Wdm光学网络中的光学连接的规划的制作方法

Wdm光学网络中的光学连接的规划的制作方法
【专利摘要】本公开涉及WDM光学网络中的光学连接的规划。在一个实施方式中，提供了一种用于根据多个业务需求(d1-d3)规划多个光学连接的方法，所述方法包括：在路由步骤中：向每个业务需求分配无环路网络路径，向候选光学连接(c1-c3)或候选光学连接链分配每个业务需求(d1-d3)，所述候选光学连接(c1-c3)或所述候选光学连接链被选择成沿着分配给所述业务需求的所述无环路网络路径承载所述业务需求的容量，以及在优化步骤中：通过撤回将被撤回的候选光学连接(c1)来定义候选光学连接(c2-c3)的缩减集合，针对分配给所述将被撤回的候选光学连接的每个业务需求(d1)，在所述候选光学连接(c2-c3)的缩减集合之中确定将被重用的候选光学连接或候选光学连接链，以及向将被重用的候选光学连接或候选光学连接链重新分配所述业务需求(d1)。
【专利说明】WDM光学网络中的光学连接的规划

【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信系统领域，特别是用于网络设计和规划的方法和设备。

【背景技术】
[0002] 当必须确定WDM光学网络的尺寸以便处理给定业务矩阵时，多层网络设计优化在 于联合地考虑组成WDM光学网络的各种层，例如光学传输层和电客户层。多层网络设计优 化旨在降低网络的成本。
[0003] 用于优化的网络参数通常包括：
[0004] -针对每个业务需求的路径选择，因为存在从源到目的地存在许多可能路径。此 夕卜，每个业务需求可以具有不同种类的服务。
[0005] -中间疏导点，即在中间点处的光学层的终端点，用以通过有效利用波长通道减少 WDM接口的总数。
[0006] -物理层参数（例如信道容量）和约束（例如波长连续性和物理传输到达范围））
[0007] 将会寻求最佳解决方案的网络规划方法，即针对实际网络中的所有参数提供较低 网络成本的方法，将是非常复杂且耗时的。


【发明内容】

[0008] 需要简单且高效的网络规划方法。特别地，可在被集成在控制系统内的规划工具 中实施并非过于计算密集的网络规划方法，所述控制系统在部署的网络中提供路径计算。
[0009] 出于该目的，本发明提供了根据权利要求1所述的一种用于根据多个业务需求而 在WDM光学网络中规划多个光学连接的方法以及根据权利要求15所述的一种用于根据多 个业务需求而在WDM光学网络中规划多个光学连接的设备。
[0010] 在从属权利要求中定义了更多的详细实施例。
[0011] 本发明的各方面源于以下观察结果，即在需要避免发散数目的解决方案的同时抑 制路径计算过程中的环路在某些情况下可以提供次优连接图。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 本发明的这些及其他方面根据在下文中参考附图以示例的方式所描述的实施例 将是显而易见，并将在下文中参考附图以示例的方式对这些及其他方面进行阐明。
[0013] 图1是其中可实现本发明的实施例的光学网络的示意性表示。
[0014] 图2是根据第一示例的光学网络的功能表示，其中，在所述光学网络中执行了路 由步骤。
[0015] 图3是根据第一示例的图2的光学网络的功能表示，其中，在所述光学网络中执行 了优化步骤。
[0016] 图4是根据第二示例的光学网络的功能表示，其中，在光学网络中执行路由步骤 和优化步骤。
[0017] 图5是根据第三示例的光学网络的功能表示，其中，在所述光学网络中执行了路 由步骤。
[0018] 图6是根据第三示例的图5的光学网络的功能表示，其中在所述光学网络中执行 优化步骤。

【具体实施方式】
[0019] 参考图1，示意性地图示出透明WDM光学网络10。透明光学交换节点1通过光学 链路2连接而形成给定拓扑结构。术语"透明"被应用于传输系统，其中信号在通过网络交 换节点时仍是光信号而没有被转换成电子信号。光学通信网络中的透明性是使得可以通过 消除光电光转换而降低网络设备以及因此相应的换能器的成本和功耗的特性。在光学网络 的交换节点1的某些或所有中，可存在透明切换能力。
[0020] 存在用以实现此类网络的多种电信设备。适当的光学交换节点1包括例如阿尔卡 特-朗讯的1626光管理器和阿尔卡特-朗讯的1830光子服务交换机。
[0021] 图1还表示多个业务需求d，其中的每一个对应于承载于在两个端部节点之间的 给定量的业务。需求d被表示链接两个端部节点的直虚线，虽然业务将遵循的实际路径必 须是一系列的光学链路2,即常常不是直线。在此类网络中，由优选地透明的光学连接来传 输业务，所述光学连接一般地是双向的。出于该目的，两个节点1之间的光学链路2优选地 包括一对光纤，即每个方向一个。使用优选地计算机实现的网络规划工具来确定如何以高 效的方式，即，使用最少量的资源，来传输业务需求d。尤其关心的是使所使用的WDM光学换 能器的数目最小化。现在将描述适当的方法。
[0022] 该方法适合于根据多个业务需求而在WDM光学网络中规划多个光学连接。业务需 求由一对端部节点和将例如以双向方式来传输的容量定义。
[0023] 该方法包括以如下方式操作的初始路由步骤。
[0024] 向每个业务需求分配连接所述业务需求的端部节点对的无环路网络路径。
[0025] 定义适合于满足所有业务需求的候选光学连接集合。每个候选光学连接包括传输 容量和对应于以下各项中的一个的连接路径：分配给业务需求的所述无环路网络路径以及 分配给业务需求的所述无环路网络路径的子路径。
[0026] 然后，将每个业务需求分配给候选光学连接或所定义集合中的光学连接链。选择 候选光学连接或候选光学连接链，从而沿着分配给所述业务需求的无环路网络路径在所述 业务需求的端部节点之间承载业务需求的容量。
[0027] 该方法继续以如下方式操作的优化步骤。
[0028] 在候选光学连接集合之间选择将被撤回的候选光学连接，并且通过撤回所述将被 撤回的候选光学连接，来定义候选光学连接的缩减集合。
[0029] 然后，针对分配给将被撤回的候选光学连接的每个业务需求：确定在候选光学连 接的缩减集合之中是否存在将被重用的候选光学连接或候选光学连接链，所述将被重用的 候选光学连接或候选光学连接链具有适合于在所述业务需求的端部节点之间承载业务需 求的容量的空闲容量，并且
[0030] 当此类连接存在时，向将被重用的候选光学连接或候选光学连接链重新分配业务 需求。
[0031] 在检测到分配给将被撤回的候选光学连接的所有业务需求已被重新分配时，提供 该候选光学连接的缩减集合作为规划问题的解决方案。
[0032] 可在计算机存储器或其他数据储存库中以配置文件的形式提供初始业务需求。可 以相同的方式提供结果产生的候选光学连接的集合以及其业务需求分配。
[0033] 可将WDM光学网络视为多层系统。事实上，WDM光学信号形成传输层，其主要特征 是透明性、波长连续性、业务聚合和高数据速率。由WDM光学信号承载的已调制数据形成只 能通过端接光学传输层而获得的客户层。
[0034] 如本文所使用的术语"候选光学连接"指的是WDM光学网络的传输层中的连续连 接，即并未达到光学连接的源与目的地之间的客户端层的信号。可在GMPLS框架中将此类 光学连接作为Lambda-LSP用信号发送，其中，LSP代表标签交换路径而GMPLS代表通用多 协议标签交换。应注意的是，在某些长的光学连接中可能必须有信号再生，例如由于物理损 伤和/或波长连续性约束。
[0035] 可以各种方式来实现路由步骤。路由步骤的主要方面是禁止环路，即通过同一节 点两次的路径。路由步骤被局限于无环路路径，以使得可以在没有发散的情况下，以合理的 计算成本来完成初始路径计算。路由步骤可涉及到每个业务需求一个路径或每个业务需求 多个路径的计算。
[0036] 在简单实施例中，路由步骤包括针对至少一个或者针对每个业务需求来计算连接 业务需求的端部节点对的单个无环路网络路径，例如最短路径。
[0037] 在另一实施例中，该路由步骤包括针对至少一个或者针对每个业务需求：
[0038] 计算连接业务需求的端部节点对的多个候选无环路网络路径，以及
[0039] 根据从该选择得到的候选光学连接集合的转发器成本，在所述多个候选无环路网 络路径中选择分配给业务需求的无环路网络路径。
[0040] 在实施例中，路径计算确定用于每个业务需求的k个最短路径，其中，k是大于1的 整数。本实施例的有利之处在于其提供较高数目的路径组合，以促进路由步骤处的业务聚 合，如果期望此类业务聚合的话。
[0041] 也可以不同方式来实现定义候选光学连接集合的步骤。所述候选光学连接集合的 主要方面是：
[0042] 候选光学连接集合必须满足所有业务需求；
[0043] 候选光学连接集合应是尽可能成本高效的，例如通过执行业务需求的某种聚合以 限制所使用的转发器的数目。
[0044] 在简单实施例中，该候选光学连接集合包括用于每一个业务需求的相应候选光学 连接或候选光学连接链。本实施例并未提供业务需求的任何聚合。
[0045] 在另一实施例中，路由步骤还包括：
[0046] 确定分配给多个业务需求的所述无环路网络路径具有共享路径或子路径，即共享 的至少两个节点的序列，
[0047] 将候选光学连接定义为聚合候选光学连接，其中，所述聚合候选光学连接遵循共 享路径或子路径，并且具有适合于累积所述多个业务需求的容量的传输容量，以及
[0048] 将所述多个业务需求分配给聚合候选光学连接。
[0049] 应注意的是，针对每个业务需求计算的路径的数目k越高，在路由步骤中可以找 到的用以聚合业务需求的共享路径或子路径的数目越高。然而，高数目k将产生巨大数目 的将被测试的路径组合，并且因此增加计算时间。
[0050] 在路由步骤之后，该方法继续优化步骤，其设法减小光学连接集合，同时消除对环 路的禁止。
[0051] 可使用多种准则来实现将被撤回的候选光学连接的选择。
[0052] 在一个实施例中，根据低使用容量准则，在候选光学连接集合之中选择将被撤回 的候选光学连接。即，本实施例基于如下考虑：应首先测试具有低使用容量的连接，因为将 其相对有限的业务量重新路由到其余候选连接上应当更为容易。作为示例，可定义低传输 容量准则，以便例如以所使用容量的Gb/s，在绝对意义上选择具有最低使用容量的候选光 学连接，或者以所使用容量对比连接的总容量的百分比，在相对意义上选择具有最低使用 容量的候选光学连接。
[0053] 在另一实施例中个，根据高空闲容量准则在候选光学连接集合之中选择将被撤回 的候选光学连接。即，本实施例是基于如下考虑：应首先测试具有高空闲容量的连接，因为 其应会通过避免其中高速率光学连接用于承载低带宽业务的情况来使得成本降低得以优 化。当在网络中部署混合的光学连接速率时，例如10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s，尤其如此。 作为示例，可以定义高空闲容量准则，以便例如以空闲容量的Gb/s，在绝对意义上选择具有 最高空闲容量的候选光学连接，或者以空闲容量对比连接的总容量的百分比，在相对意义 上选择具有最高空闲容量的候选光学连接。
[0054] 可以例如基于多种参数，诸如跳数或绝对距离中的连接长度、传输的物理质量等， 采用许多替换选择准则。特别地，具有高物理损伤的光学连接的撤回对于减少相应业务需 求所采用的再生器的数目是有用的。
[0055] 优选地，执行优化步骤，从而至少保持剩余光学连接中的预定义量的空闲容量，例 如总容量的约5%。此措施对使网络准备好适应未来业务增长是有用的，例如可预测的业务 增长。在相应实施例中，优化步骤还包括：
[0056] 确定缩减集合的每个光学连接的空闲容量，
[0057] 当重新分配将引起光学连接的空闲容量减少至预定义空闲容量阈值以下时，禁止 业务需求到此光学连接的重新分配。
[0058] 优选地，执行优化步骤，从而避免被填充超过预定义阈值的光学连接的撤回，例如 在总容量的95%以上的光学连接。这种措施改善该方法的效率，因为通过删除被非常高 效地使用、即接近于全容量的连接来显著改善例如光学转发器之类的资源的使用是不可能 的。
[0059] 在一个实施例中，该方法还包括用在前一优化步骤处获得的候选光学连接的缩减 集合来重复优化步骤，直至满足收敛准则为止。
[0060] 可以多个方式来定义该收敛准则。
[0061] 在一个实施例中，收敛准则是检测到对于分配给将被撤回的候选光学连接的业务 需求而言，在缩减集合中没有可用的将被重用的候选光学连接。
[0062] 在一个实施例中，只有当已经针对将被撤回的候选光学连接测试了所有候选光学 连接以使得不能通过重复该方法的优化步骤来进一步减小光学连接的集合时，才满足收敛 准则。
[0063] 为了举例说明，现在将对图2至6中所示的三个示例应用以上原理。在这些图中， 字母A、B、C和D表示具有透明交换能力的光学交换节点，并且数字2表示两个节点之间的 物理链路，例如光纤。在下面所附的表格1至3中定义了每个示例中的业务需求。为了简 化起见，业务需求和结果产生的所设想的光学连接均是双向的。然而，可以相同的方式来管 理单向需求和连接。也为了简化起见，设想的所有光学连接是lOGb/s的总容量。然而，相 同的方法可应用于任何数据速率下的连接，例如2. 5、40、100、200Gb/s等。网络内的连接容 量不一定是均匀的，例如由于光学节点的某种硬件异构性。
[0064]示例1 (图2和3)
[0065]

【权利要求】
1. 一种用于根据多个业务需求在WDM光学网络中规划多个光学连接的方法，其中每个 业务需求（dl-d5)包括端部节点对和容量，所述方法包括： 在路由步骤中： 向每个业务需求分配连接所述业务需求的所述端部节点对的无环路网络路径， 定义适合于满足所有所述业务需求的候选光学连接（cl_c4)的集合，其中所述候选光 学连接是所述WDM光学网络的传输层中的连续连接，其中每个候选光学连接包括传输容量 和对应于以下各项其中一项的连接路径： 分配给业务需求的所述无环路网络路径， 分配给业务需求的所述无环路网络路径的子路径， 向候选光学连接（cl_c4)或候选光学连接链分配每个业务需求（dl-d5)，所述候选光 学连接（cl_c4)或所述候选光学连接链被选择为使得沿着分配给所述业务需求的所述无 环路网络路径在所述业务需求的所述端部节点之间承载所述业务需求的容量； 以及在优化步骤中： 在所述候选光学连接的集合之中选择将被撤回的候选光学连接（cl)， 通过撤回所述将被撤回的候选光学连接（cl)来定义候选光学连接（c2_c4)的缩减集 合， 针对分配给所述将被撤回的候选光学连接的每个业务需求（dl)， 在所述候选光学连接的缩减集合（c2_c4)之中确定将被重用的候选光学连接或候选 光学连接链，以使得所述将被重用的候选光学连接或候选光学连接链具有适于在所述业务 需求的端部节点之间承载所述业务需求的容量的空闲容量，以及 向所述将被重用的所述候选光学连接或候选光学连接链重新分配所述业务需求（dl)， 检测分配给所述将被撤回的候选光学连接的所有所述业务需求均已被重新分配，以及 提供所述候选光学连接的缩减集合。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述路由步骤还包括：针对每个业务需求， 计算连接所述业务需求的所述端部节点对的单个无环路网络路径。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述路由步骤还包括：针对每个业务需求， 计算连接所述业务需求的所述端部节点对的多个候选无环路网络路径，以及 根据从所述选择得到的所述候选光学连接的集合的转发器成本，在所述多个候选无环 路网络路径内选择分配给所述业务需求的所述无环路网络路径。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中定义适合于满足所有所述业务需 求的候选光学连接的集合的所述步骤包括：针对所述业务需求中的每一个业务需求定义相 应的候选光学连接或候选光学连接链。
5. 根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述路由步骤还包括： 确定分配给多个业务需求的所述无环路网络路径具有共享路径或子路径； 将候选光学连接定义为聚合候选光学连接，其中所述聚合候选光学连接遵循所述共享 路径或子路径，并且具有适合于累积所述多个业务需求的容量的传输容量，以及 将所述多个业务需求分配给所述聚合候选光学连接。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，还包括：利用在前面的所述优化步骤 处获得的所述候选光学连接的缩减集合来重复所述优化步骤，直至满足收敛准则。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述收敛准则是针对分配给所述将被撤回的候选 光学连接的业务需求检测到在所述缩减集合中没有可用的将被重用的候选光学连接。
8. 权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中根据低使用容量准则，在所述候选光学 连接的集合之中选择所述将被撤回的候选光学连接。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中在绝对或相对意义上具有最低使用容量的所述候 选光学连接满足所述低传输容量准则。
10. 权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中根据高空闲容量准则，在所述候选光 学连接的集合之中选择所述将被撤回的候选光学连接。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中在绝对或相对意义上具有最高空闲容量的所述 候选光学连接满足所述高空闲容量准则。
12. 根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中所述优化步骤还包括： 确定所述缩减集合中的每个光学连接的空闲容量， 当所述重新分配将引起光学连接的空闲容量减少至预定义空闲容量阈值以下时，禁止 所述业务需求到所述光学连接的重新分配。
13. -种包括指令代码的计算机程序，所述指令代码可由计算机执行以执行根据权利 要求1至12中的任一项所述的方法。
14. 一种用于根据多个业务需求在WDM光学网络中规划多个光学连接的设备，其中每 个业务需求包括端部节点对和容量，所述设备包括： 数据储存库，用于存储所述多个业务需求，以及 处理器，所述处理器被配置成用于： 在路由步骤中： 向每个业务需求分配连接所述业务需求的所述端部节点对的无环路网络路径， 定义适合于满足所有所述业务需求的候选光学连接的集合，其中每个候选光学连接包 括传输容量和对应于以下各项中的一项的连接路径： 分配给业务需求的所述无环路网络路径， 分配给业务需求的所述无环路网络路径的子路径， 向候选光学连接或候选光学连接链分配每个业务需求，所述候选光学连接或候选光学 连接链被选择为沿着分配给所述业务需求的所述无环路网络路径在所述业务需求的所述 端部节点之间承载所述业务需求的容量， 以及在优化步骤中： 在所述候选光学连接的集合之中选择将被撤回的候选光学连接， 通过撤回所述将被撤回的候选光学连接来定义候选光学连接的缩减集合， 针对分配给所述将被撤回的候选光学连接的每个业务需求， 在所述候选光学连接的缩减集合之中确定将被重用的候选光学连接或候选光学连接 链，以使得所述将被重用的候选光学连接或候选光学连接链具有适于在所述业务需求的所 述端部节点之间承载所述业务需求的容量的空闲容量，以及 向所述将被重用的候选光学连接或候选光学连接链重新分配所述业务需求， 检测分配给所述将被撤回的候选光学连接的所有所述业务需求已被重新分配，以及 提供所述候选光学连接的缩减集合。
【文档编号】H04L12/24GK104518909SQ201410508759
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】A·比松, A·莫蕾亚 申请人:阿尔卡特朗讯