一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法与流程

本发明属于通信网技术领域。具体涉及一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法。

背景技术：

随着信息技术的快速发展，网络中的业务及流量呈指数级增长，而作为骨干网基础设施的光网络，其传输速率及容量也在飞速扩张，在此情况下，网络组件一旦出现故障，将会造成业务的大量丢失或服务质量的严重下降，给国民经济带来极大的影响，因此，网络生存性一直是通信网技术领域的一个重要研究课题。

网络生存性技术通常可分为两类：保护和恢复。保护是通过预留网络资源为业务设置备份通路，一旦工作通路损毁，业务可以切换至备份通路；恢复则是根据网络资源状态为受损业务找一条可用的通路来恢复业务。恢复技术不需要预留大量的网络资源，具有较高的灵活性，能够很好地应对灾难对网络造成的损毁。

大规模灾难不仅会对灾区的网络设施造成大面积的损毁，还会对邻近的网络组件造成严重威胁，因此，网络生存性的研究目标不仅仅是保证网络业务的连通性，对于业务的服务质量，如：带宽损失率和业务可靠性，也应该得到一定的保证。

本发明提出一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法，根据业务可靠性需求动态调整恢复通路的路由和数量，根据业务带宽需求均衡分配并自适应升级带宽，根据资源利用率最大化原则进一步为受损业务增补路由和带宽，从而在业务中断率、可靠性、带宽损失率等性能方面获得较大的提升。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种在业务中断率、可靠性、带宽损失率等性能方面获得较大的提升的基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法。本发明的技术方案如下：

一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法，假设网络模型为g(n,l)，其中，n是网络中所有节点的集合，l是网络中所有链路的集合，网络中任意两个不同的节点间都有一个业务连接，在灾难发生前，网络中每个业务c的可靠性rc都不小于可靠性门限r0，其恢复方法包括以下步骤：

101、根据灾后网络中链路可靠性的下降情况，确定网络中业务受损状态，中断或可靠性下降至门限以下的业务均视为受损业务，将受损业务的带宽全部释放，并将所有受损业务放入集合d；

102、根据可靠性门限、业务带宽需求以及网络状态，为集合d中的第一个业务c计算1条或2条最小代价恢复通路，如果业务可靠性满足可靠性门限，为业务c配置最多50％的需求带宽，并将业务c转移到集合h，跳转到步骤104，否则，跳转到步骤103；

103、调整通路代价公式，重新为受损业务c计算1条或2条最小代价恢复通路，如果通路代价无法调整或业务c可靠性满足门限，为业务c配置最多50％的需求带宽，并将业务c转移到集合h，跳转到步骤104，否则，跳转到步骤103；

104、如果集合跳转到步骤102，否则，跳转到步骤105；

105、将集合h中的业务按带宽损失率降序排列，为h中第一个业务c在空闲带宽较多的通路上增配一个单位带宽，删除带宽损失率为0的业务，将无法增配带宽且带宽损失率大于0的业务c转移到集合a，跳转到步骤106

106、如果集合跳转到步骤105，否则跳转到步骤107；

107、依次为集合a中的业务计算最小代价通路作为新增通路并配置带宽，直到无法找到新增通路或带宽已满足需求。

进一步的，所述步骤102为受损业务计算1条或2条最小代价恢复通路并配置最多50％的需求带宽的步骤包括：

1)根据公式(1)和公式(2)为业务c更新链路带宽代价和链路可靠性代价并根据公式(3)寻找第一条最小代价通路；

其中，w表示每一条链路的带宽容量，表示链路l上的空闲带宽，rl表示链路l的可靠性。cp为通路代价，由可靠性代价带宽代价以及跳数因子h组成，α为权重系数，对于每个业务，α的初始值均为1；

2)如果找不到最小代价通路，将业务c从集合d中删除，跳转到104，否则，跳转到3)；

3)如果rc≥r0，rc表示业务c的可靠性，r0表示可靠性门限，根据公式(4)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到104，否则，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，为业务c计算链路分离的第二条最小代价通路，跳转到4)；

其中，表示业务c在第k通路上配置的带宽，表示业务c的需求带宽，表示第k条通路上的空闲带宽；

4)如果找不到第二条通路，将业务c转移到集合h，跳转到104，否则，跳转到5)；

5)如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到104，否则，跳转到103；

进一步的，所述步骤103为可靠性不满足门限的业务重新寻找1条或2条最小代价恢复通路并配置带宽的步骤包括：

1)令α＝α-m，如果α≥0，根据公式(1)和公式(2)更新链路代价，为业务c重新计算第二条通路，跳转到2)，否则，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，令α＝1，跳转到3)；其中,m表示α的调整步长，m∈(0,1)；

2)如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到104，否则，跳转到1)；

3)令α＝α-m，如果α≥0，根据公式(1)和公式(2)更新链路代价，为业务重新计算第一条通路，跳转到4)，否则，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到104；

4)如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到104，否则，跳转到3)。

进一步的，通路p的可靠性为rp，rp由该通路上所有链路的可靠性累积所得，如公式(6)所示，当业务c包含多条链路分离的通路，则可靠性rc由公式(7)计算所得，其中i表示业务c的第i条通路。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明为提高灾后业务可靠性，并最小化业务带宽损失率，本发明提出一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法。该方法根据业务可靠性需求和灾后的网络组件可靠性状态，动态调整业务恢复通路的路由和数量，最大限度满足恢复业务的可靠性需求；根据业务带宽需求和网络带宽资源情况，部分配置初始恢复带宽，最小化灾后网络中的业务损失率；根据待恢复业务的带宽损失情况，均衡分配并自适应升级带宽，优化业务流量分配及网络流量分布；根据资源利用率最大化原则，进一步为恢复业务增补路由和带宽，从而在业务中断率、可靠性、带宽损失率等性能方面获得较大的提升。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

本发明内容所涉及的概念和模型如下：

1.网络模型

网络模型为网状光网络g(n,l)，n表示所有网络节点的集合，l表示网络中所有链路的集合。假设网络中的每个节点都具有完全的波长转换能力，每条链路都具有相同的带宽容量w。

2.本发明涉及到的符号说明：

c：网络中的业务

l：网络中的链路

链路l的带宽代价

链路l的可靠性代价

cp：通路p代价

w：链路l的带宽容量

链路l的空闲带宽

rl：链路l的可靠性，rl∈[0,1)

α：权重系数，α∈[0,1]

m：权重系数调整步长，m∈(0,1]

h：跳数因子

d：灾后网络中受损业务的集合

业务c的第k条通路

rc：业务c的可靠性

r0：可靠性门限

业务c需求带宽

通路上的空闲带宽

业务c在上配置的带宽

h：需要进行带宽增配的业务集合

业务c空闲带宽相对充足的通路

γc：业务c的带宽损失率

a：需要新增路由并配置带宽的业务集合

pc：业务c的通路集合

3.业务可靠性计算

设通路p的可靠性为rp，rp由该通路上所有链路的可靠性累积所得，如公式(6)所示。若业务c包含多条链路分离的通路，则其可靠性rc由公式(7)计算所得，其中i表示业务c的第i条通路。

4.本发明技术方法说明如下：

1.可靠性恢复方法

步骤1：将受损业务的带宽全部释放，并将所有受损业务放入集合d，更新网络状态；

步骤2：对集合d中的第一个业务c，根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价并根据公式(3)找一条最小代价通路，如果找不到通路，将业务c从集合d中删除，跳转到步骤10，否则，跳转到步骤3；

步骤3：如果rc≥r0，根据公式(4)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到步骤10，否则，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，并为业务c找链路分离的第二条通路，跳转到步骤4；

步骤4：如果找不到第二条通路，将业务c转移到集合h，跳转到步骤10，否则，跳转到步骤5；

步骤5：如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，将业务转移到集合h，跳转到步骤10，否则，跳转到步骤6；

步骤6：令α＝α-m，如果α≥0，根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为业务c重新计算第二条通路，跳转到步骤7，否则，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，令α＝1，跳转到步骤8；

步骤7：如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第二条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到步骤10，否则，跳转到步骤6；

步骤8：令α＝α-m，如果α≥0，根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为业务c重新计算第一条通路，跳转到步骤9，否则，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到步骤10；

步骤9：如果rc≥r0，根据公式(5)为业务c在第一条通路上配置带宽，将业务c转移到集合h，跳转到步骤10，否则，跳转到步骤8；

步骤10：如果集合跳转到步骤102，否则，结束；

其中，公式(1)中，w表示链路的带宽容量，表示链路l的空闲带宽，公式(2)中，rl表示链路l的可靠性，公式(3)中cp是通路代价，通路代价由可靠性代价带宽代价以及跳数因子h组成，α是权重系数，α的初始值为1，α＝α-m中的m设置为0.5，即α＝{0,0.5,1}。公式(4)表示最多为业务配置50％的需求带宽，公式(5)表示最多为业务配置25％带宽。

2.带宽增补方法

步骤1：将集合h中的业务按带宽损失率降序排列，为第一个业务c选择一条空闲带宽较多的通路跳转到步骤2；

步骤2：如果通路上有空闲带宽，为业务c在通路上增配一个单位带宽，将γc＝0的业务c从集合h中删除，跳转到步骤3，否则，将业务c从集合h转移到集合a，跳转到步骤3；

步骤3：如果集合跳转到步骤1，否则，跳转到步骤4；

步骤4：令α＝1，根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为集合a中的第一个业务c计算一条最小代价通路，如果能找到通路，为业务c配置带宽，跳转到步骤5，否则，将业务c从集合a中删除，跳转到步骤6；

步骤5：如果业务c带宽损失率不为0，跳转到步骤4，否则，将业务c从集合a中删除，跳转到步骤6；

步骤6：如果集合跳转到步骤4，否则，结束。

一种基于多通路的业务可靠性和带宽恢复方法，其具体实施方法包括如下步骤：

步骤1：将受损业务的带宽全部释放，并将受损业务放入集合d，置α＝1，k＝1；

步骤2：根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为集合d中第一个业务c计算一条最小代价通路p，如果成功，令跳转到步骤3，否则，从集合d中删除业务c，跳转到步骤8；

步骤3：如果rc≥r0，为配置带宽，将业务c从集合d转移到集合h，跳转到步骤8，否则，为配置带宽，令k＝k+1，跳转到步骤4；

步骤4：根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为业务c重新计算一条链路分离的最小代价通路p，如果成功，令跳转到步骤5，否则，将业务c从集合d转移到集合h，跳转到步骤8；

步骤5：如果rc≥r0，为配置带宽，将业务c从集合d转移到集合h，跳转到步骤8，否则，跳转到步骤6；

步骤6：令α＝α-m，如果α≥0，根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为业务c计算一条链路分离的最小代价通路p，令跳转到步骤5，否则，为配置带宽，令k＝k-1，跳转到步骤7；

步骤7：如果k＞0，令α＝1，释放业务c在路径上配置的带宽，跳转到步骤6，否则，将业务c从集合d转移到集合h，跳转到步骤8；

步骤8：令α＝1，如果集合跳转到步骤2，否则，跳转到步骤9。

步骤9：将集合h中的业务按带宽损失率降序排列，为第一个业务c配置带宽，跳转到步骤10；

步骤10：如果业务c是单通路配置，令跳转到步骤11，否则，为空闲带宽较充足的通路，跳转到步骤11；

步骤11：如果通路上的空闲带宽不为0，则在通路上配置一个单位带宽，将集合h中γc＝0的业务删除，跳转到步骤12，否则，将业务c从集合h转移到集合a，跳转到步骤12；

步骤12：如果集合跳转到步骤9，否则，令α＝1，跳转到步骤13；

步骤13：根据公式(1)和公式(2)更新链路带宽代价和链路可靠性代价根据公式(3)为集合a中的第一个业务c计算一条最小代价通路，如果成功，令k＝|pc|，k＝k+1，将该通路记为并分配带宽资源跳转到步骤14，否则，将业务c从集合a中删除，跳转到步骤15；

步骤14：如果跳转到步骤13，否则，将业务c从集合a中删除，跳转到步骤15；

步骤15：如果集合跳转到步骤13，否则，结束。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。