专利名称：一种用于光网络保护的预置圈启发式构造方法
技术领域：
本发明涉及光网络保护中预置圈的一种启发式构造方法，属于通信领域。
背景技术：
网络生存性是设计网络特别是骨干网络时需要考虑的重要问题。随着密集波分复 用(DWDM)技术的不断发展，复用的光信道数不断增加，光传送网的承载容量和传输速率急 剧扩大，链路传输速率已达数10(ibpS，这使光网络的可靠性和生存能力受到很大的挑战。W. D. Grover最早提出了预置圈(P圈，P-cycle)的概念。采用预置圈的配置保护 方法，可以做到与环网的保护恢复速度相近。同时，预置圈不仅能保护环上链路，还可以保 护跨接链路，因此具有较高的效率。而在预置圈法设计过程中，首先要做的事情就是在光网络中构造出一系列容量利 用率高的圈。其中，评价一个预置圈算法的好坏主要有3个标准总冗余度、预置圈的个数 和算法的计算时间。总冗余度低意味着100%保护网络时所用的空闲容量少，可以有效地 提高网络的资源利用率。减少预置圈的个数可以减轻预置圈繁琐的配置和维护工作，同时 也减小了配置错误的风险。算法的计算时间影响着网络发生故障时网络进行恢复操作的速 度，算法的计算时间越短，网络故障时的业务开始进行恢复的速度越快，网络运营所付出的 代价也就越小。因此预置圈法的设计目标是冗余度低、预置圈的个数少且计算时间短。
发明内容
为了实现快速有效地构造预置圈，实现对光网络的有效保护，提高网络资源利用 率，本发明提出了一种用于光网络保护的预置圈启发式构造方法。为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方法1.基于最大和次大工作容量的初始预置圈计算方法在网络中计算出工作容量最大链路P，从网络中删除P，然后以P的两个端点作为 目标节点，计算工作容量次大的链路Q，其中P和Q节点分离，P和Q组成初始圈。计算出初 始预置圈下的网络资源冗余度R，和当前网络的未保护链路比M,如果M < R，并且M小于算 法约束值，则进行网络保护资源的分配和更新，继续为其他未分配到保护资源的工作容量 计算预置圈。否则，对初始预置圈进行扩张。2.基于优先策略和数量约束的初始预置圈SP-Add扩张方法针对边的扩张，采用以下的优先策略，首先对引入较多的跨接边的边进行扩张，在 引入跨接边的数量相同时，对引入圈上边较少的边进行扩张，当跨接边和圈上边的数量都 相等时，对度数较大的节点进行扩张。边的扩张方法采用SP-Add(Simple P-cycle-Add)方法。在边进行扩张时，采用上 述的优先扩张策略，选出K个优先扩张的边，对每边进行一次扩张，每次扩张之后选冗余度 最小的预置圈，计算此时网络的未保护链路比，并与约束值和该圈的冗余度比较，满足约束 条件则结束扩张，进行保护资源的配置和网络链路的更新，否则以冗余度最小的圈为初始圈继续进行扩张。3.预置圈的评估方法为了使预置圈的计算快速收敛，方法的目标值是网络资源的冗余度，约束值是网 络未保护链路比。4.链路资源的配置方法存储每一步所选出的预置圈，并将在预置圈上链路减去一倍的工作容量，跨接的 链路减去两倍的工作容量，然后重新运行算法，配置保护资源，直到网络空闲资源不足，或 者所有的工作容量得到了保护。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是1.以两条端点相同但其他节点分离的工作容量大的链路构成初始圈获取到冗余 度较小的初始预置圈。2.采用SP-Add方法和优先策略来决定扩张的边，基于扩张边的数量约束，提高扩 张效率，减少预置圈的计算时间，降低冗余度。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。附图1为预置圈对业务的保护示意图。附图2为预置圈的启发式构造方法的框架图。附图3为预置圈的启发式构造方法的流程图。
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，下面结合附图对本发明方式作进 一步的详细描述。附图3所示为本发明的流程图。具体流程如下描述。步骤1.输入网络物理拓扑G = (N, S)，其中N为网络的节点集，S是网络中双向 链路的集合。网络工作容量分布矩阵W，其中Wi是第i条链路上的工作容量。方法的约束 值，是未保护链路比可接受的最大值V。步骤2.根据网络拓扑和工作容量，计算出一条工作容量最大的链路P，然后从网 络中删除该链路，然后以P的两个端点作为目标节点，计算出一条工作容量最大的链路Q。步骤3.将P和Q组成初始圈，计算此时的网络的未保护链路比M，以及网络的总冗 余度R。如果M < V，并且M < R，则转至步骤5。步骤4.对初始圈采用SP-Add方法对圈上的边进行一次扩张。采用如下的优先策 略首先对引入较多的跨接边的边进行扩张，在引入跨接边的数量相同时，对引入圈上边较 少的边进行扩张，当跨接边和圈上边的数量都相等时，对度数较大的节点进行扩张。依据 上述优先方法，对圈上可扩张的边进行排序，并选择出K个优先扩张的边，对其进行一次扩 张，一次扩张之后，计算这些圈的冗余度，并选择出冗余度最小的圈，冗余度为R，计算此时 网络的未保护链路比M，如果M < V，并且M < R，则转至步骤5，否则的话，将该圈作为初始 圈，转至步骤4。步骤5.存储所选的预置圈，同时更新网络中每条链路上的工作容量，圈上的链路减去一倍的工作容量，跨接的链路减去两倍的工作容量，其他工作容量不变，如果当前网络 所有工作容量都已经具有保护资源，或者保护资源不足以保护，则方法结束，否则转至步骤 2。 上面对本发明所述的一种用于光网络保护的预置圈启发式构造方法进行了详细 的说明，但本发明的具体实现形式并不局限于此。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不 用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应 包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于光网络保护的预置圈启发式构造方法，其特征在于首先基于最大和次大 工作容量的计算方法得到初始预置圈，然后根据预置圈的评估方法进行评估，若满足要求 则进行预置圈的存储和保护资源的配置，不满足要求则进行基于优先策略和数量约束的 SP-Add扩张方法对初始预置圈进行扩张，对扩张后的预置圈进行评估，满足要求则进行预 置圈的存储和保护资源的配置，否则选出扩张后最接近评估要求的预置圈作为初始圈，继 续进行扩张，直至找到满足要求的预置圈。
2.如权利要求1所述的基于最大和次大工作容量的初始预置圈计算方法，其特征在 于，初始圈由网络中一条工作容量最大的链路和与之同端点的工作容量次之的链路组成， 这样的初始圈具有较高的资源利用率，为后续圈的扩张提供了低冗余度的初始圈，有利于 方法收敛，减少计算时间。
3.如权利要求1所述的基于优先策略和数量约束的初始预置圈SP-Add扩张方法，其特 征在于，根据扩张优先策略选出K个优先扩张的边，分别进行一次SP-Add扩张，然后选出冗 余度小的圈。若选出的圈不满足条件，则用最小冗余度的作为初始圈继续根据扩张方法进 行扩张。该方法提高了扩张效率和资源利用率。
全文摘要
本发明公开了一种用于光网络保护的预置圈启发式构造方法，属于通信领域。该方法的特点在于基于最大和次大工作容量的初始圈计算方法得到初始预置圈，然后对初始圈进行评估，满足要求则进行预置圈的存储和保护资源的配置，否则基于优先策略和数量约束的SP-Add扩张方法对初始预置圈进行扩张，对扩张后的预置圈进行评估，满足要求则进行预置圈的存储和保护资源的配置，否则选出扩张后最接近评估要求的预置圈作为初始圈，继续进行扩张，直至找到满足要求的预置圈。其中初始圈由网络中一条工作容量最大的链路和与之同端点的工作容量次之的链路组成，具有较高的资源利用率，为后续圈的扩张提供了低冗余度的初始圈。预置圈的扩张方法，采用扩张优先策略和数量约束的SP-Add方法，提高扩张效率和资源利用率。
文档编号H04Q11/00GK102123003SQ20101062077
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者王宏祥, 纪越峰, 韩红蕊 申请人:北京邮电大学