路由方法

专利名称：路由方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在包括多个节点和将这些节点彼此连接的多个数据线路的网络中路由数据业务的方法。
背景技术：
在本申请的上下文中，数据线路是不通过中间节点就从一个节点延伸到另一节点的点到点数据传输资源，并且如果有从一个节点延伸到另一节点的数据线路，就称这两个节点是相邻的。
在这种网络中，每个节点都必须能够与任意其他的节点进行通信，但一对节点和另一对节点的两节点间交换数据的速率可能有很大的不同。为了进行通信，节点对必须具有分配给它们之间的业务连接的数据线路带宽。在网络中通常以离散单元的形式来管理这种带宽，其中或者将一个单元完全分配给一个给定的节点对，或者完全不对其进行分配。例如，如果基于TDMA(时分多址)来运行数据线路，则这种单元可以是时隙，在WDM(波分复用)数据线路中，这种单元可以是载波频率，等等。特别地，在光纤通信系统中，载波波长通常是要管理的最小单元。
为了将管理业务连接所涉及的处理工作量保持得尽可能低，有可能希望仅分配少量较的带宽单元。如果这样做，则网络效率会相当低，原因是如果给定节点对的数据业务没有占满分配给该节点对的全部带宽单元，则带宽的空闲部分不能用于有可能具有待发送数据的其他节点之间的通信。另一方面，如果使带宽单元较小以便提高数据线路的容量利用率，则管理处理量会增加。此外，由于管理网络资源需要在节点之间发送信号，因此减小了可用于传输有效载荷数据的带宽。
欧洲专利申请EP 1 349 416 A1中已经提出了一种走出这种困境的方法。该文献中提出，在网络中形成一组互连节点，将一定量的带宽单元分配给该组，并将所分配的带宽处理为通用总线。根据该现有技术方法，该总线具有一个接收节点，并且所有其他节点都是发射节点，这些发射节点共享用于向接收节点发送数据的总线带宽。在该现有技术的上下文中，该总线并非一定是硬件结构，而是可以只用逻辑装置来实现。在有可能较大的网络中，该总线可以只包括少量节点。这些节点可以以菊花链(Daisy Chain)式的配置排列在总线上，即总线从第一发射节点开始并到接收节点结束，并且从第一发射节点沿通过所有其他发射节点而延伸的固定路径对数据进行转发。一般来说，该总线只会占用支持该总线的数据线路的一小部分带宽，例如在波分复用传输的情况下，该总线只会占用一个单独的载波波长。
欧洲专利申请EP 1 349 416 A1的原理已经推广到包括其中每个节点都可以是接收节点和/或发射节点的总线。根据这种推广的原理，在总线上伴随一个跳计数数值(hop count number)而发送有效载荷数据，该数值表明了在到达目的地之前有效载荷数据必须在总线上经过的节点的数目。在每个中间节点处，跳计数数值减小1，并且当跳计数数值为0时，到达接收节点并放下该有效载荷数据。如果提供两个通过相同节点向相反方向延伸的这种类型的总线，则所有这些节点可以彼此双向通信。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于在多节点网络中路由总线的方法。
该目的通过根据权利要求1定义的方法来实现。在此假定预先定义由于要发送或要接收数据而希望形成总线的一部分的节点，以下将把这些节点称为终端节点，以便将它们与不形成总线的一部分或至少并非必须形成总线的一部分的那些网络节点区分开。该方法包括步骤a)选择一对终端节点并确定它们之间的最短路径；
b)在网络节点中选择不是该路径的一部分的新节点，并将该新节点插入该路径的相邻节点之间；c)重复步骤b)，直到至少将所有的终端节点都包括在该路径中时为止；d)在所述路径上路由至少一部分所述业务。
优选地，步骤a)包括步骤aa)建立一组终端节点对；ab)对于每个终端节点对，确定其节点之间的最短路径；以及ac)在还未选择的所有终端节点中选择路径最长的节点对。
优选地，终端节点对组(terminal node pair set)应当包括两个终端节点的所有可能组合。以这种方式，该方法通常开始于在步骤a)中选择离得最远的终端节点并尝试在其间插入所有其他的终端节点，使得在第一次完成步骤c)之后所得到的路径是最短的可能路径的可能性较大。
在步骤b)中，如果一个节点与路径中两个相互邻近的节点相邻，则可以将该节点选为新节点，并将其插入这两个相互邻近的节点之间。如果网络中终端节点的百分比较高，即如果以这种方式选择的任意新节点是终端节点本身的概率较高，则该方法是合适的。
如果终端节点的百分比较低，则更合适的是，仅当一个节点是终端节点时，才在步骤b)中将该节点选为新节点。
在该后一种情况下，步骤b)优选地包括计算当前路径中彼此相邻的两个节点之间的最短旁路(bypass)的步骤，且该旁路经由所选的新节点从两个相邻节点中的一个节点延伸到另一节点，并且步骤b)优选地包括在所述两个节点之间插入旁路的步骤。
在任一情况下，当已经将所有终端节点都包括在该路径中时，并非每个节点都必须是终端节点，并且有可能减小路径长度而不影响其功能性。因此，执行另外的步骤e)对于该路径的每个节点，检查该节点是否为终端节点，并且如果该节点不是终端节点，则
f)检查是否可以从该路径中去掉该节点而不破坏该路径的连通性，并且如果可以从该路径中去掉该节点而不破坏该路径的连通性，则g)从该路径中去掉该节点。
可以在步骤c)和步骤d)之间或在步骤d)之后执行这些附加步骤。
在步骤f)中，如果该路径包括给定节点的前一节点和后一节点，并且如果前一节点和后一节点是相互邻近的，则可以将该给定节点确定为可去掉的。
如果路径中有并非终端节点的若干连续节点，则有可能更有效的是，对于给定的非终端节点，检查在该给定节点的前一终端节点和后一终端节点之间是否有比经由该给定节点而延伸的当前路径的相应路径段短的路径段，并用该更短的路径段代替当前路径的该路径段。
提供终端节点之间的所有业务连接所需的总带宽有可能大于所获得的路径所支持的带宽。在此情况下，实际上只将某些所述业务连接分配给该路径，并且对于其余业务连接重复该过程。可以执行这种重复，直到已经将所有的业务连接都分配给一个路径时为止。


根据随后参考附图对本发明实施例的描述，本发明的另外的特征和优点将变得明显。
图1是可以执行本发明的方法的网络的示意图；图2是为不同终端节点对建立的最短路径的列表；图3是具有初始路径的图1的网络；图4和图5说明了扩展初始路径的过程的阶段；图6说明了检查所选路径的带宽的过程；图7示出了具有缩短的路径的网络；以及图8是本发明方法的优选实施例的流程图。
具体实施例方式
在图1中，A、B、C、...、I表示电信网络的节点，并且从一个节点延伸到另一节点的虚线表示数据线路，例如光纤。在阴影线节点A、B、D、E、F、I之间对能够支持节点之间的预定的一组业务连接的总线进行路由。业务连接的特征在于其开始节点和目的地节点并在于其带宽。
在本方法的第一步骤S1(参考图8)中，建立包括所有可能的终端节点对AB、AD、AE、AF、AI、BD、...、FI的列表。对于每个终端节点对，在步骤S2中根据例如“最短路径优先”类型的算法之类的任意适当的现有技术算法来确定其两个节点之间的最短路径。然后，在步骤S3中根据路径长度来对这些终端节点对进行分类，产生一个列表，列表的开头在图2中示出。各最短路径中的最长路径是A→E，其包括五个节点。在步骤S4中，将路径A→E选为用于从中得到总线的第一路径。在图3的网络中，该路径由其节点之间的实线数据线路表示。
在下一步骤S5中，检查是否所有的终端节点都是该路径的一部分。结果发现节点G不是该路径的一部分。因此，在步骤S4中所选的路径还不是完整的并且称为初始路径。为了获得连接所有终端节点的总线，必须扩展图3的初始路径，并且方法进行到步骤S6。
参考图4和图5来说明该扩展过程。以预定的任意顺序执行循环，例如以表示节点的字母的字母表顺序执行循环，该循环包括步骤S6和步骤S7，步骤S6即选择还不是初始路径的一部分的节点，步骤S7即检查所选节点是否与初始路径的两个相互邻近的节点相邻。
如果例如在步骤S6中选择节点F，则在步骤S7中会发现节点F与节点A和节点B相邻。在这种情况下，在步骤S8中，通过从初始路径中去掉连接节点A和节点B的数据线路并用节点F和将节点F连接到节点A和节点B的两条数据线路代替该数据线路来扩展该初始路径。
在随后执行该循环时，会发现可以用类似的方式将节点G插入节点C和节点D之间。在节点I的情况下，有两种选择方案，即将节点I插入节点F和节点B之间或者将节点I插入节点B和节点C之间。
在这种情况下，可以任意地选择这两个选择方案之一，或者可以对诸如所得到的以千米为单位的路径长度之类的第二标准进行优化。如果已知个别数据线路上的现有业务负载，则还可以用当前业务负载最低的那些数据线路来将节点I连接到初始路径。
所检查的最后一个节点是节点H。节点H未包括在该路径中，原因是没有两个相互邻近的节点与节点H相邻并且可以将节点H插入其间。
图5示出了由该过程得到的路径。由于该路径包括了所有的终端节点，因此在此将其称为总线。
以上方法是有效的，原因是在本例中，一半以上的网络节点A至I都是终端节点并因此必须包括在该总线中。如果终端节点数相对于网络中的总节点数较小，则基于以上过程，在将所有终端节点都包含在路径中之前，该路径有可能会变得比所需的长得多。可以用两种方式来避免该问题。第一种方式是，在将所有的终端节点都包含在总线中之后，执行总线的再收缩(re-contraction)，以下将进一步解释该过程。第二种方式是将上述步骤S6至S9的扩展过程修改如下首先，选择一个还不是初始路径的一部分的终端节点；然后，计算从该新的终端节点到候选路径的所有终端节点的最短路径段，并基于这些最短路径段，在初始路径中，对于其间没有其他终端节点的候选路径的每个终端节点对，添加从该节点对的第一个终端节点到新的终端节点以及从新的终端节点到该节点对的第二节点的路径段长度，并且从总距离中减去该节点对的节点之间沿初始路径的距离。在这两个终端节点之间插入使得到的结果距离最小的新节点。
当已经以这种方式确定了总线时，通过在该总线上分配业务连接来在该总线上路由业务。该过程由图6来说明。首先，建立所有业务连接的列表L2(步骤S10)，其中根据适当定义的优先级来对业务连接进行分类。如果主要关注的是在总线上获得较高的数据速率，则该优先级等同于给定业务连接的数据速率，但只要合适，也可以使用其他类型的优先级，例如业务连接的长度。作为示例，假定对业务通信的分类得到以下列表L2TC(AE)＝6GbpsTC(AD)＝1GbpsTC(FE)＝1GbpsTC(AG)＝3GbpsTC(FD)＝4GbpsTC(IE)＝1.5Gbps等等在本例中，假定总线在每条数据线路中具有10Gbps的恒定带宽，但这并非必要的限制。更具体地说，在WDM传输基础设施中，总线通常会包括在一根光纤中发送的几个波长中的一个波长，但如果需要，总线可以包括数量更多的波长。
在步骤S11中，选择该列表的第一业务连接TC(A，E)，并且在步骤S12中发现该业务连接与总线的每条数据线路的带宽相匹配。相应地，从列表L2中去掉该业务连接(步骤S13)。在步骤S14中，处理过程检查列表L2中是否有还未处理的业务连接。如果列表L2中有还未处理的业务连接，则处理过程返回步骤S11以从列表L2中选择下一业务连接TC(A，D)。同样，发现TC(A，D)与可用的带宽相匹配。对下一业务连接TC(FE)应用相同的处理过程。
现在，其余业务连接的第一个业务连接是TC(A，G)，其带宽是3Gbps。在步骤S12中会发现该业务连接的带宽超过了节点F和节点I之间的可用带宽并且因此不能对该业务连接进行分配。因此，该业务连接会留在列表中，并且尝试列表中的下一连接TC(F，D)。会发现该下一连接的带宽也超过了所有数据线路中的可用带宽，因此也不能对该下一连接进行分配。下一业务连接TC(I，E)与每条数据线路的带宽相匹配，并且因此可以对其进行分配。
于是，重复步骤S11至S14，直到已经处理了列表中的所有业务连接或其余总线数据线路带宽小于该业务连接的最小带宽时为止。
由于该扩展方法用于将所有的终端节点都包含在总线中，通过该扩展方法得到的总线极有可能不是以给定顺序连接所有终端节点的最短路径。因此，在运行总线之前，应当尝试减小总线长度。在步骤S20、步骤S21中，针对总线的每个节点检查该节点是否为终端节点，并且如果该节点不是终端节点，则在步骤S22、步骤S23中检查该节点是否具有在总线中彼此相邻的后一节点和前一节点，如此可以完成这种尝试。在图5的总线A、F、I、B、C、G、D、E中，节点C和节点G不是终端节点。节点C的前一节点是节点B并且后一节点是节点G，但这两个节点彼此不相邻。因此，在步骤S23中确定不能从总线中去掉节点C。节点G的前一节点是节点C并且后一节点是节点D，并且这两个节点之间存在数据线路。因此，可以在步骤S25中通过路由沿节点C和节点D之间的数据线路的路径而从总线中去掉节点G。在以这种方式检查了所有节点之后，就获得了图8中示出的总线A、F、I、B、C、D、E。
如果在步骤S30中发现已经对所有的业务连接进行了分配，即列表L2是空的，则处理完成。
如果仍然需要分配业务连接，则必须为这些业务连接建立另一总线。在此情况下，在步骤S31中从列表L1中去掉从中得到总线的路径P，并且处理过程返回步骤S4，其中选择列表L1中的其余路径中最长的路径，并且重复将所选路径扩展为总线并为其分配业务的处理过程。
权利要求
1.一种用于在网络中路由业务的方法，所述网络包括多个节点(A，B，...，I)以及在所述节点中的相邻节点之间延伸的多条数据线路，所述业务包括称为终端节点(A，B，D，E，F，I)的节点对之间的业务连接(TC(A，E)，TC(A，D)，...)，所述方法包括步骤a)选择一对所述终端节点并确定它们之间的最短路径(步骤S1-S4)；b)在所述多个节点中选择不是所述路径的一部分的新节点(步骤S6)，并将所述新节点插入所述路径的两个相邻节点之间(步骤S8)；c)重复步骤b)，直到至少将所有的终端节点都包括在所述路径中时为止；d)在所述路径上路由至少一部分所述业务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)包括步骤aa)建立一组终端节点对(S1)；ab)对于每个终端节点对，确定其节点之间的最短路径(S2)；以及ac)在还未选择的所有终端节点中选择路径最长的节点对(S4)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述终端节点对组包括两个终端节点的所有可能组合。
4.根据以上权利要求之任一所述的方法，其中在步骤b)中，仅当一个节点是终端节点时，才将该节点选为新节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤b)包括计算当前路径中相邻的两个节点之间的最短旁路的步骤，所述旁路经由所述新节点从所述两个节点中的一个节点延伸到另一节点，并且步骤b)包括在所述两个节点之间插入所述旁路的步骤。
6.根据权利要求1-3之任一所述的方法，其中在步骤b)中，如果一个节点与所述路径中两个相互邻近的节点相邻，则将该节点选为新节点(S7)，并将其插入这两个相互邻近的节点之间(S8)。
7.根据以上权利要求之任一所述的方法，其中所述业务是所述终端节点对之间的一组业务连接(TC(A，E)，TC(A，D)，...)，其中在步骤d)中，在所述路径上路由所述组中的某些业务连接并将这些业务连接从所述组中去掉，得到减小的组，并且如果所述减小的组不是空的，就使用所述减小的组作为所述业务来重复步骤a)至步骤d)。
8.根据以上权利要求之任一所述的方法，还包括步骤e)对于所述路径的每个节点，检查所述节点是否为终端节点(S21)，并且如果所述节点不是终端节点，则f)检查是否可以从所述路径中去掉所述节点而不破坏所述路径的连通性(S22、S23)，并且如果可以从所述路径中去掉所述节点而不破坏所述路径的连通性，则g)从所述路径中去掉所述节点(S24)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤c)和步骤d)之间执行步骤e)至步骤g)。
10.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤c)和步骤d)之后执行步骤e)至步骤g)。
11.根据权利要求8-10之任一所述的方法，其中在步骤f)中，如果所述路径包括所述节点的前一节点和后一节点(S22)，并且如果所述前一节点和所述后一节点是相互邻近的(S23)，则认为可以去掉所述节点。
12.根据权利要求8-10之任一所述的方法，其中在步骤f)中，如果所述节点不是终端节点，并且如果在所考察的节点的前一终端节点和后一终端节点之间存在比当前路径的相应路径段短的路径段，则认为可以去掉所述节点。
全文摘要
一种用于在网络中路由业务的方法，所述网络包括多个节点以及在所述节点中的相邻节点之间延伸的多条数据线路，所述业务包括称为终端节点的节点对之间的业务连接，所述方法包括步骤a)选择一对所述终端节点并确定它们之间的最短路径(步骤S1－S4)；b)在所述多个节点中选择不是所述路径的一部分的新节点(步骤S6)，并将所述新节点插入所述路径的两个相邻节点之间(步骤S8)；c)重复步骤b)，直到至少将所有的终端节点都包括在所述路径中时为止；d)在所述路径上路由至少一部分所述业务(步骤S11－S14)。
文档编号H04L12/56GK1809027SQ20061000128
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年1月19日
发明者洛朗·恰瓦格利亚, 埃马纽埃尔·多塔罗, 奥利维耶·奥杜安, 尼扎尔·布阿布达尔拉 申请人:阿尔卡特公司