CN102006527B - 光网络中基于pce的路径计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光网络中基于PCE的路径计算方法。在PCE路径计算过程中将缓存器中的每N个业务分为一组统一处理,计算出每个业务的最短路径并进行波长预留,当后请求的业务路径计算失败时,依次检查其最短路径是否与先请求业务有链路重叠,若有链路重叠,则为先请求业务进行路径调整,依此类推,最终使尽量多的业务路径计算成功。本发明在考虑先请求业务对后请求业务影响的基础上,通过考虑后请求业务对先请求业务的影响,在一定程度上降低了波长分配冲突发生的可能性,从而达到了降低业务阻塞率,同时提高光网络中资源利用率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及自动交换光网络(Automatically Switched OpticalNetworks,ASON)技术领域,具体涉及一种光网络中基于PCE(PathComputation Element,路径计算单元)的路径计算方法。
背景技术
在光网络中,业务不是同时到达的,而存在着先请求和后请求的问题,而为每个业务计算出的路径进行波长预留时都会占用相应的波长资源,这样,后面计算路径的业务可用的波长资源就会相对较少,从而使得其阻塞率相对会比较高。
传统的路径计算方法在路径计算过程中,按照到达顺序依次为每个业务进行路径计算,每次将其最短路径作为工作路径,在为后请求业务计算路径时只能在先请求业务选剩下的波长资源中进行路径计算,假如后请求业务与先请求业务发生波长分配冲突则后请求业务自动阻塞,这种方法只能保证先请求业务选到最优路径,但是后请求业务的路径计算成功率则相对较低,从而造成光网络中阻塞率升高,影响了网络性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何提供一种能够降低波长分配冲突发生的可能性,从而达到降低业务阻塞率,同时提高光网络中资源利用率的光网络中基于PCE的路径计算方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供了一种光网络中基于PCE的路径计算方法,包括以下步骤:
S101、在路径计算单元PCE的缓存器中对业务进行缓存,当业务数量达到N个之后,将前N个请求的业务取出,同时所述缓存器继续接收此后的业务,其中,对于每个业务,需要为其计算出一条路径;
S102、处理从所述缓存器中取出的前N个业务,在处理时,将此时的可用波长集记为第一可用波长集,新建一个第二可用波长集,路径计算开始之前将第二可用波长集赋为第一可用波长集,然后按照业务到达的先后顺序为每个业务在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,每个业务路径计算完成后为其在第二可用波长集中进行波长预留,依此类推,直到全部N个业务完成路径计算和波长预留;
S103、如果业务i的路径计算失败,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,如果路径计算仍然失败,或者路径计算成功但是第一可用波长集中不存在空闲波长能够使其预留成功,则业务i阻塞;如果路径计算成功并且第一可用波长集中存在空闲波长能够使其预留成功,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择一条波长,然后找出前面的i-1个业务中所选链路与业务i的最短路径有重叠并且所选波长一致的业务,从前向后依次调整这些业务的链路,完成后,继续下一个业务的路径计算,直到N个业务路径计算完成,其中N≥i≥1;
S104、继续处理下一组请求的N个业务。
其中,在步骤S102和S103中,最短路径计算是在考虑流量工程的情况下进行的,在第二可用波长集中进行的波长预留是在考虑波长一致性的状况下进行的,但是此时的波长预留仅是为了路径计算对于资源情况作的标记,真正的物理链路中的波长预留需要通过信令去实现;
其中,在步骤S102中,如果业务i的路径计算失败,则业务i阻塞;
其中,在步骤S102中,如果业务i的路径计算成功但是波长预留失败,则业务i阻塞;
其中,步骤S103中,在为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择波长时,首先找出业务i所选路径与前面i-1个业务所选链路所有的重叠链路,然后统计在第二可用波长集中这些重叠链路所有已占用波长的波长号,为业务i所选路径选择第二可用波长集2中在这些重叠链路中被占用次数最少的那条波长。
其中,步骤S103中,在为与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务调整路径之前,首先为第二可用波长集和与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务所选链路进行备份,以便当后面路径调整失败时恢复所用,在第二可用波长集中将这些业务的链路所占用波长释放,然后为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径按照之前所选波长在第二可用波长集中进行波长预留。
其中,在步骤S103中,在为业务a调整路径的过程中,在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,完成以后为此最短路径进行资源预留。在为业务i调整前面业务的路径的过程中,如果任何一个业务路径计算失败或者波长预留失败,则调整中止,且业务i阻塞,此时将前面i-1个业务的路径恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的路径,并将第二可用波长集恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的状态。
(三)有益效果
本发明的方法考虑了后请求业务对先请求业务影响,在后请求业务路径计算失败时,通过调整先请求业务的路径来解决业务间的链路重叠问题,在保证先请求业务路径计算成功的基础上增加了后请求业务路径计算成功的几率,在一定程度上降低了波长分配冲突发生的可能性,从而达到了降低业务阻塞率,同时提高光网络中波长资源的利用率的目的。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2为本发明实施例的方法中所使用的网络拓扑结构示意图;
图3为传统的路径计算策略时序图,该计算方法也使用图2的网络拓扑;
图4为本发明实施例的路径计算方法时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明针对路径计算过程中由于后请求业务与先请求业务的链路重叠带来的业务阻塞,提出了一种光网络中基于PCE的路径计算方法。本发明考虑到后请求业务路径计算的成功与否与先请求业务的路径计算策略有很大关系,在后请求业务路径计算失败时,通过调整先请求业务的路径来解决业务间的链路重叠问题,在保证先请求业务路径计算成功的基础上增加了后请求业务路径计算成功的几率,降低了网络中的业务阻塞率。
传统的路径计算策略一般按照业务到达顺序,从前向后进行路径计算,在保证先请求业务找到最短路径的基础上,对于后请求业务路径计算的成功与否只由此时的路径计算结果决定,这样就保证了先请求业务能够找到最短路,节省了网络资源,但是对于后请求业务来说显然其路径计算优先级更低,无法保证后请求业务的路径计算成功率。考虑到这种情况,为了提高后请求业务的路径计算成功率,本发明采用调整先请求业务所选路径的策略,在链路重叠发生时,通过调整先请求业务的路径,避开了与后请求业务的链路重叠,使得一些在传统路径计算策略下阻塞的后请求业务的路径计算成功,这样就提高了全体业务路径计算的成功率。
图1为本发明实施例的流程图,包括如下步骤:
S101、在路径计算单元PCE的缓存器中对业务进行缓存,当业务数量达到N个之后,将前N个请求的业务取出,同时所述缓存器继续接收此后的业务,其中,对于每个业务,需要为其计算出一条路径;
S102、处理从所述缓存器中取出的前N个业务,在处理时,将此时的可用波长集记为第一可用波长集,新建一个第二可用波长集,路径计算开始之前将第二可用波长集赋为第一可用波长集,然后按照业务到达的先后顺序为每个业务在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,每个业务路径计算完成后为其在第二可用波长集中进行波长预留,依此类推直到全部N个业务完成路径计算和波长预留;
S103、如果业务i的路径计算失败,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,如果路径计算仍然失败,或者路径计算成功并且第一可用波长集中不存在空闲波长能够使其预留成功,则业务i阻塞;如果路径计算成功并且第一可用波长集中存在空闲波长能够使其预留成功,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择一条波长,然后找出前面的i-1个业务中所选链路与业务i的最短路径有重叠并且所选波长一致的业务,从前向后依次调整这些业务的链路,完成后,继续下一个业务的路径计算直到N个业务路径计算完成,其中N≥i≥1;
S104、继续处理下一组请求的N个业务。
在步骤S102和S103中,最短路径计算是在考虑流量工程的情况下进行的,在第二可用波长集中进行的波长预留是在考虑波长一致性的状况下进行的,但是此时的波长预留仅是为了路径计算对于资源情况作的标记,真正的物理链路中的波长预留需要通过信令去实现;
在步骤S102中,如果业务i的路径计算失败,则业务i阻塞;
在步骤S102中,如果业务i的路径计算成功但是波长预留失败,则业务i阻塞;
步骤S103中,在为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择波长时,首先找出业务i所选路径与前面i-1个业务所选链路所有的重叠链路,然后统计在第二可用波长集中这些重叠链路所有已占用波长的波长号,为业务i所选路径选择第二可用波长集中在这些重叠链路中被占用次数最少的那条波长。
步骤S103中,在为与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务调整路径之前,首先为第二可用波长集和与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务所选链路进行备份,以便当后面路径调整失败时恢复所用,并且在第二可用波长集中将这些业务的链路所占用波长释放,然后为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径按照之前所选波长在第二可用波长集中进行波长预留。
在步骤S103中,在为业务a调整路径的过程中,在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,完成以后为此最短路径进行资源预留。在为业务i调整前面业务的路径的过程中,如果任何一个业务路径计算失败或者波长预留失败,则调整中止,且业务i阻塞,此时将前面i-1个业务的路径恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的路径,并将第二可用波长集恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的状态。
图2为本发明实施例的网络拓扑示意图,包括A~F五个节点。如图2所示,本实施例中链路中的波长有λ1、λ2、λ3,但在路径计算过程所有链路的λ1和λ2已被占用(在图2中显示为λ1和λ2),现只剩波长λ3可用。暂定PCE的缓存器中业务个数到达2时进行处理,现在缓存器中有两个业务(分别是先请求业务S1和后请求业务S2)需要处理,它们分别请求一条A-F和一条D-E之间的路径。
图3为传统的路径计算模式下的情况,在接到请求后首先计算A-F之间的路径。因为A-B-D-E-F和A-B-C-E-F都是此时的最短路径,所以选择两条路径的可能性都存在,假如选择前者也即如图3所示,那么业务S2请求的路径将无可用资源,即路径计算失败,于是业务S2阻塞,S1的路径计算过程中没有考虑到后请求业务的需求,从而使得网络资源不能充分被利用,当然后请求业务的需求是无法预测的,于是我们就需要在已知后请求业务路径计算结果的情况下对先请求业务的路径计算结果进行调整从而使得两者路径计算均成功,所以本发明提出将N个业务统一处理。
图4说明了实施例中本发明的路径计算流程,在缓存器中的业务个数到达2时开始进行处理,此时的第一可用波长集和第二可用波长集均为{A-B(λ3),B-C(λ3),B-D(λ3),C-E(λ3),D-E(λ3),E-F(λ3)}(其中,A-B(λ3)表示A-B这段链路的空闲波长是λ3,集合中其它元素的含义依此类推),其中的每段链路均为双向链路,首先在第二可用波长集所表示的网络资源状态下计算S1的最短路,得最短路A-B-D-E-F,于是如果S1选择A-B-D-E-F并进行预留,此时第二可用波长集变为{B-C(λ3),C-E(λ3)},则S2在第二可用波长集所表示的网络资源状态下计算路径失败,于是S2在第一可用波长集所表示的网络资源状态下进行路径计算得到D-E,为其选择波长λ3。发现业务S1的路径与其有重叠并且所选波长一致,首先备份第二可用波长集和业务S1所选路径,然后释放S1的路径在第二可用波长集中占用的波长资源,为S1在第二可用波长集中进行波长预留,于是第二可用波长集变成{A-B(λ3),B-C(λ3),B-D(λ3),C-E(λ3),E-F(λ3)}。重新在第二可用波长集所表示的网络资源状态下为先请求业务S1进行路径计算得到路径A-B-C-E-F,资源预留选择波长为λ3。所以两个业务路径计算均可以成功。然后继续为后面请求的业务进行路径计算。
需要说明的是,以上描述中,A-B-D-E-F和A-B-C-E-F同为S1的最短路径,假如一开始就选择路径A-B-C-E-F则在S2的路径计算的过程中就直接选择D-E而不存在以上调整过程,此处只是为了说明问题而假设其选择路径A-B-D-E-F。
通过上述描述可以看出,在传统的路径计算策略中可以考虑到路径最短问题,但是无法使得后请求业务与先请求业务的资源冲突问题得到很好的解决,从而造成了在网络中仍有资源可用的情况下却有请求路径计算失败,从而使得阻塞率居高不下,浪费了网络资源。而本发明提出的方案,在后请求业务路径计算失败的情况下,通过调整先请求业务所选路径,解决了链路重叠问题,在保证先请求业务路径计算能够成功的基础上提高了后请求业务的路径计算成功率,所以说此方案不仅提高了网络资源的利用率,同时还可以降低业务的阻塞率。
本方法在路径计算过程中要为先请求业务进行路径调整,所以本发明的复杂度会增加,但是考虑到PCE强大的计算能力以及网络中降低阻塞率的需求,这种复杂度的提高还是可以接受的。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种光网络中基于PCE的路径计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S101、在路径计算单元PCE的缓存器中对业务进行缓存,当业务数量达到N个之后,将前N个请求的业务取出,同时所述缓存器继续接收此后的业务,其中,对于每个业务,需要为其计算出一条路径;
S102、处理从所述缓存器中取出的前N个业务,在处理时,将此时的可用波长集记为第一可用波长集,新建一个第二可用波长集,路径计算开始之前将第二可用波长集赋为第一可用波长集,然后按照业务到达的先后顺序为每个业务在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,每个业务路径计算完成后为其在第二可用波长集中进行波长预留,依此类推,直到全部N个业务完成路径计算和波长预留;
S103、如果业务i的路径计算失败,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,如果路径计算仍然失败,或者路径计算成功但是第一可用波长集中不存在空闲波长能够使其预留成功,则业务i阻塞;如果路径计算成功并且第一可用波长集中存在空闲波长能够使其预留成功,则为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择一条波长,然后找出前面的i-1个业务中所选链路与业务i的最短路径有重叠并且所选波长一致的业务,从前向后依次调整这些业务的链路,完成后,继续下一个业务的路径计算,直到N个业务路径计算完成,其中N≥i≥1;
S104、继续处理下一组请求的N个业务。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤S102和S103中,最短路径计算是在考虑流量工程的情况下进行的,在第二可用波长集中进行的波长预留是在考虑波长一致性的状况下进行的。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤S102中,如果 业务i的路径计算失败,则业务i阻塞。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤S102中,如果业务i的路径计算成功但是波长预留失败,则业务i阻塞。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S103中,在为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径选择波长时,首先找出业务i所选路径与前面i-1个业务所选链路所有的重叠链路,然后统计在第二可用波长集中这些重叠链路所有已占用波长的波长号,为业务i所选路径选择第二可用波长集中在这些重叠链路中被占用次数最少的那条波长。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S103中,在为与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务调整路径之前,首先为第二可用波长集和与业务i有路径重叠并且所选波长一致的业务所选链路进行备份,并且在第二可用波长集中将这些业务的链路所占用波长释放,然后为业务i在第一可用波长集所表示的网络资源状态下计算出的最短路径按照之前所选波长在第二可用波长集中进行波长预留。
7.如权利要求1~6之任一项所述的方法,其特征在于,在步骤S103中,在为业务a调整路径的过程中,在第二可用波长集所表示的网络资源状态下进行最短路径计算,完成以后为此最短路径进行资源预留,在为业务i调整前面业务的路径的过程中,如果任何一个业务路径计算失败或者波长预留失败,则调整中止,且业务i阻塞,此时将前面i-1个业务的路径恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的路径,并将第二可用波长集恢复到为业务i调整先请求业务的路径之前的状态。
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