专利名称：可共享带宽的预置网络保护方法
技术领域：
本发明涉及一种网络保护方法，具体是一种可共享带宽的预置网络保护方法。用于网络通信技术领域。
背景技术：
随着Internet和网络技术的不断发展，对网络的生存性、资源的利用率以及网络的可扩展性提出了越来越高的要求。基于网络的环型拓扑和网状网拓扑已提出许多保护恢复策略。在环型网络中(如BLSR)可实现快速的保护恢复(约50ms)，但至少需要预留100％的备份资源。在网状网络中，采用1+1的专用保护方法可以实现小于50ms的快速保护恢复，但预留的备份资源也至少超过100％以上。
经对现有技术的文献检索发现，G.Li等2002年在美国电气与电子工程师协会的信息通讯国际会议(即《IEEE INFOCOM 2002》)的第1卷上发表了一篇文章为共享保护资源的连接高效地选择分布式路径(“Efficient Distributed PathSelection for Shared Restoration Connections”)，该文章通过仿真比较了最短路径保护策略(SPR)、部分信息保护策略(PIR)和完全信息保护策略(FIR)，结果表明他们提出的完全信息保护策略(FIR)具有很高的资源利用率(＜70％)。这表明如果在网状网络中合理选择共享路径保护方法可以实现很高的资源利用率。但是共享路径保护方法在故障恢复时需要复杂的信令，而且当故障发生后，中间各节点的开关需要实时配置，因此无法实现如环型网络一样快速的保护恢复。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种可共享带宽的预置网络保护方法，使其可以为动态业务提供类似1+1专用保护方法的保护恢复速度，并且同时具备类似共享路径保护方法的网络资源利用率。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先采用传统的最短路径算法为每个新到达的业务请求建立一条工作路径，然后把网络中已经存在的所有预置保护路径分别映射成各自源宿节点之间的逻辑链路，并且根据每条保护路径的跳数，路径上已经预置的带宽，以及新到达的业务请求的带宽确定每条逻辑链路的代价，然后采用传统的最短路径算法为新到达的业务请求建立一条最短保护路径。当网络发生故障时，失效的业务则被倒换到预先构造好的预置保护路径上，实现快速的保护恢复。最短路径算法可以采用成熟的算法，如Disjkstra算法。
本发明实现的具体步骤如下(1)设新到达的业务请求带宽为B，设网络中的每条链路的代价相同，均为1，ε为一个很小值，如10-6。
(2)建立动态业务请求的工作路径当一个业务请求(假设带宽为B)到达时，采用路由算法(如Disjkstra算法)在可用的网络资源中寻找一条最佳工作路径W，假设这条工作路径上有L条链路。
(3)建立动态业务请求的预置保护路径a、构造新的拓扑图把已经存在的某条预置保护路径映射成源宿节点(s，d)之间的逻辑链路R并计算其代价totalcostV(s，d)。如果源宿节点(s，d)之间不存在真实的链路，则新拓扑中增加一条逻辑链路，并且其代价为totalcostV(s，d)；如果源宿节点(s，d)之间存在真实的链路，则选取B和totalcostV(s，d)两者中的较小值作为新拓扑中链路(s，d)的代价。totalcostV(s，d)的计算方法如下分别求出逻辑链路R相对工作路径W上的每条链路m的代价cost＝B×(1+ε)-R+SRLG[m]。这L个值中的最大值设为costV。如果costV小于等于0，则costV＝ε。逻辑链路的代价totalcostV(s，d)＝L×costV。其中R为预置保护路径上已经预置的带宽，SRLG[m]表示新到达业务请求经过的链路m上其它工作业务已经使用了该保护路径作为自己的保护路径，SRLG(m)是这些工作业务的带宽总和。
b、在新构造的拓扑图中建立保护路径根据新构造的拓扑图中的代价，采用最短路径算法计算新到达业务请求的保护路径。如果保护路径上的链路为虚链路，则在这条虚链路对应的已经存在的预置保护路径上增加预留带宽costV；如果保护路径上的链路不是虚链路，则在该链路上预留带宽B。把预留了网络资源的保护路径配置成预置保护路径。
采用本发明的网络保护方法，为每一个新到达的业务请求同时建立了一条工作路径和一条预置保护路径。由于这条预置保护路径已经在网络故障发生之前建立好，所以当网络发生故障时不必使用复杂的信令去配置恢复路径，从而简化了网络操作，并可以实现对动态业务的100％的快速保护恢复(＜50ms)；采用本发明的网络保护方法，预置的保护路径之间可以充分得共享资源，从而可以实现接近于共享路径保护方法的网络资源利用率和网络阻塞特性，从而使网络有限的资源可以提供更多的业务
图1为本发明的具体实施实例中所采用的网络拓扑示意图。
图2为针对不同强度的动态业务，本发明方法与1+1专用保护方法、最短路径保护方法和完全信息保护方法在网络阻塞性能上的比较示意图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图和实施例对实施方式作详细的描述。
图1为本发明采用的网络拓扑实例，图1中共有25个节点，编号从0到24。假设所有网络节点都具有波长变换能力，每条链路上有一对方向相反的单向光纤，每条光纤中有16个波长。网络中的每个波长请求按照独立的泊松(Poisson)分布到达网络，平均到达率为λ。每个连接的保持时间遵从负指数分布，连接的平均保持时间为1/μ＝1个单位时间，不失一般性，假定所有的时间单位均为“秒”，即1/μ＝1s。网络的负载可以用ρ＝λ/μ来表示，因为1/μ＝1，所以λ的大小就表示了网络的负载。在本发明中仿真了106个波长业务请求，这些业务均匀分布在所有的节点中。每一条链路的代价相同且均为1。在建立最短路径时采用的是Dijkstra’s算法。
在构造新拓扑时，计算逻辑链路的代价cost(s，d)的伪代码如下所示newcostV(s，d)＝0；oldcostV(s，d)＝0；For新到达业务的工作路径上的每条链路mnewcost(s，d)＝(1+ε)-R+SRLG[m]；IF oldcostV(s，d)＜newcostV(s，d)thenoldcostV(s，d)＝newcostV(s，d)；End IF
End ForIF oldcostV(s，d)＜＝0 thenoldcostV(s，d)＝ε；End IFtotalcostV(s，d)＝L×oldcostV(s，d)；IF totalcostV(s，d)＜1 thencost(s，d)＝totalcostV(s，d)；ELSEcost(s，d)＝1；End IF说明(a)存在的每一条预置保护路径都映射成一条源宿节点之间的逻辑链路，并与真实链路的代价比较，并取其中的较小值；(b)伪代码中的R为预置保护路径上已经预置的带宽(c)伪代码中的SRLG[m]表示新到达业务请求经过的链路m上其它工作业务已经使用了该保护路径作为自己的保护路径，SRLG(m)是这些工作业务的带宽总和网络资源的冗余度是衡量网络保护方法好坏的重要性能指标。网络资源的冗余度是指网络中备份资源的总容量与网络中的工作资源总容量的比值。一般地，如果一种算法可以得到更低的网络资源冗余度，那么这种算法就能使网络具有更好的性能。通过数值仿真的方法，把本发明的网络保护方法与完全网络信息保护策略(FIR)、最短路径保护策略(SPR)和1+1专用保护方法的网络资源冗余度进行了比较，其结果如附图2所示。
从附图2的阻塞性能结果可以看出，采用本发明的网络保护方法的网络冗余度显著低于1+1专用路径保护方法。
权利要求
1.一种可共享带宽的预置网络保护方法，其特征在于，首先采用传统的最短路径算法为每个新到达的业务请求建立一条工作路径，然后把网络中已经存在的所有预置保护路径分别映射成各自源宿节点之间的逻辑链路，并且根据每条保护路径的跳数，路径上已经预置的带宽，以及新到达的业务请求的带宽确定每条逻辑链路的代价，然后采用传统的最短路径算法为新到达的业务请求建立一条最短保护路径，当网络发生故障时，失效的业务则被倒换到预先构造好的预置保护路径上，实现保护恢复。
2.根据权利要求1所述的可共享带宽的预置网络保护方法，其特征是，具体实现步骤如下(1)设新到达的业务请求带宽为B，设网络中的每条链路的代价相同，均为1，ε为一个很小值；(2)建立动态业务请求的工作路径当一个带宽为B业务请求到达时，采用最短路由算法在可用的网络资源中寻找一条最佳工作路径W，假设这条工作路径上有L条链路；(3)建立动态业务请求的预置保护路径a.构造新的拓扑图把已经存在的某条预置保护路径映射成源宿节点(s，d)之间的逻辑链路R并计算其代价totalcostV(s，d)，如果源宿节点(s，d)之间不存在真实的链路，则新拓扑中增加一条逻辑链路，并且其代价为totalcostV(s，d)；如果源宿节点(s，d)之间存在真实的链路，则选取B和totalcostV(s，d)两者中的较小值作为新拓扑中链路(s，d)的代价；b.在新构造的拓扑图中建立保护路径根据新构造的拓扑图中的代价，采用最短路径算法计算新到达业务请求的保护路径，如果保护路径上的链路为虚链路，则在这条虚链路对应的已经存在的预置保护路径上增加预留带宽costV；如果保护路径上的链路不是虚链路，则在该链路上预留带宽B，把预留了网络资源的保护路径配置成预置保护路径。
3.根据权利要求1所述的可共享带宽的预置网络保护方法，其特征是，所述的totalcostV(s，d)和costV，其计算方法如下分别求出逻辑链路R相对工作路径W上的每条链路m的代价cost＝B×(1+ε)-R+SRLG[m]，这L个值中的最大值设为costV，如果costV小于等于0，则costV＝ε；逻辑链路的代价totalcostV(s，d)＝L×costV，其中R为预置保护路径上已经预置的带宽，SRLG[m]表示新到达业务请求经过的链路m上另外的工作业务已经使用了该保护路径作为自己的保护路径，SRLG(m)是这些工作业务的带宽总和。
全文摘要
一种可共享带宽的预置网络保护方法，用于网络通信技术领域。本发明首先采用传统的最短路径算法为每个新到达的业务请求建立一条工作路径，然后把网络中已经存在的所有预置保护路径分别映射成各自源宿节点之间的逻辑链路，并且根据每条保护路径的跳数，路径上已经预置的带宽，以及新到达的业务请求的带宽确定每条逻辑链路的代价，然后采用传统的最短路径算法为新到达的业务请求建立一条最短保护路径。当网络发生故障时，失效的业务则被倒换到预先构造好的预置保护路径上，实现快速的保护恢复。本发明为动态的业务提供100％的保护恢复，其保护恢复速度接近1+1专用路径保护方法，而其网络资源利用率则接近共享路径保护方法。
文档编号H04L1/22GK1921409SQ20061002939
公开日2007年2月28日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者许田, 曹庄琪, 沈启舜, 祝国龙, 朱琨 申请人:上海交通大学