多层网络中一种业务驱动的跨层生存性方法

摘要

本发明提供多层网络中一种业务驱动的跨层生存性方法，分别应用基于QoT的再生节点配置机制使工作路由满足业务的QoT请求，在网络中提供区分业务的差异化服务；应用基于再生节点的段保护机制，利用段保护机制的优点，选择合适的段并计算段保护路由，使每条段保护路由都满足业务的QoT请求，并且最优化网络资源；应用基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制，利用GMPLS控制平面同时支持P-LSP和λ-LSP的特点，将承载业务的下层工作路由映射到上层虚链路，当故障发生后，只在底层启动ASP，将保护路由映射到上层虚链路，不需要在上层启动生存型策略，避免了层间资源重复分配，减少了层间生存性策略冲突的可能。

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种多层网络中业务驱动的跨层生存性策略，适用于应用GMPLS控制平面的扁平化多层网络，如IP/GMPLS overWDM等。

背景技术

网络中的业务量快速增长，对网络的生存性提出了更高的要求，需要在网络中应用生存性策略提高网络对抗故障的能力；而且新的业务种类不断出现，要求网络能够区分业务提供差异化服务。同时，网络有向IP/MPLSover WDM多层网络发展的趋势，在多层网络中每一层都有自己独立的生存性策略，发生故障后，每层都会启动自己的生存性策略对故障进行恢复。在现有应用保护机制的生存性策略中基于段的保护机制不仅能够满足业务对生存性的要求，而且能够最优化网络资源，是比较理想的保护机制。但是，当前多层生存性策略仍然存在以下不足：

(1)利用现有算法为业务计算的最短路由不能满足业务对传输质量的要求(Quality of Transmission，简称QoT)，其中QoT用承载业务的光链路信噪比度量，反映业务对误码率的要求。

(2)当多层网络中发生故障后，现有多层网络生存性策略需要在上下层都启动生存性策略，造成层间资源重复分配，甚至出现上下层生存性策略冲突。

(3)基于段的保护机制虽然能够在满足业务对生存性需求的同时，最优化网络性能，但是段的选取将直接影响其性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有生存性策略存在为业务计算的最短路由不能满足业务对传输质量的要求的问题，多层网络中发生故障后造成层间资源重复分配的问题，以及段的选取直接影响其性能的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，多层网络中一种业务驱动的跨层生存性方法，其特征在于，首先在最短路由上利用基于QoT的再生节点配置机制，根据业务QoT请求选择和配置再生节点，使最短路由能够满足业务的QoT请求；其次利用基于再生节点的段保护机制，根据配置的再生节点选择合适的段，并计算段保护路由；工作路由上再生节点的配置和段保护路由计算成功后，最后应用基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制将工作路由映射到上层虚链路，当发生光纤切断故障后，只在底层完成ASP，将保护路由映射到上层虚链路，避免上下层资源重复分配和生存性策略冲突的问题。

所述的基于QoT的再生节点配置机制是在WDM层计算的最短工作路由上，根据业务请求QoT选择和配置再生节点，在再生节点上对承载业务的信号进行光-电-光转换，使承载该业务的物理链路能够满足业务的QoT请求，使网络能够提供区分业务的差异化服务；该机制步骤如下：

S101初始化变量i＝0；j＝1；初始QoT＝1.0；n_RN＝0；{RN}其中i，j为最短路由经过的节点集合{WP}的元素下标，n_RN为最短路由中需要配置成再生节点的节点数，{RN}为需要配置成再生节点的节点集合，转S102；

S102计算其中WP_i、WP_j为最短路由经过的节点集合{WP}中相邻的两个节点，为最短路由经过的一条链路，为链路的QoT值；转S103；

S103如果计算所得QoT＜R，转S104，否则转S108，其中R为业务请求QoT；

S104计算n_RN＝n_RN+1，{RN}＝{RN}∪WP_j；其中，为最短路由经过的节点集合{WP}中节点WP_j的增强倍数；转S105；

S105如果QoT≥1.0，转S106，否则转S107；

S106设置QoT＝1.0；转S107；

S107如果i＜n_WP，j＜n_WP，转S108；否则转S109；其中n_WP为最短路由经过的节点数；

S108i＝i+1；j＝j+1；转S103；

S109符合业务请求QoT的工作路由计算成功。

所述的基于再生节点的段保护机制是根据配置的再生节点选择合适的段，从源节点到再生节点之间、再生节点到再生节点之间以及再生节点到目的节点之间计算最短段保护路由，再根据业务的QoT请求在段保护路由上选择和配置再生节点，使每条段保护路由都满足业务的QoT请求。

所述的基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制是利用GMPLS控制平面同时支持P-LSP和λ-LSP的特点，将承载业务的下层工作路由映射到上层虚链路，当故障发生后，只在底层启动ASP，将保护路由映射到上层虚链路，不需要在上层启动生存型策略，避免了层间资源重复分配，减少了层间生存性策略冲突的可能。

本发明分别应用基于QoT的再生节点配置机制使工作路由满足业务的QoT请求，在网络中提供区分业务的差异化服务；应用基于再生节点的段保护机制，利用段保护机制的优点，选择合适的段并计算段保护路由，使每条段保护路由都满足业务的QoT请求，并且最优化网络资源；应用基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制避免多层网络发生故障后，在上下两层都启动生存性策略，造成资源重复分配，甚至上下层生存性策略冲突的问题。

附图说明

图1是本发明的实现步骤；

图2是基于QoT的再生节点配置机制流程图；

图3是出现故障后保护路由到上层虚链路的映射示意图；

图4是基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制示意图；

图5本发明具体实施例中应用的多层网络拓扑；

图6是本发明的倒换时间分析；

图7是本发明区分业务能力分析。

文中：IP、互联网协议；WDM、波分复用；GMPLS、通用多协议标签交换；QoT、传输质量；P-LSP、包标签交换通道；λ-LSP、波长标签交换通道；ASP、自动倒换保护。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的实现步骤如图1所示，下面详细描述本发明的实现步骤。

(1)基于QoT的再生节点配置机制

基于QoT的再生节点配置机制是在WDM层计算的最短工作路由上，根据业务请求QoT选择和配置再生节点，在再生节点上对承载业务的信号进行光-电-光转换，使承载该业务的物理链路能够满足业务的QoT请求，使网络能够提供区分业务的差异化服务。基于QoT的再生节点配置机制流程如图2所示，该机制步骤如下：

S101初始化变量i＝0；j＝1；初始QoT＝1.0；n_RN＝0；其中i，j为最短路由经过的节点集合{WP}的元素下标，n_RN为最短路由中需要配置成再生节点的节点数，{RN}为需要配置成再生节点的节点集合，转S102；

S102计算其中WP_i、WP_j为最短路由经过的节点集合{WP}中相邻的两个节点，为最短路由经过的一条链路，为链路的QoT值；转S103；

S103如果计算所得QoT＜R，转S104，否则转S108，其中R为业务请求QoT；

S104计算n_RN＝n_RN+1，{RN}＝{RN}∪WP_j；其中，为最短路由经过的节点集合{WP}中节点WP_j的增强倍数；转S105；

S105如果QoT≥1.0，转S106，否则转S107；

S106设置QoT＝1.0；转S107；

S107如果i＜n_WP，j＜n_WP，转S108；否则转S109；其中n_WP为最短路由经过的节点数；

S108i＝i+1；j＝j+1；转S 103；

S109符合业务请求QoT的工作路由计算成功。

(2)基于再生节点的段保护机制

当应用基于QoT的再生节点配置机制使工作路由满足业务QoT请求后，应用基于再生节点的段保护机制根据配置的再生节点选择合适的段，从源节点到再生节点之间、再生节点到再生节点之间以及再生节点到目的节点之间计算最短段保护路由，再根据业务的QoT请求在段保护路由上选择和配置再生节点，使每条段保护路由都满足业务的QoT请求。

(3)基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制

工作路由上再生节点的配置和段保护路由计算成功后，应用基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制利用GMPLS控制平面同时支持P-LSP和λ-LSP的特点，将承载业务的下层工作路由映射到上层虚链路，当故障发生后，只在底层启动ASP，将保护路由映射到上层虚链路，不需要在上层启动生存型策略，避免了层间资源重复分配，减少了层间生存性策略冲突的可能。图4为基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制示意图。其中，每条P-LSP对应一条λ-LSP，一对P-LSP和λ-LSP唯一确定一个业务链接，没个节点只需要将入P-LSP和λ-LSP交换到对应的出P-LSP和λ-LSP即可，图4中业务请求从路由器a到路由器d建立连接，在WDM层以最短路由A-B-C-D承载业务。利用GMPLS控制平面可以同时支持PLSP和λ-LSP的特点，在有光电转换的交换节点处使业务链接经过上层路由器和下层交换节点，图4中假设所有交换节点处都需要光电转换，对应光路A-B、B-C、C-D分别生成虚链路a-b、b-c、c-d，完成WDM层光路到IP/MPLS层虚链路的跨层路由映射。为底层WDM交换节点和上层IP/MPLS路由器配置的入和出λ-LSP和P-LSP如下：

当WDM层发生光纤切断故障后，在WDM层启动ASP，应用基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制，将保护路由映射到原工作路由对应的上层虚链路，此时，与发生故障的光路对应的P-LSP仍然存在，只是其对应的λ-LSP发生改变。基于GMPLS控制平面的跨层路由映射使得跨层生存性策略不用在上层启动生存性策略，避免了层间资源重复分配，减少了层间生存性策略冲突的可能性。图3为发生光纤切断故障时基于GMPLS控制平面的跨层路由映射示意图，完成ASP和跨层路由映射后各WDM交换节点和IP/MPLS路由器配置的入和出λ-LSP和P-LSP号如下：

为了说明本发明多层网络中一种业务驱动的跨层段保护方法的性能，针对图5所示多层网络拓扑进行仿真。

该多层网络拓扑物理层包含了14个节点和21条链路，每条链路由一对方向相反的单向光纤组成，每根光纤支持16个波长；每个节点都由IP/GMPLS路由器和OXC组成，并且不受波长一致性约束。

在仿真过程中假设每条物理链路的QoT参数分布在0.9-1.0之间，业务连接请求表示为R(s，d，R)，s和d分别是业务请求的源、目的节点，R表示业务的QoT请求，每个业务请求的带宽为一个波长。所有业务连接请求的源、目的节点对随机生成，且业务连接请求按照平均速率服从参数为λ的泊松分布独立到达，被成功接入的业务连接的持续时间服从均值为1/μ的负指数分布，网络总负载为λ/μ(Erlang)。该算法根据业务请求R(s，d，R)为其计算工作路由和段保护路由，如果计算失败则业务请求被阻塞，不存在排队现象，产生10⁶次业务，应用统计方法得出仿真数据。

(1)仿真首先研究本发明方法的倒换时间。为了检验业务驱动的跨层生存性策略的性能，同基于通道的保护机制和基于链路的保护机制做对比，本发明方法记为SCSG，基于通道的保护机制记为PMP，基于链路的保护机制记为PML。图6为本发明的倒换时间分析。由图中可以看出，基于段的保护机制倒换时间介于基于通道的保护倒换和基于链路的保护倒换之间，这是因为基于通道的保护倒换和基于链路的保护倒换是基于段的保护倒换的特殊情况，当基于段的保护倒换所计算的段保护路由只有一条时，就是基于通道的保护倒换；当基于段的保护倒换所计算的段保护路由数等于工作路由的链路数时，就是基于链路的保护倒换。因此，基于段的保护倒换可以根据业务请求和网络状态，动态计算段保护路由，最大限度优化网络性能。

(2)仿真同时还研究了本发明区分业务的能力。图7是为不同QoT请求的业务计算成功的工作路由和保护路由总的平均跳数。由图中可以看出，业务请求QoT越高，为业务计算成功的工作路由和保护路由总的平均跳数越多。这是因为业务的QoT请求越高，为业务工作路由配置的再生节点越多，计算的保护路由段数越多。因此，每条段保护路由越短，发生故障后，倒换的时间越短，但是占用的资源越多，导致阻塞率升高。