可靠性约束条件下的路由选择方法
【专利摘要】本发明涉及路由选择领域，具体涉及可靠性约束条件下的路由选择方法。该方法包括：获取步骤：获取拓扑信息；分析步骤：根据所述拓扑信息进行节点设备及光缆链路的可靠性分析；选取步骤：根据可靠性分析结果，以带宽资源利用率为主度量，为不同类型的业务选取各自的最短路径形成最短路径列表；确定步骤：针对不同业务类型，根据该类型业务的分布状况，依据业务均衡度和路径可靠性对所述最短路径列表进行检验比较，按业务要求选取可靠性最高的最短路径。本发明在考虑网络带宽资源利用率的同时，引入节点及链路的可靠性约束条件，在选取最短路径的同时，满足业务对路径可靠性的要求。
【专利说明】可靠性约束条件下的路由选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及路由选择领域，具体而言，涉及可靠性约束条件下的路由选择方法。
【背景技术】
[0002] 路由选择策略是用来寻找从源节点到目的节点之间的最佳路径的方法。在网络规 模不断扩大，网络业务迅速增加的今天，好的路由策略是解决网络拥塞、保证服务质量和保 障网络可持续发展的重要技术之一。
[0003] 路由算法使用多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法可能采用多 种度量来选择路由，通过一定的加权运算，将它们合并为单个的复合度量作为寻径的标准。 通常所使用的度量包括路径长度、时延、跳数、带宽、负载、通信成本等。理想的路由算法必 须保证其正确性、稳定性和公平性，能够适应网络拓扑和通信量的变化，在保证最佳的同时 尽量简单。
[0004]目前典型的最优路由算法包括最短路径法、扩散法、基于流量的路由选择算法、距 离矢量路由选择算法、链路状态路由选择算法及分级路由选择算法等。最短路径法适用于 网络拓扑和通信量相对稳定的网络，主要考虑两个节点间的跳数、地理距离、延时等因素， 对网络通信量变化的适应性不好。扩散法适用于通信量较小的网络，当网络通信量比较大 时，很容易造成网络拥塞。基于流量的路由选择算法可以获得网络时延最短的路径，但需要 事先网络的拓扑结构、每条链路的容量及业务量的大小，比较适合拓扑结构和通信量比较 稳定的网络。距离矢量算法（Bellman-Ford算法）要求每个路由器发送其路由表全部或部 分信息，但仅发送到邻近结点上；链路状态算法发送路由信息到所有节点，但仅发送器路由 表中描述其自身链路状态的部分，因此收敛速度较距离矢量算法更快，但要求硬件本身具 有更强的计算能力和更多的内存空间，因此链路状态算法将会在实现时代价更高。分级路 由选择算法常用于互联网路由中。
[0005] 公网中多存在带宽紧张、带宽不足及常出现异常突发流量等问题，路由选择算法 中除考虑跳数和时延外，重点考虑路由的可用带宽是否满足要求。专用光传输网的情况则 不同。一方面，专用光网络，如电力通信传输网所传送的业务具有鲜明的行业特色，不同业 务对传输网在实时性、可靠性及安全性方面的要求各不相同，其中有些业务，如继电保护、 稳定控制信号、调度电话等业务除了要求高实时性之外，对通道可靠性要求也非常高；另一 方面，专用光网络中带宽资源相对公网不是很紧张，因此重点需要考虑的不是是否有足够 的带宽资源，而是带宽资源利用率及网络负载是否均衡。这些问题，特别是路由可靠度，在 现有的路由算法中未有体现。
[0006] 同时考虑带宽利用率和网络时延两方面的性能要求，提出能够尽可能使网络流量 均衡分布的路由算法，大大提高了带宽利用率，但都只从跳数的角度考虑路径时延及可靠 性，未深入研究设备及链路的运行可靠性在最优路径选取时所产生的影响，而这一点对于 要求高可靠性的业务来说也是一个重要的度量。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种可靠性约束条件下的路由选择方法，以解决路由选择 受多种可靠性约束条件影响的问题。
[0008] 本发明实施例提供了一种可靠性约束条件下的路由选择方法，包括：
[0009] 获取步骤：获取拓扑信息；
[0010] 分析步骤：根据所述拓扑信息进行节点设备及光缆链路的可靠性分析；
[0011] 选取步骤：根据可靠性分析结果，以带宽资源利用率为主度量，为不同类型的业务 选取各自的最短路径形成最短路径列表；
[0012] 确定步骤：针对不同业务类型，根据该类型业务的分布状况，依据业务均衡度和路 径可靠性对所述最短路径列表进行检验比较，按业务要求选取可靠性最高的最短路径。
[0013] 在一些实施例中，优选为，所述拓扑信息包括：传输网络物理拓扑、逻辑拓扑及基 础数据信息；所述基础数据信息包括：设备类型、设备速率等级、光缆类型及长度、已有业 务种类、已有业务数量及已有业务路由信息。
[0014] 在一些实施例中，优选为，所述业务种类包括以下任一种或多种：电网自动化业 务、安全稳定业务、继电保护业务。
[0015] 在一些实施例中，优选为，所述节点设备可靠性分析=设备指标X第一权重；所 述设备指标包括以下一种或多种：设备配置、设备运行状态、设备运行时间。
[0016] 在一些实施例中，优选为，所述设备配置包括以下一种或多种：冗余配置、电源系 统；所述电源系统包括以下一种或多种：电源冗余配置、蓄电池质量；所述设备运行状态包 括以下一种或多种：设备运行环境、板卡年均失效次数；所述设备运行环境包括以下一种 或多种：是否按规定定期除尘、接地电阻；所述设备运行时间包括：投运年限。
[0017] 在一些实施例中，优选为，所述光缆链路可靠性分析=光缆链路指标X第二权 重；所述光缆链路指标包括以下一种或多种：光缆长度、光缆年发生外力破坏次数、光缆运 行年限。
[0018] 在一些实施例中，优选为，所述选取步骤包括：从源节点到目的节点的左右路径 中，以公式（1)计算节点i与j之间的光缆链路的带宽利用率；按照Dijkstra算法计算源 节点到目的节点的最短路径，并记录得到的所有所述最短路径；按所述带宽利用率对所有 最短路径进行排序，并标记所有所述最短路径的跳数；所述公式（1)为：
【权利要求】
1. 一种可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，包括： 获取步骤：获取拓扑信息； 分析步骤：根据所述拓扑信息进行节点设备及光缆链路的可靠性分析； 选取步骤：根据可靠性分析结果，以带宽资源利用率为主度量，为不同类型的业务选取 各自的最短路径形成最短路径列表； 确定步骤：针对不同业务类型，根据该类型业务的分布状况，依据业务均衡度和路径可 靠性对所述最短路径列表进行检验比较，按业务要求选取可靠性最高的最短路径。
2. 如权利要求1所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，所述拓扑信 息包括：传输网络物理拓扑、逻辑拓扑及基础数据信息；所述基础数据信息包括：设备类 型、设备速率等级、光缆类型及长度、已有业务种类、已有业务数量及已有业务路由信息。
3. 如权利要求2所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，所述业务种 类包括以下任一种或多种：电网自动化业务、安全稳定业务、继电保护业务。
4. 如权利要求1所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于， 所述节点设备可靠性分析=设备指标X第一权重； 所述设备指标包括以下一种或多种：设备配置、设备运行状态、设备运行时间。
5. 如权利要求4所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于， 所述设备配置包括以下一种或多种：冗余配置、电源系统；所述电源系统包括以下一 种或多种：电源冗余配置、蓄电池质量； 所述设备运行状态包括以下一种或多种：设备运行环境、板卡年均失效次数；所述设 备运行环境包括以下一种或多种：是否按规定定期除尘、接地电阻； 所述设备运行时间包括：投运年限。
6. 如权利要求1所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于， 所述光缆链路可靠性分析=光缆链路指标X第二权重； 所述光缆链路指标包括以下一种或多种：光缆长度、光缆年发生外力破坏次数、光缆运 行年限。
7. 如权利要求1所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，所述选取步 骤包括： 从源节点到目的节点的左右路径中，以公式（1)计算节点i与j之间的光缆链路的带 宽利用率； 按照Dijkstra算法计算源节点到目的节点的最短路径，并记录得到的所有所述最短 路径； 按所述带宽利用率对所有最短路径进行排序，并标记所有所述最短路径的跳数； BU:: 所述公式⑴为 其中，BUu为节点i与j之间光缆链路ij的已占用带宽资源；为节点i与j之间光 缆链路ij的容量。
8. 如权利要求7所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，所述确定步 骤包括： 针对最短路径列表中的各所述光缆链路的带宽利用率对拓扑网络进行可靠性标度，标 度值为该光缆链路的B〇uXIO3; 确定所述最短路径列表中的各所述光缆链路网络负载均衡度D(BO); 确定所述最短路径列表中的各所述光缆链路业务均衡度D(S1)，S1为某一种业务类型； 利用综合代价函数公式（5)中不同度量的权值，获取特定约束条件下的可靠性最高的 最短路径，所述公式（5) :C=K1XZC2X/_)(/?0) + 心X/)(5,) + /C4X/?，其中，Ki 彡 0,i= 1?4为加权系数，△η表示路径列表中每条路径跳数相对最短路径跳数的跳数差；R表示 该路径的可靠性指数。
9. 如权利要求8所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于， 所述网络负载均衡度D (BO)的计算步骤包括： 从所述最短路径列表中的各选定路径所包含的光缆链路上减去所需业务总类占用带 宽，重新计算光缆链路的带宽利用率，并利用公式（2)求所有光缆链路的带宽利用率均值， 所述公式⑵为：￡(价其中，L为拓扑网络中的光缆链路总数； L 利用公式（3)计算所述最短路径列表中的各选定路径的光缆链路带宽利用率 相对均值的偏差值D(B0)，利用偏差值D(BO)表征网络负载均衡度；所述公式（3): jjBO, - E{BO)f D(BO) = h-。 L
10. 如权利要求9所述的可靠性约束条件下的路由选择方法，其特征在于，所述光缆链 路业务均衡度D(S1)的计算方式为： L 公式⑷：/ve、_g[Sl/^(Sl)]2其中，S11为第1条光缆链路上承载所述所需业务S1 的数量，E(S1)为拓扑网络各光缆链路承载S1业务的均值，L表示拓扑网络中的光缆链路总 数。
【文档编号】H04L12/803GK104468355SQ201410676197
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】刘思青, 杨彩虹, 徐亚伟, 付金光, 刘贵涛, 陈亚辉, 张国明 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司鹤壁供电公司