专利名称：同步网络的路由优化方法和同步网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及同步网络的路由优化方法和同步网络系统，尤其涉及针对同步网络中 出现的同步孤岛进行路由优化。
背景技术：
通常，数字同步网络采用分布式多基准钟控制的组网方式。以省、自治区、直辖市 划分同步区，每个同步区分别设立区域性基准时钟，同步区内主从同步。数字同步网络节点 分为三级，具体的，一级节点采用一级基准时钟，二级节点采用二级节点时钟，三级节点采 用三级节点时钟。各级同步节点设置于处在同步基准分配网络中不同等级地位的通信楼 内。同步网络各级节点的职能在于，锁定跟踪同步基准信号，为下级同步节点以及本 节点所在通信楼内通信业务网元提供同步基准的分配。一般的，一级基准时钟分为全网基 准时钟(Primary Reference Clock, PRC)禾口区域基准时钟(Local Primary Reference, LPR)。同步供给单元可从其他同级或高一级节点的同步供给单元或基准时钟获得定时 基准。在建立全国基准时钟PRC到各同步区内UR所在局的主用和备用定时基准传输链路 时，原则上，LPR地面的主用定时基准从最近的PRC取得，其地面的备用定时基准可以从另 一较近的PRC取得，或从邻近的LPR取得。在同步区内建立LPR到各二级节点的同步供给 单元所在局的主用和备用定时基准传输链路时，二级节点的同步供给单元也可以从PRC直 接取得定时基准。在同步区内建立二级节点的同步供给单元到各三级节点的同步供给单元 所在局的主用和备用定时基准传输链路时，三级节点的同步供给单元也可以从UR直接取 得定时基准。关于同步网络的其他基本技术内容，本领域技术人员还可参考《数字同步网的规 划方法与组织原则》，中华人民共和国信息产业部，1999年7月13日发布、《电信网络运行监 督管理办法》，中华人民共和国工业和信息化部，2009年4月M日发布、以及《电力系统数 字同步网工程设计规范》，中华人民共和国国家发展和改革委员会，2007年7月20日发布。 上述这些出版物的全部内容都通过引用包括在这里作为参考。然而，在上述同步网络中会出现同步孤岛问题。所谓“同步孤岛”是指二级和三级 时钟节点或同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy, SDH)节点没有主时钟进入。图1是示意性地示出了在同步网络100中可能出现的同步孤岛的示意图。如图1 所示，同步网络100包括一级时钟节点110、二级时钟节点120、三级时钟节点121、以及SDH 节点130。这里，同步网络100所包括的节点数目并不局限于图1所示的节点数目。在图1 中，实线链路表示的是主用时钟链路200，而虚线链路表示的是备用时钟链路300。如图1所示，附图标记400表示的是主用路由故障，由此导致图1的虚线方框内的 所有二级时钟节点120、三级时钟节点121或SDH节点130都没有主时钟引入，从而虚线方 框构成了同步孤岛，并且虚线方框内的节点构成了同步孤岛节点。
相应地，可以通过将备用时钟链路改为主用时钟链路或迁入主用时钟线(时钟链 路)，或增加LPR，来实现针对同步网络孤岛的优化。针对同步网络中的同步孤岛的优化，当前主要有以下的解决方法。对于同步网络中的同步孤岛，对每个同步孤岛的根节点查找邻居节点，记录邻居 节点数，并对每个邻居节点进行评估。然后，从邻居节点数最多的孤岛根节点最先优化。从 评估结果最优的邻居节点处向该根节点引入主时钟链路，若出现错误，则再考虑其它的邻 居节点。对每个孤岛根节点依次进行同样的如上处理。上述解决方案不可避免地存在如下缺陷第一，先评估后进行路由更改(例如，引 入主时钟链路)再检测错误，这样做有可能出现需要反复进行路由更改的情况，占用时间 和空间资源。第二，当同步孤岛没有邻居节点时，则无法对其进行优化。因此，该方案是不 完备的同步孤岛优化方案。因此，迫切需要提供一种针对同步网络中出现的同步孤岛的路由优化方法，以便 有效地解决如上所述的同步网络中存在的同步孤岛问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种同步网络的路由优化方法和同步网络 系统，从而能够有效地解决同步网络中出现的同步孤岛问题。根据本发明的第一方面，提供了一种同步网络的路由优化方法，用于解决同步网 络中出现的同步孤岛，所述同步孤岛包括没有引入主时钟信号的二、三级时钟节点或同步 数字体系节点，即SDH节点。所述路由优化方法包括下列步骤步骤A.对同步网络拓扑进 行备份，得到同步网络拓扑副本；步骤B.在后台对同步网络拓扑副本中的所有节点进行同 步孤岛检测；步骤C.对于检测得到的同步孤岛执行试探性优化，判断各优化方案是否导致 同步错误，并放弃错误的优化方案而记录正确的优化方案；以及步骤D.对于所有的正确优 化方案进行评估以得到最优的优化方案，并按照该最优的优化方案在前台对于同步网络拓 扑进行实际的优化。在上述的路由优化方法，所述步骤B进一步包括步骤B-1.遍历查找同步网络拓 扑副本中的所有孤岛节点；步骤B-2.回溯各孤岛节点的根节点；以及步骤B-3.对所述孤 岛根节点进行记录，其中，从孤岛节点进行主用时钟链路遍历，遍历过的每个节点都是孤岛 节点。在上述的路由优化方法，所述步骤C进一步包括步骤C-1.对于各孤岛根节点，查 找各孤岛根节点的非孤岛邻居节点，并保存所有的非孤岛邻居节点；步骤C-2.遍历所保存 的非孤岛邻居节点，对于各非孤岛邻居节点试探性地将备用时钟链路更改为主用时钟链路 或直接地引入主用时钟链路，判断路由更改是否会导致同步错误，对于不会导致同步错误 的路由更改，标记为可用路由，并将可用路由记录在表格中；以及步骤C-3.在遍历完所保 存的非孤岛邻居节点之后，查找可用路由记录，如果不存在可由路由记录，则在待优化的孤 岛根节点处追加区域基准时钟LPR。在上述的路由优化方法，所述步骤C-2进一步包括判断是否出现同步环、时钟倒 挂、或链路长度不符合要求的情形，如果出现了所述三种情形之一，则判断路由更改导致同
步错误。
在上述的路由优化方法，所述步骤D进一步包括利用等式result = Distance*MNode_num*Clockrank对于所有的正确优化方案进行评估,其中，Distance是邻 居节点与孤岛根节点的距离，MNode_num是邻居节点时钟源与孤岛根节点之间的中继节点 数目，而Clockrank是邻居节点时钟源等级。在上述的路由优化方法，优先选择评估结果result值小的优化方案作为最优的 优化方案。在上述的路由优化方法，所述步骤C-I进一步包括根据孤岛根节点非孤岛邻居 节点的数目，递减顺序地对所述孤岛根节点进行排序，并优选处理排序在先的孤岛根节点。在上述的路由优化方法，在步骤B-3之后还包括从所述孤岛根节点向下进行主 用时钟链路遍历，并将遍历得到的节点作出记录。根据本发明的第二方面，还提供了一种同步网络系统，所述同步网络包括业务节 点、时钟节点、主用链路、以及备用链路，并且根据上述路由优化方法对于所述同步网络系 统的路由进行优化操作。在上述同步网络系统中，所述同步网络是电力系统数字同步网络或电信系统同步 网络。本发明实施例采取了先评估，再做实际优化的方案，对每一种可能的孤岛优化路 由更改，先在后台进行测错和评估，再在前台进行实际操作(路由优化)。确保对前台网络 拓扑进行优化时可实现“一步到位”。对于不能进行路由更改的同步孤岛，可采用直接增加LPR的方式，从而保证在同 步网络中可有效地消除所有同步孤岛。相应地，本发明实施例从各个方面综合考虑了同步网络孤岛的优化。第一，采用了 多种方法进行同步网络孤岛优化，保证了优化后同步网络中没有孤岛；第二，在优化过程中 同步进行后台检测，避免优化时路由更改引起同步网络的其他错误，保证了同步的正确性； 第三，对所有可选优化方案进行总体评估，选取最优方案，保证了最终实际解决方案经济、 合理、且正确。当结合所附的附图阅读下面的具体实施方式
时，可以对本发明的其他目的和进一 步的特征获得清楚的理解。
图1是示意性地示出了在同步网络中可能出现的同步孤岛的示意图；图2是示出了根据本发明实施例的同步网络的路由优化方法的总体流程图；图3是示出了根据本发明实施例的同步孤岛的检测方法的流程图；图4是示出了根据本发明实施例的同步孤岛的优化方法的流程图；图5是关于路由更改的评估结果的表格记录的示意图；以及图6是示出了根据本发明实施例的后台检测过程的示意流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明进行详细描述。
同步网络的总体路由优化方法图2示出了根据本发明实施例的同步网络的路由优化方法的总体流程图。如图2所示，首先，在前台对同步网络拓扑进行备份，从而获得一个或多个同步网 络拓扑的副本(步骤S201)。这里，本发明并未对副本的数目作出任何的限制。之后，在后台对同步网络拓扑副本中的所有节点进行同步孤岛检测(步骤S202)。 通常，采用深度遍历或广度遍历方式完成对同步孤岛的检测，但本发明并不以此为限。之后，对于检测得到的同步孤岛执行试探性优化，判断各优化方案是否会导致同 步错误，并放弃错误的优化方案而相应地记录正确的优化方案(步骤S203)。关于试探性优 化和对于路由更改是否引起同步错误的后台检测将会在下面具体说明。最后，对于所有的正确优化方案进行评估以得到最优的优化方案，并按照该最优 的优化方案在前台对于同步网络拓扑进行实际的优化(步骤S204)。同样，对于优化方案的 评估将会在下面详细说明。通过上述方法，本发明的实施例可以先对同步网络拓扑备份(副本)进行同步孤 岛检测，对检测后的结果进行记录并准备优化。进而，优化采用先对网络拓扑进行备份，在 后台对备份拓扑进行试探性优化，并对所有优化方案进行评估后，选取最优方案在前台进 行优化。这里，本领域技术人员可以理解的是，上面提及的前台和后台都是相对的概念，而 本发明并不以此为限。下面，将会参考附图详细地说明同步孤岛检测方法和同步孤岛优化方法的详细流程。同步孤岛的检测图3是示出了根据本发明实施例的同步孤岛的检测方法的流程图。参考图3，详细地说明该检测方法的具体流程。如图3所示，首先，遍历同步网络拓扑副本中的所有节点(步骤S301)。这里，遍历 方法包括深度遍历和广度遍历，可选的，在实现查找到所有节点的前提下，还可采用其他公 知的搜索方法。之后，判断该节点是否为一级时钟节点(步骤S302)，如果是一级时钟节点，则返 回步骤S301。如果不是一级时钟节点，则前进至步骤S303继续处理。之后，判断该节点的主时钟是否为空并且该节点未被遍历过(步骤S303)，如果判 断结果为假，则返回步骤S301。如果判断结果为真，则前进至步骤S304继续处理。之后，发现同步孤岛，并回溯各孤岛节点的根节点(步骤S304)。这里，回溯各孤岛 节点的根节点的目的在于，从孤岛节点出发进行例如主用时钟链路遍历，遍历经过的所有 节点都是孤岛节点。之后，对各该孤岛根节点进行记录(步骤S305)，并结束处理。例如，可采用队列 (FIFO，先入先出)记录各孤岛根节点。可选的，还可采用其他方式记录各孤岛根节点，例 如，堆栈方式。可选的，在发现孤岛节点，并回溯找到孤岛根节点之后，还继续从根节点从上向 下进行主用时钟链路遍历(步骤S306)，并相应地通过例如表格记录各孤岛节点(步骤 S307)，以备同步网络中其他操作使用。
接下来，将会参考图4，详细地说明根据本发明实施例的同步孤岛的优化方法。同步孤岛的优化在检测出整个同步网络拓扑中所有的同步孤岛之后，需要依次对各个同步孤岛执 行同步孤岛优化。具体的，对于所有待优化的同步孤岛，需要先考量对于它们的优化次序， 即从哪一个同步孤岛开始优化最有效率。另外，对于同一个具有多种优化方案的同步孤岛， 也需要对于每种方案执行评估。图4是示出了根据本发明实施例的同步孤岛的优化方法的流程图。参考图4，详细地说明该优化方法的具体流程。首先，通过上述同步网络孤岛检测获得一个或多个孤岛根节点，即待优化的同步 孤岛节点。在步骤S401中，将每个孤岛根节点的非孤岛邻居节点加入相应的链表，即此处将 该链表命名为nbrlist。这里，存储邻居节点的方式并不局限于链表，还可采用例如堆栈、队列等。优选地，在获取nbrlist链表之后，按照孤岛根节点周围非孤岛节点数目多少从 大到小排序(步骤S401a)，并且选取孤岛根节点周围非孤岛数目最多的节点进行优化(步 骤S401b)。这里，孤岛根节点周围非孤岛数目越多，则可选路由更改方案相应地越多，从而 能够通过路由更改方案被优化的可能性更大。接下来，在步骤S402中，从该孤岛根节点的nbrlist链表中选取nbrlist
，从该 邻居节点处连接一条主时钟线或将备用时钟线变为主用时钟线。接下来，在步骤S403中，在后台检测这样的路由更改是否会引起其他检测出错。 关于后台检测路由更改是否引起其他检测出错将会在下面的“路由更改检测”中详细地说 明。如果判断路由更改出错(步骤S403中的“是”)，则将该邻居节点直接从nbrlist 链表中删除(步骤S404)。如果判断没有出错(步骤S403中的“否”)，则前进至步骤S405 继续处理。接下来，在步骤S405中，结合此路由更改对整个网络拓扑的影响对此路由更改做 出评估，并表格记录后，从nbrlist中删掉该邻居节点。关于路由更改的评估结果的表格记 录，请见图5所示。接下来，在步骤S406中，判断链表nbrlist是否为空。如果链表nbrlist不为空 (步骤S406中的“否”)，则返回步骤S402继续处理。如果链表nbrlist为空(步骤S406 中的“是”)，则前进至步骤S407。接下来，在步骤S407中，判断图5所示的表格记录是否为空。如果该表格记录不 为空(步骤S407中的“否”)，则前进至步骤S407a。如果链表nbrlist为空(步骤S407中 的“是”)，则前进至步骤S407b。在步骤S407a或步骤S407b之后，前进至步骤S408。其中，在步骤S407a中，选取图5所示的表格中评估结果最优的路由更改作为该孤 岛的优化方案。另一方面，在步骤S407b中，在此孤岛根节点上增加区域基准时钟(LPR)。接下来，在步骤S408中，判断是否还存在同步孤岛。如果不存在其他的同步孤岛 (步骤S408中的“否”)，则结束处理。如果还存在其他的同步孤岛(步骤S408中的“是”)， 则返回到步骤S401b，并选取下一个节点进行处理。
下面，将会具体说明在系统后台进行的路由更改出错检测和路由更改方案评估。路由更改出错检测由于在上述优化过程中，每一次路由更改都有可能引发其他错误，因此对每一个 路由更改方案进行后台检测是十分必要的。通常，后台执行的路由更改出错检测主要包括以下几个内容第一，检测路由更改后是否引起同步环。同步环为同步链路中出现的有向回路。然 而，只有两个结点的有向回路不是同步环，称之为“假环”。这里，主用时钟链路路径和备用 时钟链路路径都不能成环。第二，检测路由更改后是否引起时钟倒挂。即节点的跟踪时钟不能低于该节点的 等级。例如，若二级时钟节点的跟踪时钟为三级时钟(SynchronizationSupply Unit-Local Node, SSU-L)，则判断出现了时钟倒挂。第三，检测路由更改后是否引起链路长度不符合要求。例如，链路长度(不超过) 默认为 800km，而时钟链路中设备时钟(Synchronization digital hierarchyEquipment Clock，SEC时钟)的数量(不超过)默认为60个。当UR为基准源时，时钟链路中同步供 给单元(Synchronization Supply Unit, SSU)的数量(不超过)默认为5个；当PRC为基 准源时，时钟链路中SSU数量(不超过)默认为7个；而时钟链路每一段定时链路中的SDH 网元数量(不超过)默认为20个。这里，后台检测通过的路由更改方案方可作为备选方案记录在表格中，并在后续 的网络路由优化中使用。具体的后台检测过程请见图6所示。路由更改方案评估对于可用的路由更改方案，应尽量选择传输距离短、中继节点少、可靠性高的路 由。因此，对路由更改方案的评估标准，在本发明实施例中是基于传输距离、中继节点和时 钟链路的可靠性进行的。根据以上几个方面为参考，设计了评估方案，如下表1所示。表1路由更改方案评估
权利要求
1.一种同步网络的路由优化方法，用于解决同步网络中出现的同步孤岛，所述同步孤 岛包括没有引入主时钟信号的二、三级时钟节点或同步数字体系节点，即SDH节点，其特征 在于，所述路由优化方法包括下列步骤步骤A.对同步网络拓扑进行备份，得到同步网络拓扑副本； 步骤B.在后台对同步网络拓扑副本中的所有节点进行同步孤岛检测； 步骤C.对于检测得到的同步孤岛执行试探性优化，判断各优化方案是否导致同步错 误，并放弃错误的优化方案而记录正确的优化方案；以及步骤D.对于所有的正确优化方案进行评估以得到最优的优化方案，并按照该最优的 优化方案在前台对于同步网络拓扑进行实际的优化。
2.根据权利要求1所述的路由优化方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括 步骤B-1.遍历查找同步网络拓扑副本中的所有孤岛节点；步骤B-2.回溯各孤岛节点的根节点；以及 步骤B-3.对所述孤岛根节点进行记录，其中，从孤岛节点进行主用时钟链路遍历，遍历过的每个节点都是孤岛节点。
3.根据权利要求1所述的路由优化方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括步骤C-1.对于各孤岛根节点，查找各孤岛根节点的非孤岛邻居节点，并保存所有的非 孤岛邻居节点；步骤C-2.遍历所保存的非孤岛邻居节点，对于各非孤岛邻居节点试探性地将备用时 钟链路更改为主用时钟链路或直接地引入主用时钟链路，判断路由更改是否会导致同步错 误，对于不会导致同步错误的路由更改，标记为可用路由，并将可用路由记录在表格中；以 及步骤C-3.在遍历完所保存的非孤岛邻居节点之后，查找可用路由记录，如果不存在可 由路由记录，则在待优化的孤岛根节点处追加区域基准时钟LPR。
4.根据权利要求3所述的路由优化方法，其特征在于，所述步骤C-2进一步包括 判断是否出现同步环、时钟倒挂、或链路长度不符合要求的情形，如果出现了所述三种情形之一，则判断路由更改导致同步错误。
5.根据权利要求1所述的路由优化方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括利用等式result = Distance*MNode_num*Clockrank对于所有的正确优化方案进行评估，其中，Distance是邻居节点与孤岛根节点的距离，MNodejum是邻居节点时钟源与孤 岛根节点之间的中继节点数目，而Clockrank是邻居节点时钟源等级。
6.根据权利要求5所述的路由优化方法，其特征在于，优先选择评估结果result值小 的优化方案作为最优的优化方案。
7.根据权利要求3所述的路由优化方法，其特征在于，所述步骤C-I进一步包括 根据孤岛根节点非孤岛邻居节点的数目，递减顺序地对所述孤岛根节点进行排序，并优选处理排序在先的孤岛根节点。
8.根据权利要求2所述的路由优化方法，其特征在于，在步骤B-3之后还包括 从所述孤岛根节点向下进行主用时钟链路遍历，并将遍历得到的节点作出记录。
9.一种同步网络系统，所述同步网络包括业务节点、时钟节点、主用链路、以及备用链路，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项所述的路由优化方法对于所述同步网络系统 的路由进行优化操作。
10.根据权利要求9所述的同步网络系统，其特征在于，所述同步网络是电力系统数字 同步网络或电信系统同步网络。
全文摘要
公开了一种同步网络的路由优化方法和同步网络系统，用于解决同步网络中出现的同步孤岛。该路由优化方法包括下列步骤对同步网络拓扑进行备份，得到同步网络拓扑副本；在后台对同步网络拓扑副本中的所有节点进行同步孤岛检测；对于检测得到的同步孤岛执行试探性优化，判断各优化方案是否导致同步错误，并放弃错误的优化方案而记录正确的优化方案；以及对于所有的正确优化方案进行评估以得到最优的优化方案，并按照该最优的优化方案在前台对于同步网络拓扑进行实际的优化。
文档编号H04L12/56GK102123077SQ201010596128
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者卢利峰, 宋康婧, 张会彬, 张 杰, 汪洋, 滕玲, 赵宏波, 赵永利, 陈喆 申请人:中国电力科学研究院, 北京邮电大学