Wdm网状网络中的保护共享的方法

专利名称：Wdm网状网络中的保护共享的方法
技术领域：
本发明涉及通信网络，并且更具体地涉及比如在大型波分复用(WDM)网状网络中 确定保护资源共享机会。
背景技术：
光传输网络如今正越来越多地被设计、部署以及配置为具有共享路径保护的网状 网络。基于网络中单个节点或链路发生故障的假设，典型的网状网络设计包括路径保护。在 已知链路断开或发生故障的概率很低的情形下，所述假设针对高可用性节点是合理的。然 而，这样的设计假设可能不适当地导致这样的可能性，即故障不是独立的随机事件，比如突 变情形或预谋的和协作的攻击，其可能涉及发生在极短的时间段的多个故障。因此，国防和 民间机构需要有能抵御多重故障的具有鲁棒性的高速骨干陆线网络。然而，设计对于多重 故障具有鲁棒性的多服务网络的主要挑战之一是，以容量或成本有效的方式提供所需要的 冗余。因此，容量共享在网络设计和配置的上下文中是需要的，使得对于支持路径的需求流 (即需求)而言必要的资源在链路或节点发生故障时仍然能满足需求。特别令人感兴趣的 是在大型波分复用(WDM)网状网络内的容量共享。共享保护的方法之一是针对每个光学资源的需求流寻找源节点和目的地节点之 间的两条节点不相交的光路(即一条为主路径，一条为备用或保护路径)。这种不相交的 路径具有不需要故障隔离的优势，从而与其他方法相比有助于提供更快的恢复。在使用节 点不相交路径针对单个节点或链路故障规划和/或配置保护容量时，两项需求可以共享保 护容量，倘若该两项需求的主路径是节点不相交的以及底层图形拓扑允许备用路径的链路 相交。该设计基于这样的假设这样的一种故障在网络的任何地方发生后，其余的资源需求 预计不具有保护，因此丧失从单一的故障恢复的保证(即其余的资源需求从受1重保护“降 级”至无保护)。否则，如果在仅直接影响每个资源需求的一次故障后该需求必须是可恢复 的，则恢复带宽必须是专用的。由于主路径是不相交的，因此没有单一的故障会同时影响两 项需求，又由于在网络中的任何一次故障后，无需对第二项需求进行任何保护，因此该两项 需求可以共享保护带宽。共享的保护的另一种方法是，使发生故障的主路径的带宽对于其他需求的修复是 可用的。这被称为主重用或残余释放；具体而言，被故障所影响的一项需求的主路径容量被 释放以供其他需求重用于恢复。主重用的一个缺点是这种重用可能妨碍复原(即，一旦对 原始的主路径的修复完成，发生故障的需求就恢复到该原始的主路径)。然而，由于实施复 原的控制平面的复杂性，使用共享的网状路径保护的网络或允许或限制主重用，但通常不 实现复原。

发明内容
与现有技术相关的各种缺陷被本发明的方法和系统解决，所述方法和系统用于比 如在采用受多重保护的光学资源需求的大型波分复用(WDM)网状网络内标识和可选地管 理保护资源共享机会。在一种实施方式中，用于在网状网络内分配保护容量的方法包括如 下步骤标识与所述网状网络内多个受保护的光路中的每个相关联的主容量和保护容量； 为每个可能的k_元故障确定相应的保护容量用于从k_元故障中恢复；根据多个保护共享 机制中的每个确定保护容量共享机会；和响应于所确定的保护共享机会，调整保护容量的 分配。其它实施方式包括用于使用k_级保护和备用容量共享确定网状网络内所需的备 用容量的方法和系统。在一种实施方式中，分配保护容量的方法通过如下方式得以实施对 于网状网络的每条受保护的光路，针对多条故障路径中的每条确定备用路径容量；和将故 障路径的一个或多个链路指派到其他光路。然后，指示总备用容量的数据被存储用于例如 保护管理机制。


通过结合附图考虑如下详细描述，可容易理解各种实施方式，其中图1描绘了根据本文所述的不同的实施方式的网状网络的高级框图；图2描绘了根据一种实施方式的方法的流程图；图3描绘了根据实施方式的容量共享确定方法的流程图；图4描绘了适合在图3的容量共享确定方法中使用的预处理方法的流程图；和图5描绘了适合在图3的容量共享确定方法中使用的故障处理方法的流程图。为了便于理解，在可能的情形下，使用了相同的参考标号，以指定各图共同的相同 单元。各种实施方式的其他的方面、特征以及益处将从下面的详细描述、所附的权利要 求书和附图变得更为明显。
具体实施例方式各种实施方式提供适于通过共享通信网络(如大型波分复用(WDM)网状网络)内 的保护容量来改善通信网络的弹性的管理方法。具体来说，各种实施方式分配和/或重新 分配这种网络内的保护容量来提供增强的网络整体性能，改善从链路或节点故障的恢复， 并提高客户对网络性能的满意度。各种实施方式采用一种或多种共享方法，所述共享方法基于例如光传输网络的路 径保护模式单独或组合地提供有效的保护容量共享。各种实施方式的方法可在如下上下文 中被采用网络设计工具、在线(或脱机)配置系统，或者更一般地说，获益于确定可用的保 护容量共享机会的管理机制。在配置系统中，共享结果被传递到网络管理和控制系统用于 例如当多个备用路径可用时所使用的备用路径的次序。在一种实施方式中，分配保护容量的方法通过如下方式得以实施对于所述网状 网络的每条受保护的光路，针对多条故障路径中的每条确定备用路径容量；将故障路径的一个或多个链路指派到其他光路；和存储指示总备用容量的数据供保护管理机制使用。图1描绘了根据本文所述的不同的实施方式的网状网络的高级框图。具体地，图 1的网状网络100包括多个互连的节点110和网络管理器120。本领域的技术人员可以理 解，图1的网络100仅是示例性的。不同的实施方式可能包括不同的网络拓扑和/或具有 不同数量节点的网络。网络可能是多层的网络和/或多服务网络。节点110中的每个连接到(链接到)某些数量的其他节点。具体地，链接到任何 特定节点的节点间链路的数量应该足够大，以支持受k重保护的需求，其中“k”是预选的整 数。也就是说，如果节点包括在需要承受单个链路故障(k= 1)的路径中，则此节点必须具 有到两个额外的节点的链路(即到两个目的地节点的链路，以及从源节点开始的链路)。如 果节点包括在需要承受两个链路故障(k = 2)的路径中，则此节点必须具有到三个额外的 节点的链路(即到三个目的地节点的链路，以及从源节点开始的链路)。网络管理器120被描绘成从远程位置管理整个网络100。然而，本领域的技术人员 可以理解网络管理器120可以可操作地耦合到一个或多个节点。此外，多个网络管理器可 能分布在整个网络以形成协作分布式网络管理器。网络管理器120包括具有例如输入/输出(I/O)接口、数据处理器和存储器的计 算系统。根据本发明实施方式的方法可以由软件的指令实现，其中所述软件以计算机可执 行的形式存储在存储器中和/或由处理器执行。各不同的实施方式也可能作为计算机程序产品实施，其中计算机可执行的指令当 由计算机处理时调整计算机的操作使得本文描述的方法得以实施。用于调用方法的指令可 以存储在固定或可移动的数字数据存储介质中、通过信号承载介质如广播介质上的数字数 据流传输、和/或存储在数字计算设备内的工作存储器中。在此，管理方法适于在各种类型的网状网络光学(例如，波分复用WDM)传输网络 内使用。所述网络可为用户支持多种服务类型，例如，不同的服务质量(QoS)类别。每种服 务都有其自身的保护等级。在本文，设计为容许k个服务故障的服务类型被称作为受k重 保护的。所述故障可能是节点故障和/或链路故障。网状网络可以在其节点之间提供受k 重保护的服务，其中，k值依据节点的不同而变化。各种实施方式提供设计保护方案的方法， 所述保护方案为每个服务提供预选的保护级别。服务被在服务端节点之间的传输层波长电路(端到端的光路)包含或提供。每个 波长电路或者是专用于在源和目的地节点之间提供波长服务或者包含聚合在一起的子波 长业务。在前一种情形下，波长服务将占据整个波长，因此波长电路的保护等级是相关联的 波长服务的保护等级。在后一种情形下，波长电路在聚合和/或终端设备之间传输子波长 业务。当子波长业务聚合到波长电路中时，子速率业务可以在相同的保护等级或是保护等 级的异型混合。在任一情形下，波长电路的保护等级被指定为该电路中最高子速率保护等 级。两个节点之间的波长电路保护等级要求构成需求。保护等级的所有需求的集合构成保 护层。针对适当数量的光学传输故障保护保护层的所有业务。在不同的实施方式中，在 光学传输层通过使用端到端的波长电路提供这种保护，所述波长电路通过节点不相交的路 径实现了路径保护。术语“节点不相交性”是指中间节点，不一定是波长电路的终止节点。 该实施方式在自由度为k或更大值的节点间为受k重保护的需求提供快速多重故障保护。就所有可能的保护模式(路径保护、本地绕道等)而言，受k重保护的需求为可恢复的充分 条件是，在网络拓扑于中终止节点之间存在k+Ι条节点不相交路径。任何受k重保护的服 务假定为可k重保护的，即在终止节点之间存在必要数量的节点不相交路径。在本发明的一种实施方式中，带宽要求是通过首先规划多重保护拓扑(或访问对 多重保护拓扑的规划)，然后确定容量削减来确定的，其中确定容量削减是通过在所需的保 护容量中寻求共享机会实现的。因此，若针对每个需求的一组主路径和保护路径已给定，则针对各需求和它们的 保护级别，当考虑所有可能的故障情形时，所需的保护容量可以通过标识哪些容量可以供 共享而确定。本发明基于运用各种可选择的保护容量共享方法实施上述确定。图2描绘了根据一种实施方式的方法的流程图。图2的方法200是在图3-图5 进一步讨论的方法的高级表示。具体来说，图2的方法200在步骤205开始，在此网状网络中的每条光路的主容量 被标识。这种标识使用(参见框207)对于网络设计或管理系统为可用的服务连接性、业务 矩阵信息或其他信息。在步骤210，网状网络中的每条光路的保护容量被标识。在可选的 步骤215，支持多条光路的保护路径被标识。在步骤220，计算与网状网络内多个k重故障 组合中的每个组合相关联的保护容量。也就是说，假设k = 3，标识涉及三个单元或链路的 多个故障组合的每个组合，如在下文详细讨论的。可选地，所有可能的k重故障组合都被标 识。步骤205-220执行以确定对于针对任何一个k重故障组合实现所有光路或需求的持续 操作而言必要的总保护容量(不含共享)。在步骤225，与多个保护共享机制中的每个相关联的机会被确定。参见框223，针 对网络管理条件和/或约束或其他条件如顾客的要求、服务要求等等做出所述确定。正如 下文所述，存在大量的可被采用的保护共享机制。选择特定的机制由处理限制、管理条件/ 约束(例如，拓扑、管理系统、网络单元/链路同质性或异质性等)、服务条件/约束(例如， 分层的服务、保证的服务级别等)以及其他因素驱动。在步骤230，响应于步骤225中标识的机会，网络的主容量和/或保护容量的分配 被调整。在不同的实施方式中，调用迭代的处理为每种故障的情形确定多个可能的共享机 会，使得“最佳”的网络配置可以通过调整网络内的主容量和/或保护容量的分配来实现。 此配置受多种因素影响，正如将在本文所述的。为实现保护容量共享，需要满足以下两个条件(1)拓扑要求，其中针对相关的需 求，有节点不相交的路径用于主和备用波长电路是可能的；以及(2)至少一些备用/保护 路径相交。在针对两项需求中每项的一条或多条工作路径给定所有可能的故障情形的情况 下，具有拓扑结构上合适的路径的两项需求可以共享，如果不需要同样的保护带宽的话。当 两项需求的路径在拓扑结构上不相交时，故障情形不相交性可发生。当备用路径不相交时， 保护共享通过保护层降级而实现；即需求的保护等级(由网络范围内的传输波长电路必须 能够承受的故障数目定义，无论它们是否直接影响到需求的工作路径)针对每一故障降低 一次。将整个网络的故障包括在故障计数器创建了如下故障，该故障对于具有交叉备用路 径的需求是不相交的，从而实现保护容量共享。因此，受k重保护的波长电路必须针对网络 中的k重传输节点和链路故障的任何组合受到保护。保护容量共享的机制
本实施方式的方法利用若干保护共享机制中的一种或多种，使得针对需求流(例 如，支持路径的特定的WDM光路)的主和/或辅助保护路径的使用以能提高整体网络性能 的方式被调整。这些保护容量共享机制中的每个都以特定的方式提供保护资源的共享。针对各需求(需求流)和它们的保护等级，当考虑所有可能的故障情形时，通过标 识可供共享的保护容量(和不能供共享的保护容量)，各种实施方式确定网络所需的保护 容量。以这种方式，网络运营商可以选择单独地或组合地应用不同的保护容量共享机制，以 采用节点不相交路径保护在多服务网络中提供多重故障保护。一种实施方式依层结构定义网络。例如，一种层结构根据终止于节点的保证带宽 (GB)业务的量划分各节点。在此实施方式中，第一层包括那些终止相当多GB业务的节点， 第二层包括终止中间量的GB业务的节点，第三层包括终止相当少GB业务的节点，依此类 推。本发明人还考虑到了其他的层结构，包括基于相对业务等级或优先级的层，例如保证带 宽(GB)业务、网际协议(IP)点对点需求流、波长服务(WS)如多波长服务点对点需求流、最 大努力到子速率IP (best effort to subrate IP)点对点需求流等。通常情形下，层依优 先级级别、业务类型等定义。保护共享机制可包括名义共享、保护释放、分层共享、非分层共享、工作重用和/ 或故障切换次序(FOO)。根据不同的实施方式，一个或多个保护共享机制可以被选择以被包 括在保护共享方法内。所述选择是根据客户、管理和/或服务的标准做出的。这些保护共 享机制定义如下(1)名义共享_由于在定义的保护层内保护等级降级所致的共享保护容量，其中 故障只影响在该层的需求(层内降级)。也就是说，响应于支持特定需求流的资源的故障， 仅有支持同一保护等级的需求流的保护容量受影响(例如，针对同一保护等级的其他需 求，保护路径递减/降级)。(2)保护释放或保护要求释放是释放在一层中的未使用的保护容量，用于或分配 给与一个或多个更高的保护层相关联的需求。保护释放在导致保护损失的网络范围内的故 障发生后实施，所述保护损失导致对较高层的不充分的保护(层间降级)。也就是说，响应 于支持更高保护等级的需求流的资源的故障，支持更低保护等级的需求流的保护容量受到 影响(例如，针对更低保护等级的其他需求，保护路径递减/降级)。以这种方式，对更高保 护等级或层的保护容量被保持得尽可能地长。(3)分层或经分层的共享是限于单个的保护层的保护容量共享(也就是说，没有 保护容量的层间共享)。经分层的共享包括保护容量用于个别层的专用性。名义共享可以 使用分层共享模式或是非分层共享模式来实现。(4)非分层共享是多个保护层间的保护容量共享(即，保护容量的层间共享)。在 非分层方案中，名义共享涉及发生在分层情况下的保护容量共享以及可能发生的任何跨层 共享。应当指出，保护释放只能在非分层共享方案中采用。(5)工作重用是指一个需求的故障工作路径的带宽对于其他需求的恢复可用。也 就是说，当前工作路径(原始主路径或任何激活的备用路径)的保护容量被释放供其他需 求重用来恢复保护容量。工作重用可被应用于分层或非分层的保护共享方案中以及单层或 多层情况下。工作重用有两种特殊情况；即主重用(其中故障工作路径是原始主路径)，以 及备用重用(其中故障工作路径是当前正在由受到故障影响的需求使用的备用路径)。备
8用重用仅适用于受k重保护的需求，其中k> 1。备用重用不妨碍紧接着的复原，因为仅有 非主带宽被释放用于重用。(6)故障切换次序(FOO)-对于受多重保护的需求，其是这样的次序，其中多个备 用被激活以恢复当每个故障发生时的需求。故障切换次序可以是静态的或动态的。在静态 的情况下，FOO针对所有故障情形被预先指派和预先确定。在动态情况下，FOO可以在网络 运行期间从原始的(静态的)排序被修改。上述保护共享机制考虑了保护级别的变化，比如降级到较低的保护级别。如上所 述，在本文中，两种类型的降级应被考虑；即层内降级和层间降级。当存在多个保护层时，可 以可选地考虑基于分层的容量共享。可选地考虑工作重用，其中故障所影响的需求可由其他需求重用于恢复。应用工 作重用的一种考虑是，是否使用复原。一旦完成对工作路径的修复，需求复原就将运行于备 用路径(之一)之上的服务恢复到其在故障之前的工作路径(之一)。当所有受影响的需 求已经复原时，就实现了网络复原。可以看出，在受多重保护的环境中可能存在多种程度的 网络复原，因为可能存在某些需求可以复原到的一条以上的工作路径，或并非备用路径上 的所有需求都复原。一种特殊情况是完全的网络复原，即网络复原回到每个受保护的需求 的原始的主路径。在考虑完全的网络复原时，工作重用有两种特殊情况。当受影响的工作路径是原 始主路径时，称之为主重用(残余释放)。主重用可能排除复原(也就是说紧接在修复完成 后；然而，如果利用主带宽的被恢复的需求被依次复原到其原始的主路径，则网络可以被复 原，即网络的恢复状态必须是“解除到”其故障前的状态)。备用重用是任何(原始)的备 用路径容量的释放，所述备用路径是受故障影响的需求的当前工作路径，释放的容量被其 他需求重用于恢复。备用重用仅适用于受k重保护的需求，其中k>l。备用重用不妨碍紧 接着的复原，因为仅有非主带宽被释放用于重用。对于多重故障保护，另一考虑是多个备用被激活的次序。对于多重保护需求，故障 切换次序(FOO)是这样的次序，其中(不受影响的)备用用于恢复当多重故障发生时的需 求。故障切换次序可以是静态的或动态的。在静态的情况下，FOO针对所有故障情形被预 先指派和确定。在动态情况下，FOO可以在特定的故障情形下从原始的(静态的)排序被 修改。在大多数情况下，这些共享策略可以不同的方式设定以创建总容量共享方案。经 组合的特定的保护共享机制和策略将取决于运营商的偏好、管理要求、服务要求和/或预 期网络的性能目标。各种机制的应用的考虑在大多数情况下，这些共享策略可以不同的方式设定以创建总容量共享方案。哪 些策略可被组合成方案将取决于运营商的偏好和预期网络的性能目标。例如，与动态FOO 相比，静态FOO很可能导致更快的恢复时间，这是由于在静态情况下简化的操作和协议，因 为不需要确定备用路径是否可用或是最好的。然而，与静态FOO相比，动态FOO通常可能是 更容量有效的，因为在最不利的情况下，动态排序会默认为是最佳静态排序。复原背后的理由是，以前的工作路径(比如，原始的主路径)可能是优选的，例如， 可能是由于更好的延迟特性，或者说它们可能代表从中规划和理解新的发展的网络“基本”状态。在这种情况下，只应采用备用重用。然而，复原方案实施起来可能存在复杂性，例如 由于复原同步导致的控制平面的复杂性。当复原未被应用时，可利用充分的工作重用以提
高共享容量效率。另一考虑是，是采用分层还是非分层的方案。非分层方案一般会提供更高的容量 效率，如果没有除在共享机会中受到较少约束之外的其他原因的话。然而，分层方案比非分 层方案更加有操作简便的潜力。例如，在路径和共享容量确定以后，分层方案的一种操作方 法是将每一层叠加到较低层顶上。实际上，每个层是在其自己的专用带宽内的其自身的保 护子网络。相对于那些必须兼顾所有层的协议和控制而言，操作的简单性源于专用于一层 的协议和控制。分层方案的降低了的操作复杂性可能弥补其增加的容量要求的费用。本发明实施方式的实现在系统中实现上述思想和共享方法，以基于这些思想来标识共享机会以及在给定 网络拓扑、保护等级中的需求集合和它们的主路径和备用路径的情况下减少容量要求。该 实现可被脱机使用，作为网络规划和设计系统的一部分或作为网络配置框架的一部分，或 在线使用，作为在线配置系统的一部分。下面的描述是针对k = 3保护等级和所有可能的故障情形的示例性的实施方式 的，所述故障情形中最多有三处故障，所述故障涉及最多一个节点故障。此外，采用静态故 障切换排序。图3描绘了根据本发明的实施方式的容量共享确定方法的流程图，其描绘了针对 链路和节点故障情形的最多3级的保护，其中最多一个节点发生故障。图3的容量共享确 定方法300被描绘成包括准备迭代方法300-A和迭代性确定方法300-B。准备迭代方法300-A利用两类的输入信息。第一输入信息301以节点和链路的形 式指定网络拓扑。第二输入信息302指定D光路需求的路径(依据节点跳数)。存在三类 光路需求对于k= 1，2和3，受k重保护的需求有k+Ι条不相交的路径。每条光路假定有 一个波长或λ的带宽。此外，对于每个需求，allowecLfailures (容许故障)变量设置为 等于保护等级k(例如1，2，3等)。在步骤301收到拓扑信息和在步骤302收到路径信息后，在步骤303，执行主和备 用链路容量矢量的初始化。在可选的步骤304，调用预处理试探法以确定主路径和备用路径次序。示例性的预 处理试探法将在下面对照图3作更详细地描述。应该指出的是，步骤303和304的次序可 能颠倒。预处理试探法用来确定光路需求的路径故障切换次序(即，当网络中发生多重故 障时，与光路相关联的路径被尝试的次序)。在试探法执行结束时，每条光路将具有与之相 关联的被指派的主路径和已排序的备用路径。如果不调用预处理试探法(即跳过步骤304)，则路径的故障切换次序默认为通过 输入的信息提供的次序。在一种实施方式中，输入的备用次序与路径长度相关，因此，最短 路径被认为是主路径。其他的变化对本领域的技术人员是已知的。一旦备用次序建立，则在步骤305，从主路径确定主链路容量仏，其中￡p是矢量，其 分量是网络中的每个链路的波长的主容量。在下面，容量以矢量表示，矢量的项对应于网络 链路。本文讨论的在不同的矢量上进行的所有操作包括矢量运算。备用链路容量￡采用迭代确定方法300-B迭代地确定(即步骤310-375)。具体来说，正如在步骤310指出的，考虑四类已排序三元故障；链路_链路_链路(L-L-L)，链 路_链路_节点(L-L-N)，链路-节点-链路(L-N-L)和节点-链路-链路(N-L-L)。正 如步骤315-320说明的，对于每类故障，所有可能的故障情况被迭代地处理。例如，对于链 路-链路-链路(L-L-L)情况，考虑三种顺序链路故障的所有的组合。对于每次迭代(故 障组合)，计算独立的备用容量&。由于三元故障情形是相互独立的，所以在每次迭代结束 时，通过逐分量求G与Q的最大值来更新总容量G，即设& = max (Ci, CbJ。在每次迭代开始时，在步骤325将运行容量初始化为Q = O0每一次迭代包括使 例如三个单元顺序地失效。固有的假设是，对一项故障的处理在下一项故障发生之前完成， 使得不必考虑竞争情况。在步骤330，第一单元发生故障，在步骤335使用进程故障(ProCeSS_Failure)例 程计算从该故障恢复所需的容量^。示例性的进程故障例程将在下面参考图5更详细地讨 论。然后，使用Q =仏+仏更新运行容量。在步骤340，确定是否应考虑第二故障。具体而言，相同的单元不会再次失效。此 外，第二单元的故障将不被考虑，如果该单元已经处于故障状态的话。例如，如果第一单元 故障对应于节点，则所有传入的链路就会已经处于故障状态。如果第二单元以前已经被失 效或处于故障状态，则该方法前进到步骤355。如果第二单元尚未处于故障状态，那么在步 骤345使它失效，方法300继续到步骤350，其中使用进程故障(ProCesS_Failure)例程计 算从该故障恢复所需的容量&，使用& = Cb+Cf更新运行容量。在步骤355，确定是否应考虑第三故障(参见以上的第二故障考虑)。如果第三单 元以前已经被失效或处于故障状态，则该方法前进到步骤370。如果第三单元尚未处于故 障状态，那么在步骤360使它失效，方法300继续到步骤365，其中使用进程故障(Process Failure)例程计算从该故障恢复所需的容量^，使用￡b = Cb+Cf更新运行容量。处理三项故障后，接着在步骤370，通过逐分量求￡与￡b的最大值来更新总备用容 量α C = cmax (C, Cb)(即设& = max (Ci, CbJ)，其中&代表被处理的三元故障情形所需的 备用容量。应当指出，三元故障情形是相互独立的。然后，方法300继续到步骤320开始处 理下一个三元故障。但是，如果所有四类已排序的三元故障情形已通过步骤320-370被迭 代，则在步骤375方法300报告(即存储在存储器中，作为参量或解返回到配置系统，等等) 总共所需的备用容量G、主容量g和总共必要的容量这作为对针对需求的路径的故 障切换次序的可用性的补充，构成了需求集合的完整配置，。图4描绘了适合在图3的容量共享确定方法中使用的预处理方法的流程图。具体 来说，图3描绘了适用于执行图3的方法300的步骤304的预处理方法或试探法。图4的预处理试探法400为光路确定主路径和备用路径次序。其具体实现为查看 每条光路并向网络添加所有其定义的路径和设想的容量。在网络中创建较小的最大链路容 量的光路被较早添加，这种试探法决定了它们的次序。在步骤405，对于设想的网络，将运行容量初始化为^ = O0在步骤410，第一或下一感兴趣的路径d被选择用于处理，其中受k重保护的 d e D，并定义有k+Ι条路径。也就是说，对于每条受k重保护的光路d e D，定义有k+Ι条 路径。试探法400检查这些k+Ι条路径中的每条(通过顶级路径变量ρ来实现，该变量ρ 在步骤415被初始地设为等于1)，这是通过单独将其添加到网络并创建设想的经更新的容量f (步骤420-435)来完成的。对于每组经更新的链路容量(步骤'20)，确定最大链路容量 max {C' } EmaxiICi' }(步骤425)。具体来说，产生最小max {￡' }的路径被指定为主 路径，次小的被指定为第一备用路径，依此类推。如果有连结(tie)，则连结断路器(tie breaker)是最低的总容量sum{￡' } ^EiCi'。如果两个路径生成相同的max{￡' }，产 生较小的sum{￡' }的路径被排序在另一个的前面。本程序对光路d的所有k+Ι条路径排 序，f现在包含了 d的所有k+Ι条路径的增加的容量。一旦针对光路d的主路径和备用路 径次序被确定，就使用^ = Cr+C'更新设想网络的运行容量(步骤435)，试探法继续到下 一光路(步骤440，445)。因此，针对每条光路ρ重复步骤420-435直到试探法结束(步骤450)，所有光路具 有指定的主路径和备用路径次序，并且^被丢弃。图5描绘了适合在图3的容量共享确定方法中使用的故障处理方法的流程图。具 体来说，图5描绘了适合用于实施图3方法300的步骤335、350和/或365的进程故障方 法或试探法。进程故障(Pr0CeSS_Failure)功能处理给定单元的故障，这是通过如下方式来完 成的，即检查集合D中所有光路d、确定光路是否受该故障影响，如果受该故障影响，则改变 光路的状态并确定所需的容量。注意到，即使备用路径是预先定义的，也不认为备用容量被 使用了，直到故障导致光路切换到备用路径。在步骤505，从单元的故障恢复所需的容量被初始化为& = O0然后针对每条光 路d e D执行其余的迭代处理步骤(步骤510-560)。在步骤510，选择第一或下一光路d，在步骤515，确定被选的光路d是否已经处于 故障状态(例如，由于上个单元的故障)。如果被选的光路d已经处于故障状态，则方法500 返回到步骤510，在此下一光路d被选择用于处理。在步骤517，如果已启用可选的保护释放机制，则针对光路d的容许故障 (allowed_failures)计数器被递减1 (即网络中的任何故障使每个工作光路降级)，由于d 位于保护等级k，计数器初始值为k。如果未启用保护释放机制，则只有当另一受k重保护 的光路被确定为受该单元故障影响，光路d的容许故障计数器被递减1 (即仅在受k重保护 的等级内的故障会使受k重保护的光路降级)。在备用的实施方式中，较高的保护等级被赋予优惠待遇。因此，针对受1重保护 的光路的容许故障(alIowecLfailures)计数器将在针对受2重保护的光路的alloWed_ failures计数器之前递减，针对受2重保护的光路的allowecLfailures计数器本身将在针 对受3重保护的光路的alIowecLfailures计数器之前递减，依此类推。该实施方式旨在确 保为高度受保护的光路付费的客户比其他客户更容易从故障中恢复。在备用的实施方式中，较低的保护等级被赋予优惠待遇。因此，针对受3重保护 的光路的容许故障(alIowecLfailures)计数器将在针对受2重保护的光路的alloWed_ failures计数器之前递减，针对受2重保护的光路的allowecLfailures计数器本身将在针 对受1重保护的光路的alIowecLfailures计数器之前递减，依此类推。该实施方式旨在确 保所有客户可能平均地从故障恢复。在备用的实施方式中，针对光路d的al IowecLfai lures计数器仅在同一层内的网络故障的情况下递减。具体来说，在本发明的一种实施方式中，每条光路d与各自的服务层 相关联。服务层可以按照服务类型、地理区域、服务提供商等来定义。该实施方式旨在确保 在特定的层内的故障将主要影响在该层内的其他客户。举例来说，与特定的服务类型相关 联和/或在特定的地理区域内和/或与特定的服务提供商相关联的故障可能被约束于该服 务类型、地理区域和/或服务提供商。在步骤520，确定d的当前路径，即第ρ条路径是否被该单元的故障影响。如果没 有影响，则该方法500返回到步骤510，在此下一光路d被选择用于处理(即，对该光路不采 取行动)。如果d受该故障影响，可以考虑若干情况。在步骤525，如果可选的备用重用机制已启用，且光路d不在其原始的主路径上(ρ > 1)或者是在其原始的主路径上(P = 1)但可选的主重用机制被启用，则在步骤530源于 受影响的路径的容量被释放到容量池。因此，如果d发生了故障或由于单元的故障而被切换到备用路径从而被恢复，则 故障之前使用的容量被释放用于其他光路的恢复，假设选择了备用重用或主重用选项的 话。应该指出的是，如果主重用未作为选项被选择，则容量不能从主路径释放，因为，假定对 主路径的未来修复将导致光路d复原到其主路径。如果主重用或备用重用作为选项被选 择，则容量从任何路径状态包括主路径被释放。因此，在处理任何故障期间，可能有被释放 的容量可用于恢复。这种释放的容量将不会引发任何额外的容量需求。在备用的实施方式中，受k重保护的光路的第k项故障发生时，主链路和备用链路 二者均被释放。在另一实施方式中，为故障光路维持主链路预留。在又一实施方式中，为故 障光路维持主链路预留和一条备用链路预留。在步骤535，确定是否d具有所有其备用路径或者是否网络范围内故障的数量已 经超过了故障d被允许从中恢复的数量。如果其中任何一项成立的话，那么d是不可恢复 的，并且d被置于故障状态(步骤540)，所述方法继续到步骤510，在此下一光路d被选择 用于处理。否则，在步骤550，通过切换到d的后续的备用路径，d被恢复。应当指出，所述 后续的路径是按照由FOO规定的次序的下一正在运作的备用路径。此外，在550步骤，当d通过切换到后续的备用路径被恢复时，计算所需的新的容 量&+1，这是通过如下方式来完成的，即首先检查是否有任何释放的容量可用，然后添加任 何必要的容量到跨d的新备用路径的链路上。然后在步骤560，使用￡f = Cf+Cp+1来更新所 需的总容量。如果D中还有光路d可供选择，则所述方法500继续到步骤510，在此下一光 路d被选择用于处理。一旦完成对D中的所有光路d的处理，就在步骤570报告从给定单元的故障恢复 所需的总容量(即存储在存储器中，作为参量或解返回到配置系统等)。以上所描述的发明在三元故障情况上下文中给出。本领域的技术人员可以理解以 及由本发明的教导可知，根据本发明的方法可处理更多或更少的故障组合，以提供针对受 多重保护的光学需求的保护共享。根据本发明的一种实施方式的装置可能包括作为网络管理系统(匪S)或网元管 理系统(EMS)的一部分工作的计算机。该装置可与一个特定的网络单元或多个单元相关 联。本文讨论的功能可由该装置的一个实例或其多个实例充分提供。一般来说，任何计算 设备，无论是网络中的任何节点或网络单元之内还是之外，都可被采用来执行本文所述的
13方法。因此，在各种实施方式中，本文采用的处理方法均在与网状网络相关联的网络或网元 管理系统的上下文中实施。根据各种方法进行的确定被存储在与网络或网元管理器相关的 数字存储器或数字数据存储设备中。各实施方式可通过网元、网络管理系统或网元管理系 统内的计算机或其他的处理系统来实现。 尽管包含本发明启示的各种实施方式已在本文中被示出和详细描述，本领域的技 术人员可以设计出许多其他不同的、仍包含本发明启示的实施方式。
权利要求
1.一种用于在网状网络内分配保护容量的方法，包括标识与所述网状网络内多条受保护的光路中的每条相关联的主容量和保护容量；为多个k-元故障中的每个确定相应的保护容量用于从k-元故障中恢复；根据多个保护共享机制中的每个确定保护容量共享机会；和响应于所确定的保护共享机会，调整保护容量的分配。
2.根据权利要求1的方法，其中所述保护共享机制是根据管理约束和服务约束中的至 少一个而选择的。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括对于所述网状网络的每条受保护的光路，针对多条故障路径中的每条确定备用链路容量；将故障路径的一个或多个链路指派到其他光路；和存储指示总备用容量的数据。
4.根据权利要求2的方法，进一步包括为最多受k重保护的光路的集合D确定主链路容量辽；和存储指示所述主链路容量仏的数据。
5.根据权利要求3的方法，进一步包括调用预处理试探法以确定主路径和备用路径次序，所述预处理试探法运行以迭代地处 理最多受k重保护的光路的集合D内的每条光路d，来为每条光路d确定与最小的最大链路 容量相关联的各自的路径P。
6.根据权利要求4的方法，其中使用名义共享机制、保护释放机制、分层机制、非分层 机制、工作重用机制和故障切换排序机制中的至少一种，确定针对所述最多受k重保护的 光路的集合D内每条光路d的所述总备用链路容量。
7.根据权利要求3的方法，其中正在被处理的光路d与最初设为k的容许故障 allowed_failures计数器相关联，如果所述光路d的故障被确定为影响另一光路，则所述 容许故障allowed_failures计数器被递减。
8.根据权利要求7的方法，其中仅当所述受影响的光路属于同一保护层的成员时，所 述容许故障alIowecLfailures计数器被递减，其中所述保护层是依据服务类型、地理区域 和/或服务提供商而定义的。
9.一种网络管理系统(匪S)，包括用于执行指令的计算机，所述指令调整所述计算机 的操作以执行用于在网状网络中标识保护容量共享机会的方法，该方法包括通过处理针对最多受k重保护的光路的集合D内每条光路d的多个故障类型中的每 个，为受保护的光路的所述集合D内的每条光路d确定总备用链路容量，其中，与最多受k 重保护的光路的所述集合D内每条故障光路d相关联的链路容量被释放到可用的容量池； 以及存储指示总备用容量￡的数据。
10.一种网络管理系统(匪S)，包括用于执行指令的计算机，所述指令调整所述计算机 的操作以执行用于在网状网络内分配保护容量的方法，该方法包括标识与在所述网状网络内多条受保护的光路中的每条相关联的主容量和保护容量；为每个可能的k-元故障确定相应的保护容量用于从k-元故障中恢复；根据多个保护共享机制中的每个确定保护容量共享机会；和 响应于所确定的保护共享机会， 调整保护容量的分配。
全文摘要
一种用于比如在大型波分复用(WDM)网状网络中标识和可选地管理保护资源共享机会的方法和系统。
文档编号H04J14/02GK102007736SQ200980113342
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年4月18日
发明者A·A·阿克雅马克, G·W·阿特金森, R·纳加拉詹 申请人:阿尔卡特朗讯美国公司