CN101192961B - 路由方法以及路由设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种对业务的路由方法以及路由设备，本发明在为业务配置路由的流程包括：为所述业务配置工作通路；确定所述业务的可靠性要求；为所述业务配置与所述工作通路SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的保护通路。本发明实现了区分业务的实际保护需要而提供不同的路由策略，能有效降低网络的阻塞率。

Description

路由方法以及路由设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别的涉及一种业务的路由方法以及路由设备。

背景技术

网络生存性(Network Survivability)指网络恢复受到失效影响的业务恢复能力，是涉及网络特别是骨干网络时需要考虑的重要问题。随着波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)技术不断发展，复用的光信道数不断增加，光传送网的承载容量和传输速率急剧扩大，链路传输速率已达数十兆比特每秒，这时的光网络的可靠性和生存能力受到很大的挑战。

网络生存性的基本技术主要包括保护技术和恢复技术，基于通路的保护机制速度快并且实现简单，是一种有效解决网络生存性的机制。该方法的基本原理是为每个业务需求分别建立两条“物理分离”的光路，其中一条作为工作通路而另一条作为保护通路，一旦工作通路失效发生便立即将业务快速的切换至保护通路上运行。D.Papadimitriu et a.l于2002年7月在光纤因特网讨论会，光纤因特网出版物中，题目为“共享风险链路组的推论”文献中(D.Papadimitriu eta.l，”Inference of shared risk link groups，”optical Internetworking Forum，OIFcontribution Oif2001-066，July 2001)，对共享风险链路组(Share Risk LinkGroups，简称SRLG)的概念作了解释，SRLG是指共享相同物理资源(也就是具有共同失效风险)的一组链路，SRLG分离是对“物理分离”概念的抽象和概括。每个SRLG都具有唯一的标识，称为SRLG标识(SRLG Identifier)。网络操作者通过指定物理链路属于不同的SRLG来满足不同用户对可靠性要求。物理分离程度包括：节点(Node)分离、链路(Link)分离、单向链路(arc)分离和区域(zone)分离等，从SRLG分离的角度来看，上述几种情况都可以看作SRLG分离的特殊情况。由上可见显然SRLG概念的引入能更加灵活的解决生存性问题。

目前，SRLG分离式路由保护方案通常分为SRLG分离静态路由方案和SRLG分离动态路由方案。其中SRLG静态路由方案通常包括：静态整数线性规划(Integer Line Programming)、网络变换法和启发式算法。

Jian Qiang Hu在美国电器和电子工程师协会学报的2003年3月第51卷第489至494页题目为“光纤网络中的动态路由”的文献中(Jian Qiang Hu，”Diverserouting in optical mesh networks”，Communications，IEEE Transaction on，Volume51，Issue 3，March 2003：489-494)给出了一种静态整数线性规划方法，该方法是通过在网络中找出两条代价和最小并且SRLG分离的通路作为工作通路和保护通路，但是该方法对于比较大的网络不适用，因此不适用于当前急剧发展的网络需要。

而启发式算法常见的有：保护通路优先算法(Active Path fist，简称APF)、旁路启发式算法、赋权的SRLG算法以及K最短路启发式算法等。APF算法是其中较为经典并被使用较多的分离式路由方法中的SRLG静态路由方案的一种方法。针对APF算法，D.Xu、Y.Xiong以及G.Li2003年11月在美国电气和电子工程师协会第21期(11)的《光纤网络技术》的第2683至2693页，题目为“SRLG分离的光网络的风险避免以及保护机制”文献(D.Xu，Y.Xiong，C.Qiao，and G.Li，″Trap avoidance and protection schemes in networks withshared risk link groups，″IEEE J.Lightw.Technol.，21(11)，Nov.2003：2683-2693)中，对该方法具体是：对于每个业务请求，首先在网络中运行最短路算法，计算出一条源节点、目的节点间的最短通路作为工作通路(Active Path，简称AP)；然后，为该工作通路找一条保护通路(Backup Path，简称BP)。正常情况下，业务数据在工作通路上传输，当工作通路发生失效后，受到影响的工作通路上的业务数据将切换至相应的保护通路上传输。为了确保工作通路失效的情况下，保护通路能够正常工作，从而在找保护通路时要保证其与工作通路完全SRLG分离，实现完全SRLG分离的做法，通常是将工作链路经过的所有SRLG的链路从网络中删除再在删除后的网络中寻找保护通路，保护通路与工作通路满足完全SRLG分离。在只存在单SRLG失效的前提下，可以实现对业务的100％的保护。

然而，在实际的网络中，并非所有的业务都需要100％的SRLG失效保护。针对业务的不同可能存在：需要单链路失效保护的业务、需要尽量提供保护能力的业务、甚至不需要保护的业务等。而如果使用APF算法为网络资源进行配置，虽然能够向能够提供路由的所有业务均提供100％的SRLG保护，但是该方法将造成大量的资源耗费，导致较高的网络堵塞率。

同时的，该方法在为工作通路找保护通路时，要求与工作通路完全SRLG分离，将会导致不容易找到保护通路。而如果这个业务本身只需要提供与工作通路链路分离的保护通路即可满足业务需求时，使用APF算法将会造成业务请求被错误拒绝，不必要的妨害业务的正常传输。

SRLG分离动态路由方案是在APF算法的基础上提出来的，主要是在找SRLG分离路由时考虑网络备用带宽的分布。针对SRLG分离动态路由方案，Takashi Miyamura、Takashi Kurimoto以及et al于2005年11月在美国电气和电子工程师协会的《全球通信***》在密苏里州圣多美和普林西比地区的出版刊内第1879至1884页，题目为“区分可靠度的增强共享风险链路组分离的通路保护选择机制”的文献中(Takashi Miyamura.Takashi Kurimoto and et al.”ADisjoint Path Selection Scheme Based on Enhanced Shared Risk Link GroupManagement for Multi-reliability Service”in Proc.Of IEEE GLOBECOM 2005，St.Louis，Missouri，Nov.2005：1879-1884)，提出了一种区分可靠度的增强型的SRLG分离的保护方案。该方案具体是在为业务找寻到至少一条与该业务的工作通路完全SRLG分离的保护通路之后，区分业务请求的可靠性要求，在所找寻到的保护通路中选取可靠程度高的保护通路作为可靠性要求高的业务的保护通路。该技术方案与上述方案的不同在于当找到两条或两条以上与工作通路完全SRLG分离的保护通路时，再根据业务可靠性要求确定一条作为保护通路，该方法在针对所有的业务均考虑100％保护的基础上，进一步考虑了用户对业务的可靠性要求，优先选择可靠度高的通路作为业务的保护通路。但是如果这个业务本身只需要提供与工作通路链路分离的保护通路即可满足业务需求时，将方法仍然会造成业务请求的错误拒绝，反而妨害正常通信，同时不必要的造成较高的网络阻塞率。

针对SRLG分离动态路由方案，Hassan Naser和Ussein T.Mouftan于2004年在美国电气和电子工程师协会的第22期的《通信技术》的定期杂志的第1539至1547页，题目为“多层区分服务保护机制”文献中，(Hassan Naser，and HusseinT.Mouftah，“A Multilayer Differentiated Protection Services Architecture”，IEEEJournal on Selected Areas in Communications，22(8)，2004：1539-1547.)，提出了一种多层区分保护服务结构，实现SRLG约束条件下的多层次区分保护服务。该方法是主要根据各个SRLG的物理特性，比如管道、波长、IP包等信息进行层次化，将每条链路标号的SRLG分层，使得SRLG层次越低连接的可靠性越高，并分别给每SRLG层编号。比如：将每条链路标号的SRLG分为9层，分别编号为编号0至8，用一个树结构存储多层SRLG之间的信息继承关系。

虽然该多层区分服务保护机制采用树结构存储多层SRLG，可以详实的记载每一条链路所经过的多层SRLG信息，并且在选择保护通路时针对不同的层次进行相应的处理，在相应的SRLG层获取与工作通路在该层次完全SRLG分离的通路作为保护通路，得到配置较佳的保护通路。但是该方法虽然可以在不同的层间的资源配置取得较优的配置，但是该方法的基本出发点是为每个业务在相应的某SRLG层次上提供完全SRLG分离的保护，该方法耗费的网络资源仍然比较多，网络阻塞率也比较高。

同时的，由于该技术方案中SRLG层次树结构比较复杂，计算保护通路的计算复杂度较高。另外的，如果多个SRLG层次可能同时发生网络故障导致同时失效，具体难以决定最好采用哪一个SRLG层次来进行保护更好，存在潜在的保护冲突。另外，在网络协议中配置SRLG树结构是一件比较困难的事情，如果SRLG层区分过细将导致树结构占用大量的存储空间，树的遍历也将耗费比较多的时间，不利于保护的快速实施。

综上所述，现有技术对于业务的SRLG分离的保护方案均为对网络中的所有业务提供完全SRLG分离的条件下提供保护备份资源的。这些方法虽然可以为业务提供高的失效保护，但是使用这些方法所需的网络备份带宽很多。同时的，为达完全SRLG分离的保护条件，保护通路的网络距离可能很远，尤其当网络中存在大量风险或者网络负载比较重，网络资源匮乏的情况下，寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路失败的业务可能一直被拒绝，使得网络中的业务连接的成功率将会很低，造成网络的具有很高的阻塞率，导致网络不能为尽可能多的用户提供正常的业务传输服务。

发明内容

本发明实施例提供了一种路由方法，实现区分业务的实际保护需要而提供不同的路由策略，降低网络的阻塞率。

本发明实施例还提供了一种路由设备，实现区分业务的实际保护需要而提供不同的路由策略，降低网络的阻塞率。

本发明实施例提供的路由方法，包括：对于业务的源节点和目的节点(i，j)，调用最大流算法计算该节点对(i，j)之间的最大流MAXflow(i，j)的值；对该节点对(i，j)在网络中删除标号为s的共享风险链路组SRLG所包含的所有链路，在该网络中运行最大流算法得到该节点对(i，j)之间的最大流Flow(i，j，s)的值；将MAXflow(i，j)与Flow(i，j，s)的差值作为标号为s的SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度；根据所述SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度确定工作通路需要避免的SRLG；在删除所述需要避免的SRLG包含的链路的网络中，为所述业务配置工作通路；确定所述业务的可靠性要求；为所述业务配置与所述工作通路SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的保护通路，包括：对于强制需要完全SRLG分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找完全SRLG分离的保护通路；对于只需要链路分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找链路分离的保护通路；对于需要尽量SRLG分离保护的业务，首先为该业务寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路，如果能够找到，则将所找的通路作为该业务的工作通路的保护通路，否则，继续找尽量SRLG分离的通路作为该业务的工作通路的保护通路。

本发明实施例提供的路由设备，包括：业务信息存储单元，用于存储请求路由的业务的信息，所述业务的信息包括业务的可靠性要求信息；SRLG破坏力确定单元，用于调用最大流算法计算业务的源节点和目的节点(i，j)之间的最大流MAXflow(i，j)的值；对该节点对(i，j)在网络中删除标号为s的共享风险链路组SRLG所包含的所有链路，在该网络中运行最大流算法得到该节点对(i，j)之间的最大流Flow(i，j，s)的值；将MAXflow(i，j)与Flow(i，j，s)的差值作为标号为s的SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度，确定所述SRLG对所述业务的潜在破坏力；避免的SRLG确定单元，用于根据SRLG破坏力确定单元确定的SRLG对所述业务的潜在破坏力，确定所述工作通路指配单元、和/或所述保护通路指配单元在确定工作通路、和/或保护通路时需要避免经过的SRLG；工作通路指配单元，用于在删除所述避免的SRLG确定单元确定的需避免的SRLG包含的链路的网络中，为所述业务指配工作通路；保护通路指配单元，用于在删除所述避免的SRLG确定单元确定的需避免的SRLG包含的链路的网络中，根据所述业务信息存储单元存储的所述业务的可靠性要求，选取网络中与所述工作通路的SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的通路作为所述保护通路，包括：对于强制需要完全SRLG分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找完全SRLG分离的保护通路；对于只需要链路分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找链路分离的保护通路；对于需要尽量SRLG分离保护的业务，首先为该业务寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路，如果能够找到，则将所找的通路作为该业务的工作通路的保护通路，否则，继续找尽量SRLG分离的通路作为该业务的工作通路的保护通路。

由以上可见，由于本发明实施例提供的路由方法在为业务请求配置路由时，根据业务的可靠性要求，提供不同的路由保护方案，对于需要保护的业务，针对不同的业务的可靠性要求而提供不同SRLG分离程度的保护方案，而不是对所有业务均提供完全SRLG分离的保护方案。因此该方法能够区分业务需求而提供与该需求相适应的保护机制，节省不必要的保护资源的浪费。同时的，一般的一个SRLG包含多个链路，通常的SRLG失效可能并不是这个SRLG包含的所有链路都发生了故障，有一部分链路可能还可以正常工作，所以本发明实施例方法既能够满足业务保护要求，又能够兼顾网络的传输性能，使得网络资源尽可能的为更多的用户提供业务传输服务，提高了网络资源利用率，而降低网络的业务阻塞率。

由以上可见，由于本发明实施例提供的路由设备在为业务请求配置路由时，对于需要保护的业务，保护通路指配单元根据业务的可靠性要求，选取网络中与所述工作通路SRLG相分离程度符合该可靠性要求的通路作为业务的保护通路。针对不同的可靠性要求，提供不同的路由保护方案，因此本发明实施例路由设备能够区分业务需要而提供与需要相适应的保护机制，而不是对所有业务均提供完全SRLG分离的保护机制，节省了不必要的保护资源的浪费。同时的，一个SRLG可能包含多个链路，通常的SRLG失效可能并不是这个SRLG包含的所有链路都发生了故障，有一部分链路可能还可以正常工作，所以本发明实施例路由设备在为业务配置路由时，既能够考虑满足业务保护需求，又能够兼顾网络利用率，使得网络资源尽可能的为更多的用户提供业务传输服务，提高网络资源利用率，而降低网络的业务阻塞率。

附图说明

图1为实施例1中的路由方法流程示意图；

图2为实施例2中的路由方法流程示意图；

图3为一种SRLG分布示意图；

图4为实施例2中计算最大流的方法流程示意图；

图5为实施例2中的一种Italian网络SRLG分布拓扑示意图；

图6为实施例2中的一种US-NET网络SRLG分布拓扑示意图；

图7为实施例3中的路由设备结构示意图；

图8为实施例4中的路由设备结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例为业务请求配置路由时，确定业务的请求带宽，并根据所述请求的带宽为所述业务指配工作通路；确定所述业务的可靠性要求，并为所述业务配置与所述工作通路SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的保护通路。

为了使得本发明领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案内容，以下结合附图以及具体实施例对本发明技术方案内容进行详细描述：

实施例1：

图1为本实施例的路由方法流程示意图，如图示，本方法包括：

步骤401：业务请求路由。

步骤402：根据业务的请求带宽，为业务寻找工作通路。

根据业务的源节点和目的节点，在网络拓扑中为业务寻找链路中的空闲带宽满足业务的请求带宽需要的通路作为工作通路，寻找工作通路的方法可以采用现有技术方法确定，比如：Dijkstra最短路算法。

步骤403：判断是否能够找到工作通路，如果找到，则执行步骤404；否则，执行步骤410。

步骤404：确定业务的可靠性要求。

由于在实际网络中，并不是所有的业务的需要完全SRLG分离的保护的，比如有需要单链路失效的保护的业务，有需要最低提供单节点失效保护能力的业务，甚至又不需要保护的业务等，对于不需要保护的业务，或者可靠度要求低的业务提供完全SRLG分离的保护不但没有必要，还将造成网络资源的浪费，并且在网络资源匮乏的情况下还容易造成不必要的网络阻塞，影响网络的正常传输服务。

在此，业务的可靠性要求的划分可以根据实际路由设备所支持的保护方法以及实际需要进行划分，比如可以将可靠性要求分为：不需要保护、链路分离保护、尽量SRLG分离保护以及完全SRLG分离保护等。

步骤405：判断该业务是否需要保护，如果需要，则执行步骤406；否则执行步骤410。

步骤406：根据业务的可靠性要求，为业务的工作通路寻找相应的保护通路。

对于强制需要完全SRLG分离的保护的业务，则参考现有技术算法，为该业务的工作通路寻找完全SRLG分离的保护通路，如果寻找不到，则执行步骤409。

对于只需要保护的业务，参考现有技术算法，为该业务的工作通路寻找链路分离的保护通路，如果寻找不到，则执行步骤409。

对于需要尽量SRLG分离保护的业务，首先尝试为该业务寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路，如果能够找到，则将所找的通路作为该业务的工作通路的保护通路；否则，继续找尽量SRLG分离(可以是链路分离)的通路作为该业务的工作通路的保护通路，如果还是寻找不到，执行步骤409。

步骤407：是否能够找到满足可靠性要求的保护通路，如果是则执行步骤408；否则执行步骤409。

步骤408：为该业务的路由分配工作资源以及备份资源，将业务路由到工作通路上去。

对于需要保护，并且已成功寻找到工作通路以及相应保护通路的业务，为该业务配置工作资源(对应工作通路)以及备份资源(对应保护通路)，并将业务路由到工作通路上传输。

该备份资源(保护通路)的作用在于：当工作通路发生失效时，能够迅速将发生失效的工作通路上的业务切换至相应的保护通路(备份资源)上传输，以使业务受工作通路失效的影响大大降低。

步骤409：路由建立不成功，阻塞该业务。

对于需要保护的业务，如果不能为该业务找到工作通路以及保护通路，则认为路由建立不能满足业务需要，路由建立不成功，阻塞该业务。

步骤410：为该业务的路由分配工作资源，将业务路由到工作通路上去。

对于不需要保护的业务，在为该业务寻找到工作通路之后，为该业务的路由分配工作资源(工作通路)，并且将业务由路由到工作通路上传输。

实施例2：

在为业务配置工作通路(和保护通路)时，除了根据业务的可靠性要求采用不同的SRLG分离程度的保护机制之外，还可以进一步考虑各个SRLG对整个网络传输性能的影响。

图2为本实施例的路由方法流程示意图，如图示，本方法包括：

步骤501：确定SRLG对整个网络传输性能的影响。

在网络中业务的工作通路和保护通路上面的链路失效都会对业务产生影响，而对于业务而言，即使是在SRLG失效的概率相同的情况下，有些源节点与目的节点间的业务可能仅仅对某些SRLG失效比较敏感，或者说该SRLG失效对这些业务在网络中传输性能影响比较大。

从整个传输性能来看，各个SRLG失效对某节点对之间的业务传输的影响程度是不一样的。SRLG影响程度大的说明该SRLG失效对这节点之间的业务产生破坏力就大，该SRLG对该节点对之间的业务的重要性大。以下以图3所示的SRLG分布为例，说明SRLG对不同节点对之间的业务的重要性的异同，显然SRLG208包含的链路多一些，重要性要大，但是，如果节点11和节点14之间的业务流基本上很少从包含多个链路的SRLG108经过，而主要是经过通路节点11-节点12-节点13-节点14来传输，那么对于节点11和节点14之间的业务流而言，包含多个链路的SRL208对网络的重要性还没有只包含一个链路的SRLG204的重要性大。基于此，我们从网络业务出发，提出了一种采用SRLG失效对节点之间的业务的最大流的消减程度来评价一个SRLG对一个节点对之间业务潜在的破坏力，而评价该SRLG的重要性。

为最大流的消减程度，需要确定网路的最大流，计算网络的最大流方法可以采用如图4所示方法，如图4所示，计算网络的最大流方具体包括：

步骤601：初始化网络拓扑。

初始化给定的网络拓扑G(N，L)，其中N为网络中的节点的集合(每个节点具备“光-点-光”的完全波长变化能力)，L为网络内的链路的集合(每条链路包含双向传输的光纤)，更新每条链路的工作带宽Cj，其中j表示属于集合L的链路的标号，给定计算最大流的源节点S和目的节点D。

步骤602：构造最大流算法网络。

将网络拓扑G(N，L)中的源节点S和所有入弧删除，并且将目的节点D的所有出弧删除。首先假设网络中没有业务流，因此，此时每条弧上的业务流量都为0，即此时，源节点S到目的节点D的网络最大流(以MAXflow(S，D))为0。根据函数式(2)构造该网络的残量网络G’。

将从节点i到节点j的弧记为(i，j)，该弧上的容量上限记为u(i，j)，存在的流量记为x(i，j)，根据函数式(2)计算构造残量网络G’中每条弧的代价。

$\left\{\begin{array}{c}\cos t(i,j)=u(i,j)-x(i,j)+x(j,i)\\ \cos t(j,i)=x(i,j)+u(j,i)-x(j,i)\end{array}\right.,$ 当u(i，j)、u(j，i)都存在的时候

                                (2)

$\left\{\begin{array}{c}\cos t(i,j)=u(i,j)-x(i,j)\\ \cos t(j,i)=x(i,j)\end{array}\right.,$ 当只有u(i，j)存在的时候

步骤603：在残量网络G’中运行长路算法，寻找最长通路，如果能寻找到道，则执行步骤604；否则，返回步骤605。

提出长路算法的具体思想是：将步骤602中得到的网络中每条弧的代价cost(i，j)变换为其代价的负值，即-cost(i，j)；然后运行Dijkstra最短路算法，最后代价和最小的通路便为最长通路。

步骤604：更新网络中存在的流量，并返回步骤602。

如果在步骤603中能够找到通路P，假设(i，j)为该通路P上的弧，则通路P可以分配的流量值为v(P)＝max(cost(i，j)。根据通路P可以分配的流量值，为该通路分配资源(即为该通路上的每条弧(i，j)分配资源)，并将网络G’中的x(i，j)更新为：x(i，j)-v(P)，返回步骤602，继续计算链路代价。

步骤605：获取最大流。

对于网络中的任意节点对(i，j)，将该节点对之间的最大流记为MAXflow(i，j)，如果在步骤603不能找到最长通路，则此时得到的最大流量值MAXflow[S，D]＝∑_i，j∈G′x(i，j)便是源节点S到目的节点D之间的最大流。

当一个SRLG失效时，节点对(i，j)之间的最大流将会受到影响，这样对每一个标号为s的SRLG失效时，则节点对(i，j)之间的最大流将会受到影响，这样对一个标号为s(s可以为任意的SRLG的标号)的SRLG失效时，节点对(i，j)之间的最大流相对应的记作Flow(i，j，s)。

另外，由于通常的网络的流量在一段时间内是平稳的，可以采用分时段依据当前网络状况，每隔一定时间对网络中节点对之间的最大流计算需要的数据，根据当前网络流量分布情况对当前的最大流进行更新，相对于实时计算而言，该定时计算既能够使得所获取的最大流能反映网络的动态变化，又能一定程度上的缓解了实时评估带来的计算量巨大的问题，在计算量和结果的动态问题上取得了均衡。

对于网络中的任意节点对(i，j)且i≠j，作为源节点和目的节点，调用如图4所示的最大流算法计算并记录MAXflow(i，j)的值；对上述每个节点对(i，j)在网络中删除标号为s的SRLG所包含的所有链路，在该网络中运行最大流算法得到Flow(i，j，s)的值。计算MAXflow(i，j)与Flow(i，j，s)的差值，该差值表示了标号为s的SRLG失效对节点对(i，j)的消减程度，即对节点对(i，j)之间的业务的潜在破坏力，显然，该差值越大说明该标号为s的SRLG对节点对(i，j)之间的业务的潜在破坏力越大。在后续查找工作通路并且最好也在保护通路时，尽量的将工作通路和/或保护通路尽量安排在对于该业务的源节点以及目的节点之间的业务潜在破坏力较小的链路上，从整个网络来看，那么当SRLG失效时受到影响的业务将大大减少。同时的，对于网络中风险很大且必须避让的SRLG还可以由用户进行设定，在为业务配置路由时，根据用户设置进行避免，有利于增加业务保护机制的灵活性。

步骤502：业务请求路由。

步骤503：根据业务的请求带宽为业务寻找工作通路，如果能够找到，则执行504；否则执行步骤508。

首先将网络中链路的空闲带宽fwj小于业务的请求带宽b的链路从网络中删除；然后考虑某些需要避免的SRLG，根据函数式(3)设置网络中所有链路的代价cost_j：

cost_j＝∑_i∈SRLG(j)(MAXflow(S，D)-Flow(S，D，i))，(3)

其中SRLG(j)表示链路j所属于的SRLG标号的集合，其中函数式(3)中右侧的代数式反映了该SRLG对业务的潜在破坏力，该值越大代表该SRLG对业务的潜在破坏力越大。这样选择工作通路是可以优先选择潜在破坏力比较小的SRLG的链路；设定链路代价之后，在网络中运行Dijkstra最短路算法，选取通路的代价最小的通路作为业务cn_r的工作通路Pn。如果工作通路寻找成功，则执行504；否则，执行步骤508。

在此在运行Dijkstra最短路算法前，设置链路代价cost_j时，还可以进一步考虑链路的空闲带宽的分布以达到资源均衡的目的，使用函数式(4)或函数式(5)替换函数式(3)进行设置，使得尽量选取通路中各链路的空闲带宽充足的通路作为工作通路，而避免网络资源拥挤的链路使得网络资源的配置更加合理化。

cost_j＝∑_i∈SRLG(j)(MAXflow(S，D)-Flow(S，D，i)/fwj    (4)

cost_j＝∑_i∈SRLG(j)(MAXflow(S，D)/Flow(S，D，i)/fwj    (5)

步骤504：确定业务的可靠性要求。

步骤505：判断该业务是否需要保护，如果需要，则执行步骤506；否则执行步骤510。

步骤504、步骤505的基本原理于是实例1中的步骤404、405基本相同。

步骤506：根据业务的可靠性要求，为业务的工作通路寻找相应的保护通路，如果能够找到，则执行步骤507；否则，执行步骤508。

对于需要保护的业务，根据业务的可靠性要求，为业务寻找保护通路bn。首先在网络内将工作通路Pn所包含的链路、或不满足业务的请求带宽要求的链路从网络中删除。

如果该业务的可靠性要求是提供与工作通路Pn完全SRLG分离的保护通路，则进一步将网络中所有与工作通路Pn具有相同SRLG的链路从网络中删除。

然后，考虑链路的空闲带宽的分布，根据函数式(3)、(4)、(5)或(6)设置链路的代价：

cost_j＝1÷fwj    (6)，其中fwj为链路j的空闲带宽；

设置网络的链路的代价后，运行Dijkstra最短路算法，则代价最小的通路便是满足与工作通路Pn完全SRLG分离的业务可靠性要求的保护通路。如果能够找到该保护通路，则执行步骤507；否则执行步骤508。

如果该业务的可靠性要求是提供与工作通路链路分离的保护通路，在网络内将工作通路Pn所包含的链路、或不满足业务的请求带宽要求的链路从网络中删除之后，根据函数式(6)设置链路的代价，运行Dijkstra最短路算法，选取代价最小的通路作为该业务的满足与链路分离的保护通路。同理如果能够找到，则执行步骤507；否则执行步骤508。

如果该业务的可靠性要求要求尽量完全SRLG分离，判断网络中的链路j经过的SRLG是否是工作通路Pn经过的SRLG，即判断SRLG(j)∩SRLG(Pn)是否为空，其中SRLG(j)表示链路j经过的SRLG所具有的SRLG标号的集合，SRLG(Pn)表示工作通路Pn经过的所有链路所经过的SRLG所具有的SRLG标号的集合。如果SRLG(j)∩SRLG(Pn)为空，说明链路j与工作通路在同一SRLG内，则根据函数式(7)修改网络内的链路的代价；否则，根据函数式(6)设置链路的代价。

cost_j＝1+∑_i∈SRLG(j)(MAXflow(S，D)-Flow(S，D，i)/fwj    (7)

其中在函数式(7)中，fwj表示链路j上的空闲带宽。

使用函数式(7)计算链路的代价，既考虑了该链路所属的SRLG对源节点与目的节点之间业务的潜在破坏力，还考虑了链路的空闲带宽分布情况，使得根据函数式(7)计算的保护通路既能避免对业务潜在破坏力大的SRLG，又尽量选择空闲带宽充足的链路。

对于已存在业务流的网络(即网络中至少有一链路的工作带宽不为零的情况)，在选取保护通路时，还可以进一步考虑链路的工作带宽(该链路上已分配用于业务传输的带宽资源)的影响，尽量选取工作带宽少的链路(即传输的业务流量少的链路)作为保护通路，可以使用函数式(8)替换函数式(7)，相应的，使用函数式(9)替换函数式(6)分别计算与工作通路Pn的SRLG不相分离的链路的代价，以及与工作通路Pn的SRLG相分离的链路的代价。

costj＝pwj*∑_i∈SRLG(j)(MAXflow[S，D]-Flow[S，D，i])    (8)

costj＝pwj*∑_i∈SRLG(j)(MAXflow[S，D]]-Flow[S，D，i]D，i)/fwj    (9)

其中，pwj为链路j上的工作带宽，fwj为链路j上的空闲带宽。

需要说明的是，由于在光纤网络中，采用波长资源数表示网络的带宽，所以带宽资源的最小粒度为1，流的最小单位也是1，所以标示SRLG重要性具体量化指标∑_i∈SRLG(j)(MAXflow[S，D]-Flow[S，D，i])至少是大于等于1的，所以代价cost_j＝1+∑_i∈SRLG(j)(MAXflow[S，D]-Flow[S，D，i])/fw_j也至少大于1，而1/fw_j通常小于等于1，显然在使用函数式(7)和(6)计算链路的代价时，能够使得与工作通路p_n具有相同SRLG的链路的代价比较大(在相同条件下，函数式(7)计算的链路的代价大于函数式(6)计算得到的链路的代价)，保证优先选择与工作通路Pn完全SRLG分离的链路；同理，而对于符合业务的请求带宽要求的所有链路，链路的空闲带宽fwj是大于或等于1的，因此在相同条件下，函数式(8)确定的链路的代价是大于或等于函数式(9)所确定的链路的代价的，因此使用函数式(8)、(9)能够可以将与工作通路pn具有相同SRLG的链路的代价值设置为比较大的值，优先选用与工作通路pn完全SRLG分离的链路作为保护通路。

同理，函数式(8)和(9)中反映的考虑工作带宽的选路策略也可以用用到工作通路选路过程中，在此不作赘述。

如果业务还规定了某些必须与工作通路Pn分离的SRLG，记为集合SRLG(f)，则在设置网络中链路的代价之前，在网络中将属于SRLG(f)中、并且包含工作通路Pn的链路的所有SRLG删除，再进行后续的计算。

步骤507：为该业务的路由分配工作资源以及备份资源，将业务路由到工作通路上传输。

步骤508：路由建立不成功，阻塞该业务。

步骤509：为该业务的路由分配工作资源，将业务路由到工作通路上去。

步骤507、步骤508、步骤509分别与实施例1中的步骤408、步骤409、步骤410同理。

以下以具体网络为例，对本实施例方法以及技术效果进行说明：

Italian网络SRLG分布拓扑图如图5所示，图中risk1、risk2...risk10代表链路共同承担的风险编号。假设为这样一个网络中的业务请求(源节点为70，目的节点为820)建立连接，首先用最短路算法找到的工作通路为节点70-节点72-节点77-节点79-节点712-节点715-节点717-节点720。在这种情况下，无论是保护通路优先算法(APF)还是SRLG约束条件下的多层次区分保护服务方法，都不能为工作通路找到保护通路，唯一能够做的选择就是拒绝业务路由请求。原因是将工作通路节点70-节点72-节点77-节点79-节点712-节点715-节点717-节点720经过的所有SRLG从网络中删除，这个时候在源节点70和目的节点720之间不存在任何通路。上述两种方法针对这样的业务的处理只能是拒绝，而利用本实施例方法可以为工作路找到尽量SRLG分离的保护通路：节点70-节点71-节点76-节点78-节点712-节点714-节点718-节点719-节点720。对比工作通路和保护通路可以发现，两条通路只有在risk6的地方是共享一SRLG的，也就是链路：节点712-节点715、和链路：节点714-节点718共同处于一SRLG中，但是其他分别在工作通路和保护通路中的链路并不共享SRLG，实现了工作通路和保护通路的尽量SRLG分离。如果该业务允许提供尽力而为保护的话，这个时候网络将为工作通路和保护通路分配资源，实现业务的传输，接受业务请求。通常在网络业务负载比较重的时候，由于资源匮乏所导致的找路失败的业务比较多，为了充分应用网络资源，采用本实施例的路由方法能够使网络尽量为多的业务提供服务。

可见，与以前的APF方法和SRLG约束条件下的多层次区分保护服务方法相比，本实施例方法可以为业务请求提供SRLG尽量分离的链路分离的保护通路，同时考虑业务的均衡问题，因此能降低网络业务阻塞率，使网络能为更多业务请求提供服务。

为验证本发明实施例提供的基于SRLG重要性区分业务的分离式路由方法，进行了相关的仿真和比较。用于仿真的网络拓扑如图6所示：每条边为一根双向传输的光纤链路，每条链路上的容量在图中标出，每个网络节点配备了“光-电-光”的完全波长变化能力。仿真中对使用保护通路优先算法(APF)、多层区分保护方法以及本实施例方法对业务路由时的路由结果进行了比较。

定义的术语有：

a)业务强度：单位爱尔兰，表征网络中承载业务的强度；

b)呼叫总数：动态仿真时候，所有呼叫业务的个数；

c)呼叫失败的业务数：动态仿真时候，被网络拒绝的呼叫业务个数；

d)强制分离SRLG：在分离式路由时候，如果工作通路经过强制分离的SRLG的标号，则在保护的时候必须该保护通路必须与强制分离的SRLG实现完全分离。

简要仿真说明：

主函数在文件simulation.cpp中，设置simulation.cpp中NetworkLoad变量得值分别为100、200和500，则实现对应设置了网络业务强度的值分别为100、200和500爱尔兰。三种算法测试实现，采取分别设置Network.cpp文件中Network::BuildSession函数中的path1.Flag的值。APF算法对应path1.Flag＝100；现有技术中的分离式路由方法对应path1.Flag＝101；本实施例方法对应的path1.Flag＝1。

三种路由方法的仿真结果的比较：

在Italian网络中测试算法性能，在主频1.8G，内存512兆的PC机上仿真，SRLG重要性算法大概需要8秒钟，网络每接受10000个业务大概需要3秒钟。测试时候业务强度采用的值分别为100、150和200爱尔兰，必须分离SRLG为图6中risk2和risk8，其他SRLG的失效概率假设为相同。具体不同业务强度下的，各种算法呼叫业务中失败的数目在下列表中给出。其中表1对应业务强度为100爱尔兰时候三种算法的比较，表2对应业务强度为150爱尔兰时候三种算法的比较，而表3对应业务强度为200爱尔兰时候三种算法的比较中。

表1业务强度为100爱尔兰时候算法性能比较

呼叫业务总数	APF呼叫失败业务数	多层区分保护方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	646	750	34
20000	1258	1462	60
				30000	1886	2200	100
40000	2511	2936	125
				50000	3099	3625	150

表2业务强度为150爱尔兰时候算法性能比较

呼叫业务总个数	APF呼叫失败业务数	多层区分保护方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	1047	1081	802
20000	2041	2147	1672
				30000	3143	3276	2489
40000	4073	4259	3192
				50000	5093	5294	4020

表3业务强度为200爱尔兰时候算法性能比较

呼叫业务总个数	APF呼叫失败业务数	多层区分保护方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	1923	1924	1904
20000	3859	3927	3811
				30000	5808	5889	5753
40000	7563	7677	7606

50000

9559

9644

9504

在US-NET网络中测试算法性能，具体的SRLG的分布如图6所示。同样，必须分离SRLG为图6中risk2和risk8。

算法测试结果在下列表中列出，其中表4对应业务强度为100爱尔兰时，使用上述三种算法进行业务路由处理的处理结果的比较；

表5对应业务强度为150爱尔兰时，使用上述三种算法进行业务路由处理的处理结果的比较；

而表6对应业务强度为200爱尔兰时。使用上述三种算法进行业务路由处理的处理结果的比较。

表4业务强度为100爱尔兰时候算法性能比较

呼叫业务总个数	APF呼叫失败业务数	分离式路由方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	209	343	0
20000	409	640	0
				30000	605	937	0
40000	815	1258	0
				50000	1066	1624	0

表5业务强度为150爱尔兰时候三种算法性能比较

呼叫业务总数	APF呼叫失败业务数	分离式路由方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	256	412	56
20000	530	790	125
				30000	808	1186	193
40000	1078	1569	238
				50000	1394	2020	296

表6业务强度为200爱尔兰时候三种算法性能比较

呼叫业务总个数	APF呼叫失败业务数	分离式路由方法呼叫失败业务数	本实施例方法呼叫失败业务数
				10000	770	775	295
20000	1613	1585	669
				30000	2526	2441	1055
40000	3249	3249	1410
				50000	4073	4119	1750

可见，在两个不同的网络中，本实施例方法与传统的APF方法和多层区分保护方法相比，可以明显降低网络中业务的阻塞率。方案中假设业务的请求带宽都是1个波长，当网络业务强度比较大的时候，呼叫失败的业务比较多，原因是呼叫业务的请求资源超过了每条链路上的容量，但是，总体来看，本实施例方法呼叫成功的业务都比传统的APF方法和多层区分保护方法好。

因此，本发明实施例提供的一种SRLG尽量分离的链路分离式路由方法是一种可以提供链路保护前提下降低业务阻塞率的有效方法。

实施例3：

图7为本实施例的路由设备结构示意图，如图示，本路由设备包括：

业务信息存储单元901，用于存储请求路由的业务的信息，比如业务的信息包括业务的请求带宽、源节点和目的节点、以及可靠性要求等于业务路由有关的信息。

资源信息存储单元902，用于存储当前网络中链路带宽资源的信息，比如：空闲带宽、工作带宽、预留带宽、SRLG信息等信息。

工作通路指配单元903，用于根据业务信息存储单元901存储的业务的源节点S、目的节点D以及请求带宽，并根据资源信息存储单元902存储的链路的空闲带宽，选取网络中包含链路的空闲资源带宽不小于请求业务信息存储单元901存储的业务的请求带宽、病友源节点S指向目的节点D的通路，作为所述业务的工作通路。具体选取方法可以是由现有技术方法。

保护通路指配单元904，用于根据业务信息存储单元901存储的业务的可靠性要求、以及资源信息存储单元存储的当前网络资源信息，为工作通路指配单元903确定的工作通路，选取网络中与该工作通路的SRLG相分离程度符合当前业务的可靠性要求的通路作为所述保护通路。

由于从网络出发，各个SRLG失效，对节点之间业务最大流的消减程度来评价一个SRLG对一个节点对之间的业务潜在的破坏力是不一样的，有可能某些大些而某些小些。因此，工作通路指配单元903、和/或保护通路指配单元904在为业务确定路由时，既可以根据实际需要(比如：由用户规定该业务工作通路、和/或保护通路路由时必须避免的SRLG)避免的SRLG确定单元905可以根据该需要确定路由时须避免的SRLG，以减少SRLG失效对网络中业务的影响程度。

如果业务信息存储单元901存储的业务的信息包含了用户要求的该工作通路、和/或所述保护通路路由时需避免的SRLG，则工作通路指配单元903、和/或保护通路指配单元904在寻找保护通路、和/或保护通路时，在删除该用户要求的需避免的SRLG包含的链路的网络中，为业务选取工作通路、和/或所述保护通路。

该需避免的SRLG除了可以由用户在业务请求中进行设定外，还可以由路由设备动态的根据网络资源配置结合当前业务确定，比如可以根据SRLG失效对网络最大流的消减程度的最大流消减程度进行确定。此时，路由设备还可以包括：

SRLG破坏力确定单元906，用于根据资源信息存储单元902存储的网络资源信息，以及业务信息存储单元901存储的业务的源节点S和目的节点D，分别计算网络中的各SRLG失效对源节点S到目的节点D之间的最大流的消减程度，并根据该消减程度确定各SRLG对当前需路由的业务的潜在破坏力。

避免的SRLG确定单元905，用于根据SRLG破坏力确定单元906确定的SRLG对所述业务的潜在破坏力，确定工作通路指配单元903、和/或所述保护通路指配单元903在确定工作通路、和/或保护通路时，需要避免经过的SRLG。

工作通路指配单元903和/或保护通路指配单元904进一步在删除避免的SRLG确定单元905确定的需避免的SRLG包含的链路的网络中，为业务选取工作通路、和/或所述保护通路。

基于网络资源均衡的出发点，使得路由尽量优化，工作通路指配单元903、和/或保护通路指配单元904在选取工作通路、和/或保护通路时，还可以根据资源信息存储单元902存储的空闲带宽，优先选取空闲带宽充足、工作带宽少的通路作为业务的工作通路、和/或保护通路。

实施例4：

Dijkstra最短路算法是在选取工作通路、和/或保护通路时，应用比较方便的算法。因此路由设备可以利用该算法选取工作通路和保护通路，如图8所示，该路由设备还可以包括：

链路代价确定单元907，用于根据要求业务确定单元901存储的业务要求以及可靠度要求信息、资源信息存储单元902存储的业务的请求带宽、和/或空闲带宽信息、和/或避免的SRLG确定单元905确定的需要避免的SRLG，设定链路的代价。

我们既可以根据链路的长度、造价、或跳数径行设定，还可以根据实施例2中的函数式(3)、(4)、(5)(6)、(7)、(8)或(9)进行设置(具体设置方法详见实施例2中的描述)。

通路代价确定单元908，用于根据链路代价确定单元907设定的链路的代价，计算通路的代价。

工作通路指配单元903、和/或保护通路指配单元904根据通路代价确定单元908确定的通路的代价，选取通路代价最小的通路作为所述工作通路、和/或保护通路。

以上对本发明实施例所提供的一种路由方法以及路由设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。

Claims (7)

1.一种路由方法，其特征是，包括：

对于业务的源节点和目的节点(i，j)，调用最大流算法计算该节点对(i，j)之间的最大流MAXflow(i，j)的值；

对该节点对(i，j)在网络中删除标号为s的共享风险链路组SRLG所包含的所有链路，在该网络中运行最大流算法得到该节点对(i，j)之间的最大流Flow(i，j，s)的值；

将MAXflow(i，j)与Flow(i，j，s)的差值作为标号为s的SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度；

根据所述SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度确定工作通路需要避免的SRLG；

在删除所述需要避免的SRLG包含的链路的网络中，为所述业务配置工作通路；

确定所述业务的可靠性要求；

为所述业务配置与所述工作通路SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的保护通路，包括：对于强制需要完全SRLG分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找完全SRLG分离的保护通路；对于只需要链路分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找链路分离的保护通路；对于需要尽量SRLG分离保护的业务，首先为该业务寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路，如果能够找到，则将所找的通路作为该业务的工作通路的保护通路，否则，继续找尽量SRLG分离的通路作为该业务的工作通路的保护通路。

2.根据权利要求1所述的路由方法，其特征是，在为所述业务配置所述保护通路之前，进一步包括：

确定所述保护通路需要避免的SRLG，

在为所述业务配置所述保护通路时，进一步包括：

在删除所述SRLG包含的链路的网络中，为所述业务配置所述保护通路。

3.根据权利要求2所述的路由方法，其特征是，在为所述业务指配保护通路之前，进一步包括：

根据共享风险链路组SRLG失效对所述业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度，确定所述需要避免的SRLG。

4.根据权利要求1所述的路由方法，其特征是，在为所述业务配置所述工作通路、和/或保护通路步骤中，进一步包括：

选取通路中链路的空闲带宽充足的通路作为所述工作通路、和/或保护通路。

5.一种路由设备，其特征是，所述路由设备包括：

业务信息存储单元，用于存储请求路由的业务的信息，所述业务的信息包括业务的可靠性要求信息；

SRLG破坏力确定单元，用于调用最大流算法计算业务的源节点和目的节点(i，j)之间的最大流MAXflow(i，j)的值；对该节点对(i，j)在网络中删除标号为s的共享风险链路组SRLG所包含的所有链路，在该网络中运行最大流算法得到该节点对(i，j)之间的最大流Flow(i，j，s)的值；将MAXflow(i，j)与Flow(i，j，s)的差值作为标号为s的SRLG失效对业务的源节点到目的节点的最大流的消减程度，确定所述SRLG对所述业务的潜在破坏力；

避免的SRLG确定单元，用于根据SRLG破坏力确定单元确定的SRLG对所述业务的潜在破坏力，确定所述工作通路指配单元、和/或所述保护通路指配单元在确定工作通路、和/或保护通路时需要避免经过的SRLG；

工作通路指配单元，用于在删除所述避免的SRLG确定单元确定的需避免的SRLG包含的链路的网络中，为所述业务指配工作通路；

保护通路指配单元，用于在删除所述避免的SRLG确定单元确定的需避免的SRLG包含的链路的网络中，根据所述业务信息存储单元存储的所述业务的可靠性要求，选取网络中与所述工作通路的SRLG相分离程度符合所述可靠性要求的通路作为所述保护通路，包括：对于强制需要完全SRLG分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找完全SRLG分离的保护通路；对于只需要链路分离的保护的业务，为该业务的工作通路寻找链路分离的保护通路；对于需要尽量SRLG分离保护的业务，首先为该业务寻找与工作通路完全SRLG分离的保护通路，如果能够找到，则将所找的通路作为该业务的工作通路的保护通路，否则，继续找尽量SRLG分离的通路作为该业务的工作通路的保护通路。

6.根据权利要求5所述的路由设备，其特征是，所述路由设备进一步包括：

所述业务信息存储单元存储的业务的信息还包括：所述业务的工作通路、和/或保护通路需避免的SRLG的信息；

所述工作通路指配单元、和/或保护通路指配单元进一步在删除所述业务信息存储单元存储的需避免的SRLG包含的链路的网络中，选取所述工作通路、和/或所述保护通路。

7.根据权利要求5所述的路由设备，其特征是，所述路由设备还包括：

链路代价确定单元，用于根据所述业务信息存储单元存储的业务信息、和/或所述避免的SRLG确定单元确定的SRLG，设定链路的代价；

通路代价确定单元，用于根据所述链路代价确定单元设定的链路的代价，计算通路的代价；

所述工作通路指配单元、和/或保护通路指配单元根据所述通路代价确定单元计算的通路的代价，选取通路的代价最小的通路作为所述工作通路、和/或保护通路。

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