專利名稱：光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置、控制系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制系統(tǒng)及控制方法，尤其涉及通過使電交換的負載最小化從而將電路徑匯聚到光路中的多層路由方法。
背景技術：
現(xiàn)有文獻I提出了一種光電復合類型的網(wǎng)絡節(jié)點控制系統(tǒng)，用于將電路徑復用到光路徑中。其中的網(wǎng)管系統(tǒng)使每個網(wǎng)絡節(jié)點測量通過電路的流量數(shù)量并在當測量到的流量數(shù)量大于預設流量閾值時產(chǎn)生切換請求信號，根據(jù)切換請求信號向所述網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送切換控制信號，從而觸發(fā)網(wǎng)絡中其它網(wǎng)絡節(jié)點建立光路徑并且將電路徑復用到光路徑中。現(xiàn)有文獻2提出了一種把低容量流量匯聚到高容量干線中的方法，其中的網(wǎng)絡節(jié)點在判斷節(jié)點之間的流量匯聚數(shù)量超過預設閾值時，將節(jié)點間的流量匯聚到高容量干線 中?，F(xiàn)有文獻1:US Pat. 6075630, NEC Corporation, ^Electro/optical combinedtype network node control system，，，filed Mar 2,1998.現(xiàn)有文獻2:US Pat. 7372805, Lucent Technologies Inc, “Traffic groomingmethods for undersea trunk and branch architectures，，，filed May 4, 2001.以上現(xiàn)有文獻均提到了監(jiān)測網(wǎng)絡流量，并且在監(jiān)測到的流量超過某預設閾值時更改網(wǎng)絡的路徑配置。然而現(xiàn)有文獻存下如下缺陷沒有考慮被匯聚的電路徑或流量的路徑僅僅在部分片斷上重合的情況，因此沒有指出如何選擇光路徑或者干線的端點；此外，當創(chuàng)建新的電路徑或流量吋，對已經(jīng)被匯聚了的電路徑或流量并不進行重新全局優(yōu)化，這使得匯聚的光路徑或干線并不總是對當前網(wǎng)絡狀態(tài)最優(yōu)。例如，圖I是ー個具有5個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中每個節(jié)點包括光交換和電交換。在這個網(wǎng)絡中，所有的電交換，即電交換101、102、103、104、105組成了網(wǎng)絡的電層，而所有的光交換，即光交換106、107、108、109、110組成了網(wǎng)絡的光層。在電層中存在虛擬的電路徑111、112、113，經(jīng)過電交換101、102、103。同時還存在虛擬的電路徑114和115，經(jīng)過電交換102、103、104、105。此時存在多個可能的方案將電層的電路徑匯聚到光層的光路徑。比如說方案I匯聚到經(jīng)過光交換106、107、108的光路徑116，以及經(jīng)過光交換108、109、110的光路徑117。而方案2匯聚到經(jīng)過光交換106、107的光路徑118，以及經(jīng)過光交換107、108、109,110的光路徑119。在現(xiàn)有文獻中并未解決如何選擇方案I或方案2或其它可能方案，從而并不能優(yōu)化網(wǎng)絡性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題，提供一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法，通過傳輸路徑來連接的、并且具有電路徑交換負載及光路徑交換負載的多個上述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點，位于由上述電路徑交換負載交換的多個電路徑和由上述光路徑交換負載交換的多個光路徑構(gòu)成的傳送網(wǎng)絡中，該光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法包括步驟1，當傳送網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，請求創(chuàng)建新的電路徑；步驟2，根據(jù)所述流量的參數(shù)以及傳送網(wǎng)絡的物理拓撲，計算所述新的電路徑；步驟3，對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，根據(jù)匯聚的結(jié)果對所有的光路徑進行全局優(yōu)化；以及步驟4，根據(jù)全局優(yōu)化的結(jié)果，對所有的電路徑、光路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系進行更新。由此，本發(fā)明即使在被匯聚的電路徑或流量的路徑僅僅在部分片斷上重合的情況，也能夠恰當?shù)剡x擇光路徑或者干線的端點；當創(chuàng)建新的電路徑或流量吋，對已經(jīng)被匯聚了的電路徑或流量進行重新全局優(yōu)化，這使得匯聚的光路徑或干線總是對當前網(wǎng)絡狀態(tài)最優(yōu)。此外，根據(jù)本發(fā)明的第2方案，步驟3包括步驟5，通過將多條電路徑上的流量帶寬相加賦給其中一條電路徑，來合并具有完全相同路徑的電路徑；步驟6，判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零，若中間跳數(shù)為零，則結(jié)束全局優(yōu)化；若中間跳數(shù)不為零，則選擇具有最高電交換的負載的路徑段來建立對應的光路徑；以及步驟7，在選擇出具有最高電交換的負載的路徑段時，判斷光層資源是否耗盡，在光層資源耗盡的情況下，結(jié)束全局優(yōu)化；在光層資源沒有耗盡的情況下，將選擇出的具有最高電交換的負載的路徑段加入到光路徑中；通過刪除具有最高電交換的負載的路徑段來使電路徑變短，并再次判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零。由此，本發(fā)明通過如上所述的循環(huán)，在每個循環(huán)中都選出具有最大電交換的負載的路徑段作為光路徑，也就是不斷的為具有最大電交換的負載的電路徑段建立直通光路徑，使得該路徑段上的電交換的負載被旁路，從而盡可能的降低剰余電路徑的電交換的負載之和，直到消除所有可能被旁路的電交換的負載或者是光層資源耗盡。這樣的循環(huán)所優(yōu)化得到的最終結(jié)果即是在光層資源的限制下能最大化降低全網(wǎng)電交換的負載的光路徑的組合。此外，根據(jù)本發(fā)明的第3方案，所述流量的參數(shù)包括源節(jié)點、目的節(jié)點和帶寬。此外，根據(jù)本發(fā)明的第4方案，所述光層資源為光信道數(shù)或光信道帶寬。此外，根據(jù)本發(fā)明的第5方案，提供一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置，對多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行控制，該多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點彼此之間通過傳輸路徑來連接，并且具有電路徑交換負載及光路徑交換負載，由上述電路徑交換負載交換的多個電路徑和由上述光路徑交換負載交換的多個光路徑構(gòu)成傳送網(wǎng)絡，該光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置當傳送網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，請求創(chuàng)建新的電路徑，根據(jù)上述流量的參數(shù)以及傳送網(wǎng)絡的物理拓撲，計算上述新的電路徑，對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，根據(jù)匯聚的結(jié)果對所有的光路徑進行全局優(yōu)化，根據(jù)全局優(yōu)化的結(jié)果，對所有的電路徑、光路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系進行更新。由此，本發(fā)明即使在被匯聚的電路徑或流量的路徑僅僅在部分片斷上重合的情況，也能夠恰當?shù)剡x擇光路徑或者干線的端點；當創(chuàng)建新的電路徑或流量吋，對已經(jīng)被匯聚了的電路徑或流量進行重新全局優(yōu)化，這使得匯聚的光路徑或干線總是對當前網(wǎng)絡狀態(tài)最優(yōu)。此外，根據(jù)本發(fā)明的第6方案，所述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置在對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，并對所有的光路徑進行全局優(yōu)化時，通過將多條電路徑上的流量帶寬相加賦給其中一條電路徑，來合并具有完全相同路徑的電路徑；判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零，若中間跳數(shù)為零，則結(jié)束全局優(yōu)化；若中間跳數(shù)不為零，則選擇具有最高電交換的負載的路徑段來建立對應的光路徑；在選擇出具有最高電交換的負載的路徑段時，判斷光層資源是否耗盡，在光層資源耗盡的情況下，結(jié)束全局優(yōu)化；在光層資源沒有耗盡的情況下，將選擇出的具有最高電交換的負載的路徑段加入到光路路徑中；通過刪除具有最高電交換的負載的路徑段來使電路徑變短，并再次判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零。由此，通過如上所述的循環(huán)，在每個循環(huán)中都選出具有最大電交換的負載的路徑段作為光路徑，也就是不斷的為具有最大電交換的負載的電路徑段建立直通光路徑，使得該路徑段上的電交換被旁路，從而盡可能的降低剰余電路徑的電交換的負載之和，直到消除所有可能被旁路的電交換的負載或者是光層資源耗盡。這樣的循環(huán)所優(yōu)化得到的最終結(jié)果即是在光層資源的限制下能最大化降低全網(wǎng)電交換的負載的光路徑的組合。此外，根據(jù)本發(fā)明的第7方案，所述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置包括存儲器，存儲傳送網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)；通信接ロ，向所述多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點輸出控制信息并接收傳送網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)；以及路徑計算単元，根據(jù)存儲 在所述存儲器中的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)，通過計算得到優(yōu)化的光路徑、基于該光路徑的電路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系。此外，根據(jù)本發(fā)明的第8方案，所述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置對所述多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行集中式控制或分布式控制。由此，不論是分布式控制系統(tǒng)還是集中式控制系統(tǒng)中，本發(fā)明都能適用，從而滿足不同的控制方式的系統(tǒng)要求。此外，根據(jù)本發(fā)明的第9方案，提供一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制系統(tǒng)，對多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行控制，包括多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點，彼此之間通過傳輸路徑來連接，并且具有電路徑交換負載及光路徑交換負載，由上述電路徑交換負載交換的多個電路徑和由上述光路徑交換負載交換的多個光路徑構(gòu)成傳送網(wǎng)絡；以及上述方案5 8中任意一項所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明總是全局優(yōu)化所有光路，而不是要改變的一條；本發(fā)明根據(jù)實時網(wǎng)絡狀態(tài)創(chuàng)建光路，而不是根據(jù)預設閾值來變更；本發(fā)明判斷是基于使電交換的負載最小化，而不是是否超過預設閾值。


圖I.根據(jù)實施例I的具有集中式控制平面的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖2.根據(jù)實施例I的電路徑和光路徑的映射關系以及多個可能的光路徑配置方案。圖3.根據(jù)實施例I的多層路由方法。圖4.根據(jù)實施例I的多層網(wǎng)絡中的把電路徑匯聚到光路徑中的流程圖。圖5-1.根據(jù)實施例I的開始匯聚計算(S201)前的電路徑表格。圖5-2.根據(jù)實施例I的S201執(zhí)行后的臨時的電路徑表格。圖5-3.根據(jù)實施例I的第一次執(zhí)行S204時的路徑段表格。圖5-4.根據(jù)實施例I的第一次執(zhí)行S206后的光路徑表格。
圖6-1.根據(jù)實施例I的第二次執(zhí)行S204前的臨時的電路徑表格。圖6-2.根據(jù)實施例I的第二次執(zhí)行S204時的路徑段表格。圖6-3.根據(jù)實施例I的第二次執(zhí)行S206后的和最終輸出到光交換的光路徑表格。圖7-1.根據(jù)實施例I的第三次執(zhí)行S202前的臨時的電路徑表格。圖7-2.根據(jù)實施例I的第三次執(zhí)行S202前的和最終輸出給電交換的電路徑表格。圖8.仿真拓撲圖。·
圖9.仿真配置參數(shù)表。圖10.多層網(wǎng)絡模型和單層網(wǎng)絡模型鏈路利用率的仿真結(jié)果對比。圖11.多層網(wǎng)絡模型和單層網(wǎng)絡模型節(jié)點電交換的負載的仿真結(jié)果對比。圖12.根據(jù)實施例I的具有分布式控制平面的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖13.根據(jù)實施例2的網(wǎng)狀拓撲的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖14.根據(jù)實施例2的電路徑和光路徑的映射關系。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。圖I是根據(jù)實施例I的具有集中式控制平面的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖中的網(wǎng)絡具有5個節(jié)點，其中每個節(jié)點包括光交換和電交換。這里，所謂的電交換是把用戶電路、通信電路和(或)其他要互連的功能単元根據(jù)單個用戶的請求在電層上連接起來的設備；所謂的光交換是把用戶光路、通信光路和(或)其他要互連的功能単元根據(jù)單個用戶的請求在光層上連接起來的設備。在這個網(wǎng)絡中，所有的電交換，即電交換101、102、103、104、105組成了網(wǎng)絡的電層，即客戶層，而所有的光交換，即光交換106、107、108、109、110組成了網(wǎng)絡的光層，即服務層。在電層中存在虛擬的電路徑111、112、113，經(jīng)過電交換101、102、103。同時還存在虛擬的電路徑114和115，經(jīng)過電交換102、103、104、105。存在于通信節(jié)點之外的集中式控制服務器120通過其通信接ロ 121和控制信道122來配置電交換和光交換的輸入輸出間的連接，從而控制網(wǎng)絡中的電路徑、光路徑以及電路徑到光路徑的映射關系。同吋，網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)(例如跳數(shù)、流量帶寬等)也通過通信接ロ 121和控制信道122發(fā)送到控制服務器120，并存儲在存儲器123中。位于控制服務器120中的路徑計算單元124根據(jù)存儲器123中的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)來進行計算，通過使電交換的負載最小化來將電路徑匯聚到光路中的方法得到一組優(yōu)化的光路徑以及基于此光路徑的電路徑，以用于前述的電交換和光交換的配置(參考圖3的流程圖)。在路徑計算單元124計算路徑時，存在多個可能的方案將電層的電路徑匯聚到光層的光路徑。圖2是根據(jù)實施例I的電路徑和光路徑的映射關系以及多個可能的光路徑配置方案。比如說方案I匯聚到經(jīng)過光交換106、107、108的光路徑116，以及經(jīng)過光交換108、109、110的光路徑117。而方案2匯聚到經(jīng)過光交換106、107的光路徑118，以及經(jīng)過光交換107、108、109、110的光路徑119。在方案I中，還需要為電路徑114和115從電交換102到103的路徑段創(chuàng)建光路徑120，使得光路徑120和117的組合能完成電路徑114和115從電交換102到105的傳輸。類似的，在方案2中，還需要為電路徑111、112和113從電交換102到103的路徑段創(chuàng)建光路徑121，使得光路徑121和118的組合能完成電路徑111、112和113從電交換101到103的傳輸。此外，還可以有方案3，包括從電交換101到102的光路徑122、從電交換102到103的光路徑123、從電交換103到105的光路徑124。在將電路徑匯聚到光路徑中后，被匯聚的電路徑在經(jīng)過光路徑的中間節(jié)點時，不經(jīng)過電交換而是直接從光交換旁路(旁路就是除原定正式的通路外，再另僻一條其它的通路)。例如在方案I中電路徑111、112和113不再經(jīng)過電交換102，而是由光交換107旁路，同時電路徑114和115不再經(jīng)過電交換104，而是由光交換109旁路。在圖2的三個方案中，方案I和方案2需要在電交換102到103建立兩條光路徑，這有可能受限于有限的光層資源，也就是光信道數(shù)。而方案3増加了電交換102和103的電交換負載，并且有可能受限于光路徑123的帶寬，也就是光信道帶寬。
因此，本發(fā)明的目的之一是在考慮光層資源限制的同時，盡可能降低電交換的負載，從而提高資源利用率，降低多層網(wǎng)絡的總體成本。圖3是根據(jù)實施例I的多層路由方法。當網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，觸發(fā)該路由算法，產(chǎn)生在客戶層即電層創(chuàng)建電路徑的請求(S101)?？刂品掌髦械穆窂接嬎銌卧?24根據(jù)流量的參數(shù)，例如源節(jié)點、目的節(jié)點和帶寬等，以及網(wǎng)絡的物理拓撲，計算電路徑(S102)。然后路徑計算単元對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，從而全局地優(yōu)化所有的光路徑，這其中有可能產(chǎn)生新的光路徑、修改已有光路徑或者刪除已有光路徑(S103)。在S103的優(yōu)化完成后，網(wǎng)絡根據(jù)計算結(jié)果的電路徑和光路徑來刷新電層和光層的所有路徑以及從電層到光層的路徑映射關系(即電路徑匯聚到光路徑的關系)(S104)，并且開始傳輸新的流量(S105)，從而完成多層路由(S106)。其中S103的把電路徑匯聚到光路徑中的流程圖在圖4進ー步進行描述。在開始匯聚時，首先檢查所有電路徑的路徑，通過把多條路徑上的流量帶寬相加賦給其中一條路徑來合并具有完全相同路徑的電路徑(S201)。然后檢查是否所有電路徑的中間跳數(shù)都等于0(S202)，其中一條路徑的中間跳數(shù)等于該路徑的總跳數(shù)減2。如果S202的結(jié)果為是，表示所有剰余電路徑的跳數(shù)都小于3，此時不再存在光交換旁路的需要，因此結(jié)束光路徑的優(yōu)化過程(S203)。注意剰余的這些電路徑將通過節(jié)點間的默認直連光路徑來傳輸，這些直連光路徑在網(wǎng)絡初始化時即已經(jīng)配置好，用于確保節(jié)點間在電層上可以兩兩相連從而順利的運行資源發(fā)現(xiàn)過程。如果S202的結(jié)果為否，表示剰余電路徑中還有跳數(shù)大于等于3的，此時進入下一步選擇具有最高電交換的負載的路徑段(S204)，即檢查端點是具有電交換能力的
節(jié)點的所有路徑段上的電交換的負載值=^ljwy并選出Max(Lル)對應的路徑
段，其中Lル是電交換的負載，Nhop是路徑段的中間跳數(shù)，Bwi是第i條電路徑的流量帶寬。把電路徑i計入某條路徑段的電交換的負載中的條件是該路徑段的路徑Rseg是電路徑i的路徑Ri的子集。下面以圖I中的網(wǎng)絡拓撲和電路徑為例，描述以上計算的詳細過程。在本實施例中，假設存在5條電路徑，分別是圖I中的電路徑111-115，其路徑、中間跳數(shù)和帶寬如圖5-1所示，其中電路徑111，112和113的路徑都為{101，102，103}，中間跳數(shù)Nhtjp都為1，流量帶寬Bw分別是100兆比特/秒、200兆比特/秒和150兆比特/秒，而電路徑114和115的路徑都為{102，103，104，105}，中間跳數(shù)Nhtjp都為2，流量帶寬Bw分別是300兆比特/秒和450兆比特/秒。根據(jù)步驟S201，電路徑111，112和113被合并為一條流量帶寬Bw為450兆比特/秒的臨時電路徑，而電路徑114和115被合并為一條流量帶寬Bw為700兆比持/秒的臨時電路徑。它們的路徑分別是{101，102，103}和{102，103，104，105}，如圖5-2所示。這兩條路徑所包含的所有子集構(gòu)成了圖5-3所示的路徑段的表格。其中路徑段 1-8 的路徑分別為{102，103，104，105}、{102，103，104}、{103,104,105},{101，102，103}、{102，103}、{103，104}、{104，105}、{101，102}，中間跳數(shù) Nhtjp 分別為 2、1、
1、1、0、0、0、0，總流量帶寬分別為 700、700、700、450、1150、700、700、450 兆比特 /
秒。因此路徑段1-8的電交換的負載值Lele分別是1400、700、700、450、0、0、0、0跳*兆比
特/秒，其中最大者為路徑段I。完成S204后，判斷光層資源是否耗盡(S205)。如果為是，表明不能再為新的光路徑分配傳輸信道，因此結(jié)束光路徑的優(yōu)化過程(S203)。如果為否，則把選出的路徑段I加入光路路徑列表中(S206)，如圖5-4所示，從現(xiàn)有電路徑中刪去和路徑段I重合的部分來更 新圖5-1中的電路徑列表和圖5-2中的臨時電路徑列表(S207)。更新后的臨時電路徑列表如圖6-1所示，其中電路徑211保持不變，而電路徑214在刪去路徑段I之后變成{102，105}。此時程序轉(zhuǎn)到S202進行下一個循環(huán)，判斷圖6-1中的路徑的中間跳數(shù)不全為0，因此繼續(xù)第二次執(zhí)行S204。圖6-1中的兩條路徑所包含的所有子集構(gòu)成了圖6-2所示的路徑段的表格。其中路徑段1-4的路徑分別為{101，102，103}、{101，102}、{102，103}、{102，
105}，中間跳數(shù)Nhtjp分別為1、0、0、0，總流量帶寬分別為450、450、450、700兆比特
/秒。因此路徑段1-4的電交換的負載值Lル分別是450、0、0、0跳*兆比特/秒，其中最大者為路徑段I。完成S204后，判斷光層資源是否耗盡(S205)。如果為是，表明不能再為新的光路徑分配傳輸信道，因此結(jié)束光路徑的優(yōu)化過程(S203)。如果為否，則把選出的路徑段I加入圖5-4中的光路路徑列表中(S206)，得到如圖6-3所示的光路路徑列表，并從現(xiàn)有電路徑中刪去和路徑段I重合的部分來更新電路徑列表(S207)。更新后的臨時電路徑列表如圖7-1所示，其中電路徑214保持不變，而電路徑211在刪去路徑段I之后變成{101，103}。更新后的電路徑列表如圖7-2所示，其中電路徑111，112和113的路徑都為{101，103}，而電路徑114和115的路徑都為{102，105}，以上5條電路徑的中間跳數(shù)都為0，表明它們在中間節(jié)點不再經(jīng)過電交換而是直接通過光交換負載旁路。此時程序轉(zhuǎn)到S202進行下一個循環(huán)，判斷圖6-1中的路徑的中間跳數(shù)全為0，因此退出程序并把圖603中的光路徑列表和圖7-2中的電路徑列表作為最終計算結(jié)果輸出以配置網(wǎng)絡節(jié)點中的電交換和光交換的交換狀態(tài)。通過如上所述的循環(huán)，在每個循環(huán)中都選出具有最大電交換的負載的路徑段作為光路徑，也就是不斷的為具有最大電交換負載的電路徑段建立直通光路徑，使得該路徑段上的電交換被旁路，從而盡可能的降低剰余電路徑的電交換的負載之和，直到消除所有可能被旁路的電交換或者是光層資源耗盡。這樣的循環(huán)所優(yōu)化得到的最終結(jié)果即是在光層資源的限制下能最大化降低全網(wǎng)電交換的負載的光路徑的組合。下面使用大規(guī)模網(wǎng)絡仿真對本發(fā)明進行性能評估。
圖8.是仿真拓撲圖，其中每個子網(wǎng)進一歩包括I個P節(jié)點和5個PE節(jié)點。仿真參數(shù)如圖9所示，全網(wǎng)包括25個子網(wǎng)、25個P節(jié)點和125個PE節(jié)點。P節(jié)點之間由8信道40吉比特/秒的P-P干線相連接，P節(jié)點和PE節(jié)點之間由80吉比特/秒的P-PE支線相連接。P節(jié)點的電交換負載容量為3. 2特比特/秒，具有37個電交換負載接口和112對光交換負載接ロ，而PE節(jié)點只具有16個電交換負載接ロ，電交換負載容量為80吉比特/秒。網(wǎng)絡中有9919條業(yè)務流量，由9919條電路徑承載，并進ー步匯聚到184條光路徑中。仿真時間長度為600秒，其中光路徑在50秒時開始，電路徑和業(yè)務流分別在150秒和160秒時開始。圖10為多層網(wǎng)絡模型和單層網(wǎng)絡模型鏈路利用率的仿真結(jié)果對比。圖11為多層網(wǎng)絡模型和單層網(wǎng)絡模型節(jié)點電交換的負載的仿真結(jié)果對比。仿真表示多層網(wǎng)絡模型中使用多層路由的結(jié)果使得鏈路利用率相對單層網(wǎng)絡模型中使用單層路由的結(jié)果下降了 16%。同時，節(jié)點的電交換的負載下降了 34%。也就是說，使用本發(fā)明的多層路由，以降低鏈路利用率的代價降低了節(jié)點電交換的負載?？紤]到通常節(jié)點電交換的成本高于鏈路和兩端收發(fā)機的成本，本發(fā)明能降低跨層網(wǎng)絡的全網(wǎng)總成本。 圖12是根據(jù)實施例I的具有分布式控制平面的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖中的網(wǎng)絡具有和圖I類似的拓撲。存在于通信節(jié)點之內(nèi)的分布式控制單元130、132、134、136和138分別通過其通信接ロ(部分未示出)和控制信道131、133、135、137和139來配置電交換和光交換的輸入輸出間的連接，從而控制網(wǎng)絡中的電路徑、光路徑以及電路徑到光路徑的映射關系。其中分布式控制單元130、132、134、136和138具有相同的結(jié)構(gòu)，包括通信接ロ 121、存儲器123以及路徑計算単元124。通信接ロ除了向電交換和光交換輸出控制信息并接收網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)(例如跳數(shù)、流量帶寬等)之外，還在不同節(jié)點的控制單元之間進行信息的交互使得它們可以互相同歩。位于控制単元中的路徑計算單元根據(jù)存儲器中的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)來進行計算，通過最小化電交換的負載將電路徑匯聚到光路中的方法得到一組優(yōu)化的光路徑以及基于此光路徑的電路徑以用于前述的電交換和光交換的配置(參考圖3的流程圖)。圖13.根據(jù)實施例2的網(wǎng)狀拓撲的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。圖中的網(wǎng)絡具有9個節(jié)點，其中每個節(jié)點包括光交換和電交換。在這個網(wǎng)絡中，所有的電交換，即電交換201、202、203、204、205、206、207、208、209組成了網(wǎng)絡的電層，即客戶層，而所有的光交換，即光交換211、212、213、214、215、216、217、218、219組成了網(wǎng)絡的光層，S卩服務層。在電層中存在虛擬的電路徑221，經(jīng)過電交換201、202、、205、208、209。同時還存在虛擬的電路徑222，經(jīng)過電交換203、202、、205、208、207。網(wǎng)絡中可以存在類似于實施例I的圖I所示的集中式控制服務器或者類似于實施例I的圖12所示的分布式控制單元(未示出)，用于控制網(wǎng)絡中的電路徑、光路徑以及電路徑到光路徑的映射關系，并接收來自通信節(jié)點的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)(例如跳數(shù)、流量帶寬等)。和實施例I類似的，該集中式控制服務器或分布式控制單元中的路徑計算單元通過最小化電交換的負載將電路徑匯聚到光路中的方法得到一組優(yōu)化的光路徑并用于網(wǎng)絡路徑的配置。圖14說明了根據(jù)實施例2的網(wǎng)狀拓撲中的電路徑和光路徑的映射關系。比如說把電路徑221和222匯聚到經(jīng)過光交換202、205、208的光路徑226。并且還需要為電路徑221從電交換201到202的路徑段創(chuàng)建光路徑223，以及從電交換208到209的路徑段創(chuàng)建光路徑224，使得光路徑223、226和224的組合能完成電路徑221從電交換201到209的傳輸。同樣的，需要為電路徑222從電交換203到202的路徑段創(chuàng)建光路徑228，以及從電交換208到207的路徑段創(chuàng)建光路徑229，使得光路徑228、226和229的組合能完成電路徑222從電交換203到207的傳輸。在將電路徑匯聚到光路徑中后，被匯聚的電路徑在經(jīng)過光路徑的中間節(jié)點時，不經(jīng)過電交換而是直接從光交換旁路。例如電路徑221和222不再經(jīng)過電交換205，而是由光交換215旁路。因此，本發(fā)明的目的之一是在考慮光層資源限制的同時，盡可能降低電交換的負載，從而提高資源利用率，降低多層網(wǎng)絡的總體成本。 對于本領域技術人員來說，容易進行進一步的改進及變形。因此，本發(fā)明在較廣的方面，不應限定于在此記載的特定的記載或代表性的方式。因此，在不脫離由附加的權(quán)利要求和其等價范圍所規(guī)定的本發(fā)明所包括的概念的真正含義或范圍內(nèi)，可以進行各種變形。
權(quán)利要求
1.一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法，通過傳輸路徑來連接的、并且具有電交換及光交換的多個上述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點，位于由上述電交換交換的多個電路徑和由上述光交換交換的多個光路徑構(gòu)成的傳送網(wǎng)絡中，該光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法的特征在于，包括 步驟1，當傳送網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，請求創(chuàng)建新的電路徑； 步驟2，根據(jù)上述流量的參數(shù)以及傳送網(wǎng)絡的物理拓撲，計算上述新的電路徑； 步驟3，對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，根據(jù)匯聚的結(jié)果對所有的光路徑進行全局優(yōu)化；以及 步驟4，根據(jù)全局優(yōu)化的結(jié)果，對所有的電路徑、光路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系進行更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法，其特征在干， 上述步驟3包括 步驟5，通過將多條電路徑上的流量帶寬相加賦給其中一條電路徑，來合并具有完全相同路徑的電路徑； 步驟6，判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零，若中間跳數(shù)為零，則結(jié)束全局優(yōu)化；若中間跳數(shù)不為零，則選擇具有最高電交換的負載的路徑段來建立對應的光路徑；以及步驟7，在選擇出具有最高電交換的負載的路徑段吋，判斷光層資源是否耗盡，在光層資源耗盡的情況下，結(jié)束全局優(yōu)化；在光層資源沒有耗盡的情況下，將選擇出的具有最高電交換的負載的路徑段加入到光路徑中；通過刪除具有最高電交換的負載的路徑段來使電路徑變短，并再次判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法，其特征在干， 上述流量的參數(shù)包括源節(jié)點、目的節(jié)點和帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制方法，其特征在干， 上述光層資源為光信道數(shù)或光信道帶寬。
5.一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置，對多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行控制，該多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點彼此之間通過傳輸路徑來連接，并且具有電交換及光交換，由上述電交換交換的多個電路徑和由上述光交換交換的多個光路徑構(gòu)成傳送網(wǎng)絡，該光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置的特征在于 當傳送網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，請求創(chuàng)建新的電路徑，根據(jù)上述流量的參數(shù)以及傳送網(wǎng)絡的物理拓撲，計算上述新的電路徑，對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，根據(jù)匯聚的結(jié)果對所有的光路徑進行全局優(yōu)化，根據(jù)全局優(yōu)化的結(jié)果，對所有的電路徑、光路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系進行更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置，其特征在干， 在對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，并對所有的光路徑進行全局優(yōu)化時， 通過將多條電路徑上的流量帶寬相加賦給其中一條電路徑，來合并具有完全相同路徑的電路徑；判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零，若中間跳數(shù)為零，則結(jié)束全局優(yōu)化；若中間跳數(shù)不為零，則選擇具有最高電交換的負載的路徑段來建立對應的光路徑；在選擇出具有最高電交換的負載的路徑段時，判斷光層資源是否耗盡，在光層資源耗盡的情況下，結(jié)束全局優(yōu)化；在光層資源沒有耗盡的情況下，將選擇出的具有最高電交換的負載的路徑段加入到光路路徑中；通過刪除具有最高電交換的負載的路徑段來使電路徑變短，并再次判斷所有的電路徑的中間跳數(shù)是否為零。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置，其特征在于，包括 存儲器，存儲傳送網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)； 通信接ロ，向上述多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點輸出控制信息并接收傳送網(wǎng)絡的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)；以及 路徑計算單元，根據(jù)存儲在上述存儲器中的路徑配置狀態(tài)和業(yè)務狀態(tài)，通過計算得到優(yōu)化的光路徑、基于該光路徑的電路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任意一項所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置，其特征在于， 上述光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置對上述多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行集中式控制或分布式控制。
9.一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制系統(tǒng)，對多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行控制，其特征在于，包括 多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點，彼此之間通過傳輸路徑來連接，并且具有電交換及光交換，由上述電交換交換的多個電路徑和由上述光交換交換的多個光路徑構(gòu)成傳送網(wǎng)絡；以及權(quán)利要求5 8中任意一項所述的光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置、控制系統(tǒng)及控制方法，光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置對多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點進行控制，多個光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點彼此之間通過傳輸路徑來連接，并且具有電交換及光交換，由電交換交換的多個電路徑和由光交換交換的多個光路徑構(gòu)成傳送網(wǎng)絡，光電復合型網(wǎng)絡節(jié)點的控制裝置當傳送網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)新的流量到達時，請求創(chuàng)建新的電路徑，根據(jù)流量的參數(shù)以及傳送網(wǎng)絡的物理拓撲，計算新的電路徑，對已有的電路徑和新計算得到的電路徑進行匯聚，根據(jù)匯聚的結(jié)果對所有光路徑進行全局優(yōu)化，根據(jù)全局優(yōu)化的結(jié)果，對所有電路徑、光路徑以及從電路徑匯聚到光路徑的映射關系進行更新。
文檔編號H04L12/801GK102868624SQ201110189420
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者吉內(nèi)英也, 石穎 申請人:株式會社日立制作所