CN101009636A - 自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，在原有建立点到点业务的基础上，利用自动交换光网络自动发现网络资源和拓扑结构的优点，采用资源预加/预减，组播树嫁接/剪枝等技术，计算出最优路径，提供非常有效的点对多点通信连接，动态管理组播成员的加入和离开。利用本发明，在同一个组播树中，能够保证每一条成员路径代价最小的基础上使得各个成员之间尽量带宽资源共享，以便整个组播树占用总带宽资源相对更少，总路径代价更小，这样真正建立连接的时候才能够做到共享时隙，充分利用资源。

Description

自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法

技术领域

本发明涉及光通信技术，尤其涉及一种自动交换光网络(Automatic SwitchOptical Network，ASON)组播业务成员动态管理的方法。

背景技术

自动交换光网络是能够智能化的自动完成光网络交换连接功能的新一代光传送网。所谓自动交换连接是指：在网络资源和拓扑结构自动发现的基础上，调用动态智能选路算法，通过分布式信令处理和交互，支持端到端业务的自动创建，同时提供可行可靠的保护恢复机制，实现在故障发生时能够自动保护和恢复，其最大特点是在传统传送网中引入控制平面。

ASON组播是指在传送平面中通过ASON控制平面建立的具有流量工程的显式组播树。所谓组播树是一个源到多个宿之间的具有固定带宽的一个单向的树状连接，组播树的源称为根，组播的各个宿称为叶子。ASON组播可以在大规模网络中提供非常有效的点对多点通信连接，比如：内容分发，交互式多媒体以及虚拟专用网(Virtual Private Network，VPN)组播等应用都需要网络对组播有很好的支持。传统的网际协议(Internet Protocol，IP)组播也可以提供点对多点的支持，但是由于IP网络尽力而为的特性，现有的IP组播协议无法支持流量工程和业务质量(Quality of Service，QoS)保证。而在源节点建立多条单播通道的方法虽然可以解决点到多点通信的问题，但是，这种方法的可扩展性非常差，网络带宽的利用率很低。

采用在传输网通过控制平面建立具有流量工程的组播树，是点对点通讯连接的增强，并且与点对点方式并存，动态管理组播成员的加入和离开(称为组播树的嫁接和剪枝过程)。属于同一个组播树的成员需要一个全局唯一的标识来区分，同时智能选路，计算满足约束条件(带宽、资源等级)最短路径的时候，需要考虑同一个组播内带宽资源尽量共享，以便真正建立连接的时候能够共享时隙，充分利用资源。

现有技术

目前点对点业务中，常用获取最优路径的方法是通过经典Dijkstra算法来计算业务路径，该方法将流量工程(Traffic Engineering，TE)链路的链路距离、带宽资源等属性反映到TE链路代价中，计算出从源节点到目的节点代价最小的路径作为最优路径。

现有技术的缺点：

对于组播业务，利用Dijkstra算法计算出某一个成员从源节点到目的节点的最短路径，单独对该路径来说，这是当前网络拓扑中的从源节点到目的节点的最优路径；但对整个组播树来说，该路径不一定最优路径，即将该路径加入到组播业务后，整个组播树的代价不一定最小。这是由于组播树成员中资源是可以共享的，也就是如果某一条TE链路上的部分带宽资源如果被某一个组播成员占用，这部分资源其实还是可以给同一个组播中的其他成员所共享。Dikstra算法没有考虑到尽量共享已存在的同一个组播业务所占用的资源。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明目的在于提供一种自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，在原有建立点到点业务的基础上，利用ASON自动发现网络资源和拓扑结构的优点，采用资源预加/预减，组播树嫁接/剪枝等技术，计算出最优路径。在同一个组播树中，本方法能够保证每一条成员路径代价最小的基础上使得各个成员之间尽量资源共享，以便整个组播树占用总带宽资源相对更少，总路径代价更小，以解决现有技术中采用经典Dijkstra算法计算出的业务路径不一定使整个组播树的代价最小问题。

一种自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，

当组播业务成员动态加入组播树，包括以下步骤：

A、源节点发起组播新成员业务建立请求；

B、对当前组播树进行资源预加；

C、计算出从源节点到组播新成员业务的目的节点的分支路径，并在组播树上完成分支嫁接；

D、将所述组播树的成员分支路径进行资源预减；

当组播业务成员动态离开组播树，对所述组播树进行剪枝。

所述步骤B进一步包括：通过将组播树上所有已经占用的带宽资源与流量工程链路可用资源相加，使已有组播成员占用的带宽资源获得恢复，减少链路代价，完成资源预加。

所述步骤C进一步包括：

C1、所述新成员业务的目的节点沿着目的节点至所述源节点的方向开始搜索；

C2、遍历所述新成员分支路径上的节点；

C3、对所述新成员分支路径上遍历的节点逐个进行考察，根据所考察节点的父节点在组播树上的位置，完成组播树嫁接。

所述步骤C3进一步包括：

若当前所考察节点的父节点存在于组播树上，则把该节点到所述目的节点的分支加入到组播树上；

若当前所考察节点的父节点不存在于组播树上，表明当前组播树为空，则将继续搜索至所述源节点，初始化组播树，并把所述源节点至所述目的节点的分支加入到组播树上。

所述初始化组播树指的是即为当前组播树分配一个新的组播标识。

所述步骤C还包括：待组播树嫁接完成后，所述新该组播分支与原组播树内所有组播成员共享一个组播标识。

所述步骤D进一步包括：待组播树嫁接完成后，将组播树上所有已经占用的资源从流量工程链路可用资源中减去，完成资源预减，以加速网络收敛。

所述组播树的剪枝进一步包括以下步骤：

所述组播业务成员分支的目的节点沿着目的节点至所述源节点的方向开始考察；

遍历所述成员分支路径上的节点，并根据所考察的节点在当前组播树上的位置，判断是否需要删除该节点，直至完成组播树的剪枝。

根据所述考察的节点在当前组播树上的位置，处理的情形包括：

若当前考察的节点有子节点，则所述考察的节点不删除；

若当前考察的节点没有子节点，则通过判断所述考察的节点与当前组播树的其它成员的关联情况做相应的处理。

若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点不删除；

若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点不是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点直接删除。

本发明技术方案的有益效果如下：

利用本发明所述方法，采用资源预加/预减，组播树嫁接/剪枝等技术计算出的最优路径，能够保证在同一个组播树中每一条成员路径代价最小的基础上使得各个成员之间尽量资源共享，以便整个组播树占用总带宽资源相对更少，总路径代价更小，这样真正建立连接的时候才能够做到共享时隙，充分利用资源。

附图说明

图1为拓扑组网图；

图2为成员01嫁接过程示意图；

图3为成员02嫁接过程示意图；

图4为成员03嫁接过程示意图；

图5为成员02嫁接过程示意图；

图6为初始组播树示意图；

图7为组播业务建立流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明的主要思想是：在原有建立点到点业务的基础上，利用ASON自动发现网络资源和拓扑结构的优点，该组播树上每次有新成员加入的时候，需要进行资源预加并完成路由计算；待计算成功后，需要将该成员加入到组播树上，也就是实现组播树的嫁接；随后进行资源预减，将组播树占用的带宽资源从TE链路去除。采用资源预加/预减，组播树嫁接/剪枝等技术，计算出最优路径，能够为组播业务提供非常有效的点对多点的通信连接，动态管理组播成员的加入和离开。本发明技术中的最优路径指的是保证每一条成员路径代价最小的基础上使得各个成员之间尽量资源共享，实现整个组播树的代价更小的路径。下面先针对上述资源预加/预减，组播树嫁接/剪枝等技术进行具体阐述。

(1)资源预加

由于组播业务是点到多点的业务，从源节点发出并到达多个目的节点的单向业务其实是同一个业务，因此同一个组播内各个成员之间带宽资源尽量共享，使得整个组播树占用的带宽资源更少，代价更小。也就是说若一条TE链路上的部分带宽资源被某一个组播成员占用，这部分资源仍然可以给同一个组播中的其他成员共享，即当同一个组播业务中其他成员选路的时候，这部分资源是可用的。所以在计算新成员路径的时候，需要把组播树上所有已经占用的带宽资源进行恢复，甚至可以对这些链路直接做一定的处理，减少链路代价，以便计算新成员路径的时候选用，达到同一组播内带宽资源共享。

(2)组播树的嫁接

当新组播成员的分支路由计算成功后，需要将此分支加入到组播树上，我们称为组播树的嫁接。其基本思想是：新成员的目的节点沿着目的节点至源节点的方向开始搜索，遍历此成员路径的每一个节点，直到所述成员路径中某一节点的父节点在原组播树中已存在，然后将此节点到所述目的节点的分支部分加到组播树上，作为组播树上所述节点的子树。根据父节点在原组播树上的位置，包括以下几种情形：

情形A：父节点在原组播树上不存在。

情形B：父节点是原组播树的源节点。

情形C：父节点是组播树的中间节点或者叶子节点。

对应情形A，由于刚开始没有组播成员，组播树为空，新建第一个组播成员，初始化组播树，直接将该成员分支全部加入组播树中。

对应情形B及情形C，遍历此成员路径的每一个节点，直到所述成员路径中某一节点的父节点在原组播树中已存在，然后将此节点到所述目的节点的分支部分加到组播树上。

(3)资源预减

为了解决路由计算中网络收敛速度(TE数据库的链路更新)慢于路由计算的问题，采用了加速网络收敛的方法，利用该方法在路由计算完成后需要对资源进行预减，即将业务路径占用的资源减去。因此，对于组播业务的路由计算，也需要进行资源预减处理，即对同一个组播树上所有的TE链路进行资源预减。

(4)组播树的剪枝

当某一个组播成员要离开组播树的时候，需要将相应的组播树分支删除，也就是组播树的剪枝。对于组播树剪枝操作，其基本思想与组播树嫁接相似，即从目的节点开始，沿着组播成员分支目的节点至源节点的方向，遍历此成员路径的每一个节点，逐个进行考察并删除，直到某节点不能删除时结束剪枝操作。根据考察的节点在组播树上的位置，处理的情形包括：

情形A：若当前考察的节点有子节点，则所述考察的节点不删除；

情形B：若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点不删除；

情形C：若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点不是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点直接删除。

为对本发明有进一步的了解，下面将针对本发明所述资源预加及预减、组播树的嫁接及剪枝进行举例说明。

首先，如图1所示，当组播业务成员动态加入组播树时，源节点发起的组播业务建立请求，采用资源预加、组播树嫁接及资源预减实现组播成员业务的逐条建立。具体步骤如下：

步骤S001、源节点发起点对多点的组播业务建立请求；

步骤S002、判断组播标识(identification，ID)相同的组播树是否存在，若存在，则转到步骤S003；若不存在，则不需要进行资源预加，直接转到步骤S004；

步骤S003、由于存在组播ID相同的组播树，所以对所述组播树进行资源预加，即将组播树上所有已经占用的带宽资源与TE链路可用资源相加，使已有组播成员占用的带宽资源获得恢复；

步骤S004、计算从源节点至目的节点的最优路径；

步骤S005、判断路径计算是否成功，若计算成功，则转到步骤S006；若计算失败，则转到步骤S010，返回失败；

步骤S006、若存在组播ID相同的组播树，则通过路径计算得到新组播树成员；

若不存在组播ID相同的组播树，则通过计算得到新组播成员，并初始化组播树，即为当前组播树分配一个新的组播ID；

步骤S007、将计算出的新组播成员对所述组播树进行嫁接；

步骤S008、对所述组播树进行资源预减，即将此组播树上所有已经占用的资源从TE链路可用资源中减去；

步骤S009、输出新组播成员路径，完成一条组播成员业务连接路由的建立；

步骤S010、返回源节点至目的节点的最优路径计算失败结果；

由于源节点发起的是点对多点的组播成员业务建立请求，所以再对所述组播树进行资源预加，计算从源节点到后续的节点的最优路径，并且进行组播树嫁接以及资源预减，完成后续所有基于同一组播ID的成员业务连接路由的建立。

结合具体的例子，说明一个组播业务建立的详细过程，如下：

如图2所示，假定起初每条TE链路上的路径代价metric都为10，上面没有任何业务，即组播树内没有任何成员。

如图3所示，首先建立组播ID为1，从源节点A到目的节点D的成员业务01，计算出的路径为A-＞B-＞D，因为初始组播内没有成员，组播树为空，所以将成员01分支直接加入到组播树中(如组播树嫁接情形A)。

如图4所示，其次建立从节点A到节点E的成员02。首先需要对成员业务01(A-＞B-＞D)占用的带宽资源进行恢复，然后进行路由计算，假设计算出的路径为A-＞C-＞E，则沿着目的节点E至源节点A的方向，节点E开始查询，找到在原组播树上已经存在的节点A，将C-＞E的部分移植到组播树上(如组播树嫁接情形B)，然后对此组播树上所有已经占用的资源进行资源预减，即把成员业务01(A-＞B-＞D)和成员业务02(A-＞C-＞E)从TE链路可用资源中减去，实现资源预减。

如图5所示，建立从节点A到节点F的成员03，首先需要对成员业务01(A-＞B-＞D)以及成员业务02(A-＞C-＞E)占用的带宽资源进行恢复，然后进行路由计算，假设计算出的路径为A-＞B-＞D-＞F，则沿着目的节点F至源节点A的方向，节点F开始查询，找到在原组播树上已经存在的节点D，将F移植到组播树上(如组播树嫁接情形C)，然后对此组播树上所有已经占用的资源进行资源预减，即把成员业务01(A-＞B-＞D)、成员业务02(A-＞C-＞E)和成员业务03(A-＞B-＞D-＞F)从TE链路可用资源中减去，实现资源预减。

另外需要说明的是，计算出来的成员的路径，如果单独从点对点来看，是此两点之间代价最小的最优路径，但是把此路径放到整个组播树来考虑，它不一定是组播树中从源节点到此成员目的节点的最优路径。因为组播树成员中资源是可以共享的，必须根据组播树来构建组播成员最后的路由路径。比如：在上面的例子中，如把组播业务的建立改成如下方式实现：首先新加入组播成员01：A-＞B-＞D；其次，建立A-＞B-＞D的单播业务，这样A-＞B，B-＞D的路径代价metric会相应的变大；再次新建组播ID为1的从A-＞F的组播成员02，显然，A-＞C-＞D-＞F比A-＞B-＞D-＞F的metric小，所以计算出的最短路径应该为A-＞C-＞D-＞F。将此分支嫁接，从目的节点向上查询，找到在原组播树上已经存在的节点D，将F移到组播树上。嫁接过程如图6所示，根据组播树来构建的组播成员02的路径为A-＞B-＞D-＞F而不是A-＞C-＞D-＞F，因为A-＞B，B-＞D为组播成员共享带宽资源，其占用的总资源将更小。

其次，组播树剪枝的具体过程说明如下。如图7所示，组播ID为1的组播业务成员有：

01：A-＞B-＞C；

02：A-＞B-＞D；

03：A-＞E；

04：A-＞E-＞F。

如果要删除成员02：A-＞B-＞D，沿着组播成员分支目的节点D至源节点A的方向，从目的节点D开始考察，因为D没有子节点，而且不是另外任何一个组播成员的目的节点，则节点D可以删除(如组播树剪枝的情形C)；其次考察节点D的父节点B，因为节点B还有子节点C，所以节点B不能删除(如组播树剪枝的情形A)，到此为止，不再考察节点A，删除结束。

如果要删除成员04：A-＞E-＞F，沿着组播成员分支目的节点F至源节点A的方向，从目的节点F开始考察，因为节点F没有子节点，并且不是另外任何一个组播成员的目的节点，则F可以删除(如组播树剪枝的情形C)；其次考察节点F的父节点E，因为除了节点F之外节点E虽然没有其它子节点，但是它是成员03：A-＞E的目的节点，所以该节点不能删除(如组播树剪枝的情形B)，到此为止，不再考察节点A，删除结束。

Claims (10)

1、一种自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，

当组播业务成员动态加入组播树，包括以下步骤：

A、源节点发起组播新成员业务建立请求；

B、对当前组播树进行资源预加；

C、计算出从源节点到组播新成员业务的目的节点的分支路径，并在组播树上完成分支嫁接；

D、将所述组播树的成员分支路径进行资源预减；

当组播业务成员动态离开组播树，对所述组播树进行剪枝。

2、根据权利要求1所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：通过将组播树上所有已经占用的带宽资源与流量工程链路可用资源相加，使已有组播成员占用的带宽资源获得恢复，减少链路代价，完成资源预加。

3、根据权利要求1所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

C1、所述新成员业务的目的节点沿着目的节点至所述源节点的方向开始搜索；

C2、遍历所述新成员分支路径上的节点；

C3、对所述新成员分支路径上遍历的节点逐个进行考察，根据所考察节点的父节点在组播树上的位置，完成组播树嫁接。

4、根据权利要求3所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述步骤C3进一步包括：

若当前所考察节点的父节点存在于组播树上，则把该节点到所述目的节点的分支加入到组播树上；

若当前所考察节点的父节点不存在于组播树上，表明当前组播树为空，则将继续搜索至所述源节点，初始化组播树，并把所述源节点至所述目的节点的分支加入到组播树上。

5、根据权利要求4所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述初始化组播树指的是即为当前组播树分配一个新的组播标识。

6、根据权利要求1所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述步骤C还包括：待组播树嫁接完成后，所述新该组播分支与原组播树内所有组播成员共享一个组播标识。

7、根据权利要求1所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：待组播树嫁接完成后，将组播树上所有已经占用的资源从流量工程链路可用资源中减去，完成资源预减，以加速网络收敛。

8、根据权利要求1所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，所述组播树的剪枝进一步包括以下步骤：

所述组播业务成员分支的目的节点沿着目的节点至所述源节点的方向开始考察；

遍历所述成员分支路径上的节点，并根据所考察的节点在当前组播树上的位置，判断是否需要删除该节点，直至完成组播树的剪枝。

9、根据权利要求8所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，根据所述考察的节点在当前组播树上的位置，处理的情形包括：

若当前考察的节点有子节点，则所述考察的节点不删除；

若当前考察的节点没有子节点，则通过判断所述考察的节点与当前组播树的其它成员的关联情况做相应的处理。

10、根据权利要求9所述的自动交换光网络组播业务成员动态管理的方法，其特征在于，

若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点不删除；

若当前考察的节点没有子节点，并且所述考察的节点不是另一个组播成员的目的节点，则所述考察的节点直接删除。

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