一种光网络中的基于负载均衡的单播共享多层保护方法

摘要

本发明提供一种光网络中的基于负载均衡的单播共享多层保护方法，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共享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；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共享多层保护方法，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)为了使保护LSP和工作LSP不会同时发生故障，保护LSP要求与工作LSP是物理链路分离的，建立保护LSP具体步骤如下：步骤(1.1)、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∞；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_al；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，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∞；设置其余各波长转换链路、逻辑链路、接纳链路、逻辑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_al；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；根据公式设置在保护资源共享情况下，为业务请求建立保护LSP时，引入保护LSP经过该逻辑链路需要新分配的保护带宽数时该逻辑链路的链路代价；其中：b_t，b_w，b_p，b_new分别为该逻辑链路的总带宽、工作带宽、保护带宽和若保护LSP经过该逻辑链路需要新分配的保护带宽数；α_ll是逻辑链路的等级因子；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，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：根据以下策略更新带宽使用情况：如果两条保护LSP经过了相同的逻辑链路，并且它们对应的工作LSP是物理链路分离的，那么在该逻辑链路上它们可以共享保护带宽；令R_l为所有保护LSP经过逻辑链路l的请求集合；E_r为请求r的工作LSP经过的物理链路的集合；保护LSP经过l的工作LSP所经过的物理链路构成l的所保护物理链路集合为工作LSP经过物理链路e，保护LSP经过逻辑链路l的请求集合；对于任意e∈A₁，都记录了保护该物理链路需要分配的带宽数b_r为业务r的请求带宽；每当为一个新业务请求建立保护LSP时，如果该保护LSP经过逻辑链路l，那么首先列出其工作LSP经过的各逻辑链路列出来，然后再依次列出各逻辑链路经过的物理链路；这些物理链路间可能有重复，去掉重复的物理链路，每条物理链路只保留一条，构成集合A₂；对于任意的e∈A₂，如果那么将e添加到A₁中，同时将令b_r为新业务的请求带宽；如果e∈A₁，令该逻辑链路需要新分配的保护资源带宽如果l上没有足够的空闲带宽，那么l不可用；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(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，且没有提供WDM层保护，那么为其提供一条保护光路，并不实际创建光路，而只是在相应的波长链路上做记录；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)、设置链路代价设置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∞；设置所有逻辑链路的链路代价设置为∞；根据式设置其余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；设置所有接纳链路的链路代价：在共享保护方法中，当为重工作负载光路提供WDM层保护的时候，如果保护路的第一跳波长链路或最后一跳波长链路是和其它业务共享使用的，那么保护路源节点和目的节点可分别共享使用已分配的光发送器和光接收器，不需要再次分配；所以在计算WDM层保护时，保护路源节点处的出边接纳链路和目的节点处的入边接纳链路设置为α_al，其它接纳链路设置为∞；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，方法结束；步骤(3.2.3)：如果成功，判断源、目的端有无足够的光收发器；步骤(3.2.4)：当路径第一跳波长链路使用状态不是“被用于保护”时，v′_a处新分配一个光发送器，如果v′_a处光发送器数为0，WDM层保护失败，方法结束；否则，v′_a处光发送器数减一；步骤(3.2.5)、当路径最后一跳波长链路使用状态不是“被用于保护”，v′_b处新分配一个光接收器，如果v′_b处光接收器数为0，WDM层保护失败，方法结束；否则，v′_b处光接收器数减一；步骤(3.2.6)、将该重工作负载光路标记为“WDM层已保护”状态；步骤(3.3)、分配资源保护路经过的各波长链路使用状态设置为“被用于保护”；将工作路径过的物理链路集合添加到保护路经过的各波长链路的数组A₃中；步骤(4)、业务离去时释放资源当业务离去时，需要释放其工作LSP和保护LSP上占用的资源，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；释放保护LSP上的带宽资源时，依次检查保护LSP经过的各逻辑链路，将该逻辑链路的数组A₁中，该业务工作LSP经过的物理链路对应的带宽减去该业务的请求带宽，如果A₁中某物理链路对应的带宽为0，从A₁中删除该物理链路，将保护带宽的值重新设置为A₁中各物理链路对应带宽的最大值；步骤(4.2)、对于那些有保护光路，但当前负载低于的工作光路，删除其保护光路：依次更新其保护光路所经过的波长链路，将该工作光路经过的物理链路从各波长链路的数组A₃中删除；如果某条波长链路的数组A₃中不再含有任何物理链路；设置该波长链路状态为“未使用”；如果该波长链路是保护路中第一跳波长链路，那么光路源节点处光发送器数加一；如果是保护路中最后一跳波长链路，那么光路目的节点处光接收器加一；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。