一种光网络中的基于负载均衡的单播专用多层保护方法

摘要

本发明提供一种光网络中的基于负载均衡的单播专用多层保护方法，属于网络通讯技术领域，该方法包括为业务请求建立工作LSP、为业务请求建立保护LSP、为重工作负载光路提供WDM层保护、业务离去时释放资源；本发明可以扩展传统单播专用多层保护方法的应用范围，在进行多层保护的时候考虑多个约束情况；也综合考虑恢复动作和资源利用率，在物理链路上波长使用负载均衡和光路上带宽的使用负载均衡，以尽量减少发生物理链路故障时受影响的业务数量。

主权项

1.一种光网络中的基于负载均衡的单播专用多层保护方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1）、为业务请求建立工作LSP（标记交换路径），具体步骤如下：步骤（1.1）、设置链路代价根据公式W_wcl=1×α_wcl设置各波长转换链路的链路代价W_wcl；其中：α_wcl为波长转换链路的等级因子；根据公式$W_{\mathrm{ll}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & b_t-b_w-b_p<b_r\\ (1+\frac{b_w+b_p}{b_t})\times {\alpha }_{\mathrm{ll}}& b_t-b_w-b_p\ge b_r\end{array}\right.$设置各逻辑链路的链路代价W_ll；其中：b_t、b_w、b_p、b_r分别表示该逻辑链路的总带宽、工作带宽、保护带宽和用户请求带宽；α_ll为逻辑链路等级因子；根据公式$W_{\mathrm{al}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & t_a=t_t\\ (1+\frac{t_t-t_a}{t_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& t_a<t_t\end{array}\right.$设置每个节点对应的逻辑节点到该节点相应的所有波长节点的接纳链路的链路代价W_al；根据公式$W_{\mathrm{al}1}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & r_a=r_t\\ (1+\frac{r_t-r_a}{r_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& r_a<r_t\end{array}\right.$设置每个节点相应的所有波长节点到其逻辑节点的接纳链路的链路代价W_al1；其中：t_t、r_t、t_a、r_a分别表示该节点处总的光发送器数、总的光接收器数、可用光发送器数和可用光接收器数；α_al为接纳链路的等级因子；根据公式$W_{\mathrm{wll}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & w_w+w_p=\left|W\right|\\ (1+\frac{w_w+w_p}{\left|W\right|})\times {\alpha }_{\mathrm{wll}}& w_w+w_p<\left|W\right|\end{array}\right.$设置各波长链路的链路代价W_wll；其中：w_w，w_p分别该波长链路所属物理链路中工作波长数和保护波长数；α_wll为波长链路的等级因子；|W|为每条物理链路中的波长数；步骤（1.2）、寻路步骤（1.2.1）、利用Dijkstra算法计算一条从v′_s到v′_d的最短路径，判断是否寻路成功；其中：v′_s为v_s的逻辑节点，v_s为源节点；v′_d为v_d的逻辑节点，v_d为目的节点；步骤（1.2.2）、如果失败，拒绝业务请求，基于负载均衡的单播专用多层保护方法结束；步骤（1.2.3）、如果成功，继续执行步骤（1.3）；此处得到的LSP是一个由波长转换链路、逻辑链路、接纳链路、波长链路组成的链路集合；步骤（1.3）、格式化LSP对于LSP中每一条链路：步骤（1.3.1）、如果为接纳链路，说明需要建立一条新的光路，那么按序记录其后的所有波长链路和波长转换链路，直至出现下一条接纳链路，根据得到的有序链路集创建一条新的光路；步骤（1.3.2）、如果为逻辑链路，不做处理；经过格式化，LSP变成了一个只由逻辑链路构成的集合；步骤（1.4）、分配资源步骤（1.4.1）、对于新建的光路，将其经过的相应的波长链路的使用状态置为“被用于光路”；光路源节点处可用光发送器数减一；光路目的节点处可用光接收器数减一；在逻辑拓扑上增加相应的逻辑链路；步骤（1.4.2）、依次更新LSP路径上各逻辑链路的带宽使用情况；步骤（2）、为业务请求建立保护LSP，具体步骤如下：步骤（2.1）、设置链路代价设置工作LSP经过的物理链路所对应的所有波长链路和逻辑链路的链路代价为∞；其余各波长转换链路、逻辑链路、接纳链路和波长链路的链路代价如下：根据公式W_wcl=1×α_wcl设置各波长转换链路的链路代价W_wcl；其中：α_wcl为波长转换链路的等级因子；根据公式$W_{\mathrm{ll}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & b_t-b_w-b_p<b_r\\ (1+\frac{b_w+b_p}{b_t})\times {\alpha }_{\mathrm{ll}}& b_t-b_w-b_p\ge b_r\end{array}\right.$设置各逻辑链路的链路代价W_ll；其中：b_t、b_w、b_p、b_r分别表示该逻辑链路的总带宽、工作带宽、保护带宽和用户请求带宽；α_ll为逻辑链路等级因子；根据公式$W_{\mathrm{al}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & t_a=t_t\\ (1+\frac{t_t-t_a}{t_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& t_a<t_t\end{array}\right.$设置每个节点对应的逻辑节点到该节点相应的所有波长节点的接纳链路的链路代价W_al；根据公式$W_{\mathrm{al}1}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & r_a=r_t\\ (1+\frac{r_t-r_a}{r_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& r_a<r_t\end{array}\right.$设置每个节点相应的所有波长节点到其逻辑节点的接纳链路的链路代价W_al1；其中：t_t、r_t、t_a、r_a分别表示该节点处总的光发送器数、总的光接收器数、可用光发送器数和可用光接收器数；α_al为接纳链路的等级因子；根据公式$W_{\mathrm{wll}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & w_w+w_p=\left|W\right|\\ (1+\frac{w_w+w_p}{\left|W\right|})\times {\alpha }_{\mathrm{wll}}& w_w+w_p<\left|W\right|\end{array}\right.$设置各波长链路的链路代价W_wll；其中：w_w，w_p分别该波长链路所属物理链路中工作波长数和保护波长数；α_wll为波长链路的等级因子；|W|为每条物理链路中的波长数；步骤（2.2）、寻路步骤（2.2.1）、利用Dijkstra算法计算一条从v′_s到v′_d的最短路径，判断是否寻路成功；步骤（2.2.2）、如果失败，释放工作LSP占用的资源，拒绝业务请求，基于负载均衡的单播专用多层保护方法结束；步骤（2.2.3）、如果成功，继续执行步骤（2.3）；步骤（2.3）、格式化LSP对于LSP中每一条链路：步骤（2.3.1）、如果为接纳链路，说明需要建立一条新的光路，那么按序记录其后的所有波长链路和波长转换链路，直至出现下一条接纳链路，根据得到的有序链路集创建一条新的光路；步骤（2.3.2）、如果为逻辑链路，不做处理；经过格式化，LSP变成了一个只由逻辑链路构成的集合；步骤（2.4）、分配资源步骤（2.4.1）、对于新建的光路，将其经过的相应的波长链路的使用状态置为“被用于光路”；光路源节点处可用光发送器数减一；光路目的节点处可用光接收器数减一；在逻辑拓扑上增加相应的逻辑链路；步骤（2.4.2）、依次更新LSP路径上各逻辑链路的带宽使用情况；步骤（3）、为重工作负载光路提供WDM层保护：当为业务请求建立了工作LSP和保护LSP后，依次检查工作LSP所经过的各逻辑链路，这里的每条逻辑链路都对应一条光路，如果其负载超过了指定的阈值称其为重工作负载光路，需要在WDM层为其提供WDM层保护；如果该重工作负载光路未被提供WDM层保护，那么为该光路创建一条保护光路，保护光路需要与其物理链路分离；令该重工作负载光路的源节点为v_a，目的节点为v_b，具体步骤如下：步骤（3.1）、设置链路代价重工作负载光路经过的物理链路所对应的所有波长链路的链路代价设置为∞；所有逻辑链路的链路代价设置为∞；根据式$W_{\mathrm{wll}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & w_w+w_p=\left|W\right|\\ (1+\frac{w_w+w_p}{\left|W\right|})\times {\alpha }_{\mathrm{wll}}& w_w+w_p<\left|W\right|\end{array}\right.$设置其余波长链路的链路代价；根据式$W_{\mathrm{al}}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & t_a=t_t\\ (1+\frac{t_t-t_a}{t_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& t_a<t_t\end{array}\right.$设置v′_a所有出边接纳链路的链路代价；根据式$W_{\mathrm{al}1}=\left\{\begin{array}{cc}\infty & r_a=r_t\\ (1+\frac{r_t-r_a}{r_t})\times {\alpha }_{\mathrm{al}}& r_a<r_t\end{array}\right.$设置v′_b所有入边接纳链路的链路代价；其余接纳链路的链路代价设置为∞；其中：v′_a为重工作负载光路的源节点v_a的逻辑节点；v′_b为重工作负载光路的目的节点v_b的逻辑节点；步骤（3.2）、寻路步骤（3.2.1）、用Dijkstra算法计算一条连接v′_a和v′_b的代价最小的路径，判断是否寻路成功；步骤（3.2.2）、如果失败，WDM层保护失败，基于负载均衡的单播专用多层保护方法结束；步骤（3.2.3）、如果成功，将该重工作负载光路标记为“WDM层已保护”状态，继续执行步骤（3.3）；步骤（3.3）、分配资源保护光路源节点处可用光发送器数减一；光路目的节点处可用光接收器数减一；保护路经过的各波长链路使用状态设置为“被用于保护”；步骤（4）、业务离去时释放资源，具体步骤如下：步骤（4.1）、依次释放工作LSP及保护LSP所经过的各逻辑链路上占用的带宽；步骤（4.2）、对于提供了WDM层保护但工作负载低于的逻辑链路，删除其保护路；标志为“WDM层未保护”状态；设置保护路经过的各波长链路的使用情况为“未使用”；其中：为光路的工作负载指定的一个阈值，步骤（4.3）、对于已用带宽为0的逻辑链路，删除该逻辑链路；设置光路经过的各波长链路的使用情况为“未使用”；光路源节点处光发送器数加一；目的节点处光接收器数加一。