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎滤?。Model表示為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路時(shí)僅采用了傳統(tǒng)約束 最短路徑優(yōu)先算法CSPF ；Mode2表示為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路時(shí)僅采用基于蟻群優(yōu)化的綜合路由算 法；Mode3表示為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路時(shí)采用蟻群優(yōu)化的綜合路由算法，同時(shí)調(diào)用層間資源優(yōu)化 方法。Mode4表示為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路時(shí)采用蟻群優(yōu)化的綜合路由算法，同時(shí)調(diào)用層間資源優(yōu)化 方法和層內(nèi)資源優(yōu)化方法。如圖5所示，隨著業(yè)務(wù)強(qiáng)度的增加，Mode2比Model有更低的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)阻塞率，這是 由于本發(fā)明的基于蟻群優(yōu)化的綜合路由算法在評(píng)價(jià)路徑質(zhì)量的好壞時(shí)，綜合考慮了結(jié)點(diǎn)對(duì) 間關(guān)鍵鏈路的重要程度、鏈路帶寬利用率和路徑的跳數(shù)這三者因素，保證了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)在網(wǎng) 絡(luò)中的均勻分布，從而降低了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的阻塞率性能。Mode3比Mode2有更低的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)阻 塞率，這主要是因?yàn)楸景l(fā)明采用了層間資源優(yōu)化方法，增加了三層網(wǎng)絡(luò)資源分配的靈活性， 提高了網(wǎng)絡(luò)整體性能。Mode4比Mode3有更低的阻塞率，這是因?yàn)楸景l(fā)明采用了層內(nèi)資源優(yōu) 化方法，利用禁忌搜索算法重新疏導(dǎo)靜態(tài)業(yè)務(wù)，降低了網(wǎng)絡(luò)鏈路的擁塞，使當(dāng)前混合業(yè)務(wù)的 分布更適合于網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步降低了動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的阻塞率。
權(quán)利要求
三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法，包括步驟1，輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑挽o態(tài)業(yè)務(wù)；步驟2，采用請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先路由算法為靜態(tài)業(yè)務(wù)選路；步驟3，判斷觸發(fā)事件的類型3a)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為全局資源優(yōu)化事件時(shí)，調(diào)用全局資源優(yōu)化方法；3b)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為離開事件時(shí)，進(jìn)行離開事件處理的操作；3c)當(dāng)觸發(fā)事件的類型為到達(dá)事件時(shí)，采用基于蟻群優(yōu)化的選路算法為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲嘘P(guān)鍵鏈路的相對(duì)重要程度及初始化蟻群參數(shù)，螞蟻個(gè)體依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式選擇下一跳節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行局部信息素更新，依據(jù)路徑質(zhì)量評(píng)價(jià)公式對(duì)螞蟻個(gè)體選擇的路徑質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，在一次迭代完成后進(jìn)行全局信息素更新；步驟4，判斷選路是否成功4a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟5；步驟5，判斷是否為低等級(jí)業(yè)務(wù)5a)若是低等級(jí)業(yè)務(wù)，則拒絕該業(yè)務(wù)；5b)若不是低等級(jí)業(yè)務(wù)，則進(jìn)入步驟6；步驟6，層間資源優(yōu)化；步驟7，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功7a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則進(jìn)入步驟8；步驟8，采用基于禁忌搜索的層內(nèi)資源優(yōu)化方法對(duì)靜態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行重新疏導(dǎo)對(duì)禁忌搜索算法中參數(shù)進(jìn)行初始化，依據(jù)鄰域生成規(guī)則獲得當(dāng)前解的鄰域空間，并依據(jù)鏈路擁塞指標(biāo)評(píng)價(jià)鄰域空間解的質(zhì)量，選擇當(dāng)前迭代最優(yōu)解并更新禁忌表；步驟9，判斷業(yè)務(wù)選路是否成功9a)若選路成功，則更新拓?fù)湫畔ⅲ?b)若選路不成功，則拒絕該業(yè)務(wù)；步驟10，判斷事件列表是否為空10a)若不為空，則轉(zhuǎn)步驟3；10b)若為空，則仿真結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述的蟻群優(yōu)化選路算法中狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式為 ‘ 式=laneif 0 -kj e neitj 運(yùn) nei^其中，％ =e^(p = (s,dTsd) /卿-1) * ■ ’ R⑴為剩余帶寬利用率，N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；《4={0，1,...力-1}表示螞蟻1^下一步允許選擇的城市；I」是鏈路(i，j)的能見度 信息；t u是鏈路(i，j)的信息素水平，a為信息啟發(fā)式因子，0為期望啟發(fā)式因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法，其特征在于，所 述的蟻群優(yōu)化選路算法中路徑質(zhì)量評(píng)價(jià)公式為s*Yg(i)^ = V^"1+V其中，λ。+λ1+λ2 = 1，三者均為比例因子，體現(xiàn)路徑的擁塞程度，Rmin為路 徑L上所經(jīng)鏈路剩余帶寬利用率最小者；為路徑所經(jīng)鏈路關(guān)鍵性的重要程度， g(l)為鏈路1對(duì)其余所有產(chǎn)生業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)對(duì)間最大流量影響的重要程度，其表達(dá)式為 =是路徑跳數(shù)對(duì)路徑質(zhì)量的貢獻(xiàn)因子，Imin為源到宿的最短路徑，1為螞蟻搜尋所得路徑的跳數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)資源優(yōu)化方法，其特征在于，所 述的鄰域生成規(guī)則是將當(dāng)前解對(duì)應(yīng)的拓?fù)渖夏骋还?jié)點(diǎn)對(duì)間鏈路上的所有靜態(tài)業(yè)務(wù)，按照 區(qū)分能力的Dijkstra方法重新疏導(dǎo)，并更新拓?fù)湫纬舌徲虻囊粋€(gè)解；依次疏導(dǎo)其它鏈路上 的靜態(tài)業(yè)務(wù)就會(huì)構(gòu)造出當(dāng)前解的鄰域空間；疏導(dǎo)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)上較為擁塞的N條鏈路 上的靜態(tài)業(yè)務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)的資源優(yōu)化方法，主要解決三層網(wǎng)絡(luò)中靜動(dòng)態(tài)混合業(yè)務(wù)的傳送問題。包含1)輸入三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑挽o態(tài)業(yè)務(wù)矩陣；2)采用請(qǐng)求帶寬總量最大者優(yōu)先路由算法為靜態(tài)業(yè)務(wù)選路；3)采用基于蟻群優(yōu)化的綜合路由算法為動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)選路；4)根據(jù)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)的等級(jí)參數(shù)和聯(lián)合選路結(jié)果決定是否需要調(diào)用層間或?qū)觾?nèi)資源優(yōu)化方法；5)網(wǎng)絡(luò)周期性觸發(fā)基于負(fù)荷強(qiáng)度的自適應(yīng)周期的全局資源調(diào)度優(yōu)化方法。6)執(zhí)行算法運(yùn)行結(jié)果。本發(fā)明通過(guò)引入傳送網(wǎng)分層、基于蟻群優(yōu)化的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)聯(lián)合選路算法、層間資源協(xié)調(diào)機(jī)制和基于禁忌搜索的靜態(tài)業(yè)務(wù)重新疏導(dǎo)方法，提高了全網(wǎng)資源優(yōu)化利用和降低用戶連接請(qǐng)求拒絕率，并保證了端到端的QoS的要求。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101895422SQ20101022487
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者丁秋菊, 張潔, 徐展琦, 金星 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)