專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)優(yōu)化問題，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
對于一個運(yùn)營的光傳送網(wǎng)絡(luò)而言，如何充分、有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源以接納更多的業(yè)務(wù)，也就是如何進(jìn)行業(yè)務(wù)配置的優(yōu)化，一直以來都是一個十分關(guān)鍵的問題。這一優(yōu)化問題是個非多項(xiàng)式完備(NP-Complete)的問題，可以通過整數(shù)線性規(guī)劃(ILP)來進(jìn)行描述，眾所周知，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的情況下，求解這樣優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解幾乎是不可能的。具體到光同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)中，可以將其優(yōu)化問題定性描述為在已知物理網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)量矩陣的情況下，如何合理分配資源，以達(dá)到占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡、使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長以及使用低階交叉資源最少的四個優(yōu)化目標(biāo)。但是，由于在SDH傳送網(wǎng)中存在一些復(fù)雜的約束條件，比如節(jié)點(diǎn)交叉能力方面的限制，特殊映射結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的鏈路資源不對稱性等，將導(dǎo)致問題更加復(fù)雜化。
目前還沒有專門針對SDH傳送網(wǎng)中多業(yè)務(wù)優(yōu)化問題的研究文獻(xiàn)，與之最接近的只有密集波分復(fù)用(DWDM)光網(wǎng)絡(luò)中多業(yè)務(wù)優(yōu)化問題的解決方法，即靜態(tài)路由與波長分配(RWARouting & Wavelength Assignment)問題的解決方法，在該方法中，由于考慮到優(yōu)化問題的復(fù)雜性，通常將問題分解為兩個子問題，分別為靜態(tài)路由分配問題和波長分配問題，這兩個問題各自也是NP困難的。其中，路由分配問題一般采用啟發(fā)式算法，其思路是按一定的路由策略求出初始解，再根據(jù)全網(wǎng)的資源占用狀態(tài)，對部分業(yè)務(wù)進(jìn)行重路由計(jì)算，直到指標(biāo)達(dá)到預(yù)期值，或者計(jì)算結(jié)果收斂，或者計(jì)算到一定次數(shù)終止，然后給出一個較優(yōu)解。而波長分配問題可以轉(zhuǎn)化為一個圖著色問題，此類問題已有成熟的標(biāo)準(zhǔn)圖著色算法求解，但考慮到效率問題，通常也根據(jù)實(shí)際情況，采用啟發(fā)式算法求出較優(yōu)解。
一般來說，DWDM網(wǎng)絡(luò)屬于一般的網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh網(wǎng))，這種網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部只有節(jié)點(diǎn)之間的相互連接，而沒有其他諸如環(huán)的連接結(jié)構(gòu)，由于應(yīng)用于DWDM網(wǎng)絡(luò)上的啟發(fā)式算法基于這種Mesh網(wǎng)，只考慮節(jié)點(diǎn)之間的簡單連接，而不考慮具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣?，所以?yōu)化效果的不確定性很大。另外，DWDM網(wǎng)絡(luò)中的資源分配以波長為基本單位，而SDH傳送網(wǎng)中的資源分配則以時隙為基本單位，并且具有特定的映射結(jié)構(gòu)，故應(yīng)用于DWDM網(wǎng)絡(luò)的方法不適用于SDH傳送網(wǎng)。此外，針對優(yōu)化問題，還有遺傳算法或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模等方法，這些方法的思路是不對問題進(jìn)行拆分，而直接進(jìn)行求解。不過，遺傳算法或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模等方法一般僅適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，約束條件簡單的情況，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，尤其是在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目大于50個的時候，這些方法需要花費(fèi)相當(dāng)長時間求解，很可能不能滿足運(yùn)營網(wǎng)的時間效率要求，并且在大多數(shù)情況下可能無法求出最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，發(fā)明人曾在另一專利申請中提出了一種實(shí)現(xiàn)SDH傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化中路由分配的方法，該方法的實(shí)現(xiàn)思想是根據(jù)SDH傳送網(wǎng)由環(huán)構(gòu)成的特點(diǎn)，將傳送網(wǎng)按環(huán)劃分為不同的子網(wǎng)，并將全網(wǎng)的負(fù)載平衡調(diào)整分解為各環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)調(diào)整和全網(wǎng)整體調(diào)整，從而使全網(wǎng)的調(diào)整更簡單、高效，再通過進(jìn)一步分析影響負(fù)載平衡的因素，將無法進(jìn)行平衡的處于網(wǎng)絡(luò)邊緣且與網(wǎng)絡(luò)只有一條鏈路相連的子網(wǎng)分離出去，保證占用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載最少和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的平衡。
但是，該方法僅實(shí)現(xiàn)了SDH傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化問題中前兩個優(yōu)化目標(biāo)即占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，而對于后兩個優(yōu)化目標(biāo)，即使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長以及使用低階交叉資源最少卻根本無法實(shí)現(xiàn)。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法，使其在兼顧優(yōu)化效率和性能平衡的同時，保證占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡、使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長以及使用低階交叉資源最少，進(jìn)而達(dá)到最佳業(yè)務(wù)優(yōu)化的效果。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)SDH傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法，其關(guān)鍵在于該方法包括以下步驟A.預(yù)先將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)絡(luò)劃分為環(huán)形子網(wǎng)，并根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源信息設(shè)置業(yè)務(wù)需求表；B.對需求表中待創(chuàng)建的每個業(yè)務(wù)按占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少和負(fù)載平衡的原則分配路由，確定路由信息；C.根據(jù)步驟B所確定的路由信息，為待創(chuàng)建的每個業(yè)務(wù)分配資源；然后判斷整個網(wǎng)絡(luò)中的資源是否滿足網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)且低階交叉資源占用最少，如果滿足指標(biāo)且占用低階交叉資源最少，則結(jié)束，否則返回步驟B。其中，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)為各子網(wǎng)中業(yè)務(wù)路由所占的節(jié)點(diǎn)個數(shù)與業(yè)務(wù)所占用低階時隙資源數(shù)目的乘積之和。
上述步驟B進(jìn)一步包括以下步驟B1.計(jì)算出所有環(huán)形子網(wǎng)中每個業(yè)務(wù)需求的初始路由；B2.分別對環(huán)形子網(wǎng)間和環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況進(jìn)行檢查，對資源占用率超標(biāo)鏈路上的所有業(yè)務(wù)，重新計(jì)算路由；B3.檢查環(huán)形子網(wǎng)的負(fù)載平衡情況，對不滿足負(fù)載平衡指標(biāo)要求的環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)重新計(jì)算路由，然后檢查環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況；B4.將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)絡(luò)再劃分為核心子網(wǎng)和邊緣子網(wǎng)，然后判斷全網(wǎng)中核心子網(wǎng)的綜合指標(biāo)是否滿足收斂條件，如滿足，則結(jié)束路由分配，如不滿足，則檢查路由的計(jì)算次數(shù)是否達(dá)到門限，如果達(dá)到門限，則結(jié)束路由分配，否則，進(jìn)行步驟B2。
上述步驟C中為待創(chuàng)建的業(yè)務(wù)分配資源進(jìn)一步包括以下步驟C1.按虛通道高階為單位給業(yè)務(wù)分配時隙資源；C2.判斷已分配的資源是否滿足網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)且業(yè)務(wù)占用的低階交叉資源最少，如果滿足指標(biāo)且占用低階交叉資源最少，則結(jié)束，否則將子網(wǎng)中任意兩節(jié)點(diǎn)間不同低階時隙所對應(yīng)的業(yè)務(wù)，按高階時隙級別合并到同一個高階時隙中，再判斷子網(wǎng)中一個以上高階時隙所對應(yīng)的業(yè)務(wù)是否匹配，如果匹配，則進(jìn)行合并，如果不匹配，則進(jìn)行步驟C3；C3.按虛通道低階為單位給經(jīng)步驟C2處理后的業(yè)務(wù)分配時隙資源。
由上述方案可以看出，本發(fā)明的關(guān)鍵在于根據(jù)SDH網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)劃分為環(huán)形子網(wǎng)，在路由分配實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，各子網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行相對獨(dú)立的資源分配，以提高進(jìn)行資源分配的計(jì)算效率；然后在各子網(wǎng)中將業(yè)務(wù)需求映射到不同幾何體，再進(jìn)行匹配、合并，即按高階或低階細(xì)化分配，不僅較好地解決了低階交叉資源限制的問題，而且很好地反映了在具有時隙連續(xù)性約束條件下，如何度量資源分配結(jié)果的優(yōu)劣情況，從而完成優(yōu)化目標(biāo)。
因此，本發(fā)明所提供的實(shí)現(xiàn)SDH傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法具有以下的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明根據(jù)SDH網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)劃分為環(huán)形子網(wǎng)，通過在各子網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行相對獨(dú)立的資源分配，提高了在業(yè)務(wù)規(guī)模較大時進(jìn)行資源分配的計(jì)算效率，并且在很短的時間內(nèi)，可以給出相當(dāng)好的近似最優(yōu)解。
2)本發(fā)明將業(yè)務(wù)需求映射到不同幾何體上，在整個資源分配過程中，通過對幾何體的合理堆積和組合，以及對業(yè)務(wù)路由相似性的分析，較好地解決了低階交叉資源限制的問題，最后通過引入“新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度”指標(biāo)，很好地反映了在具有時隙連續(xù)性約束條件下，如何度量資源分配結(jié)果的優(yōu)劣情況，從而完成優(yōu)化目標(biāo)，3)將本發(fā)明運(yùn)用于中小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)并對其進(jìn)行測試后，可以在30秒內(nèi)得到優(yōu)化結(jié)果，這說明本發(fā)明可以很好地應(yīng)用于工程中。


圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的總體流程圖；圖2為路由分配的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；圖3為核心子網(wǎng)和邊緣子網(wǎng)劃分的示意圖；圖4為SDH傳送網(wǎng)中BLSR的資源示意圖；圖5為實(shí)現(xiàn)資源分配的流程圖；圖6為VC4箱子合并的示意圖；圖7為應(yīng)用本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是在一般的啟發(fā)式算法基礎(chǔ)上，通過對SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)做深入分析，提出來的有針對性的優(yōu)化方法?？紤]到問題的復(fù)雜性，同一般的解決方法相似，本方法也將問題拆解為兩個子問題，分別為路由分配問題和資源分配問題來進(jìn)行求解。其中，路由分配階段確定四個優(yōu)化目標(biāo)中的前兩個，即保證占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，這一階段的解決方法與發(fā)明人在另一專利申請中提出的實(shí)現(xiàn)SDH傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化中路由分配的方法完全相同，而資源分配階段確定四個優(yōu)化目標(biāo)中的后兩個，即使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長和使用低階交叉資源最少。這里的低階交叉資源指經(jīng)過相同節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)所占用的低階時隙資源，位于不同的高階時隙資源中。
一般光傳送網(wǎng)絡(luò)由很多個網(wǎng)元(NE)互聯(lián)組成，網(wǎng)元(NE)可看作節(jié)點(diǎn)，光纖可看作連接。建立一條業(yè)務(wù)，就是給定業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)、宿(或稱為目的)節(jié)點(diǎn)、帶寬和其它的約束條件，確定業(yè)務(wù)需要經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)，這就是路由分配需要完成的事情；確定路由節(jié)點(diǎn)后的業(yè)務(wù)具體使用節(jié)點(diǎn)中的哪些資源，這就是資源分配需要完成的事情。
下面以本發(fā)明的優(yōu)化流程為例，結(jié)合附圖來說明本發(fā)明資源分配的實(shí)現(xiàn)過程，如圖1所示，本發(fā)明至少包括以下步驟步驟101由于本發(fā)明的業(yè)務(wù)優(yōu)化方法是在路由分配的基礎(chǔ)上完成的，因此，首先要進(jìn)行業(yè)務(wù)路由的分配。那么，該路由分配的詳細(xì)過程如圖2所示a.首先將SDH傳送網(wǎng)按環(huán)劃分為不同的子網(wǎng)；b.然后根據(jù)輸入的網(wǎng)絡(luò)資源信息，對業(yè)務(wù)需求表中所列出的待創(chuàng)建業(yè)務(wù)調(diào)用最短路徑算法計(jì)算出其初始路由；c.再分別對環(huán)形子網(wǎng)間和環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況進(jìn)行檢查，對資源占用率超標(biāo)鏈路上的所有業(yè)務(wù)，重新計(jì)算路由；d.檢查環(huán)形子網(wǎng)的負(fù)載平衡情況，對不滿足負(fù)載平衡指標(biāo)要求的環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)重新計(jì)算路由，然后再檢查環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況；e.再將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心子網(wǎng)和邊緣子網(wǎng)，然后判斷全網(wǎng)中核心子網(wǎng)的綜合指標(biāo)是否滿足收斂條件，如滿足，則進(jìn)入步驟102，如不滿足，則檢查路由的計(jì)算次數(shù)是否達(dá)到門限，如果達(dá)到門限，則進(jìn)入步驟102，否則，重新計(jì)算路由。其中，所謂的邊緣子網(wǎng)是指處在網(wǎng)絡(luò)邊緣且同其它子網(wǎng)間只有一條鏈路連接的子網(wǎng)部分，而核心子網(wǎng)即指全網(wǎng)中除去邊緣子網(wǎng)的剩余子網(wǎng)部分。舉個例子來說，如圖3所示，對于實(shí)際應(yīng)用中的一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)300，R代表環(huán)形子網(wǎng)，L代表鏈路，按環(huán)將該網(wǎng)劃分為不同的子網(wǎng)R1～R7后，再進(jìn)一步劃分邊緣子網(wǎng)和核心子網(wǎng)時，R4、R5、R6、R7、L5、L6構(gòu)成邊緣子網(wǎng)，而R1、R2、R3、L1、L2、L3、L4則構(gòu)成核心子網(wǎng)。所述的綜合指標(biāo)是通過計(jì)算路由優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)資源占用總量和整體負(fù)載平衡指標(biāo)與各自權(quán)重系數(shù)乘積之和得到的。
步驟102進(jìn)行資源分配。根據(jù)路由信息為待創(chuàng)建業(yè)務(wù)分配資源，也就是說，通過由路由分配確定的從源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)路徑，具體選擇源節(jié)點(diǎn)、宿節(jié)點(diǎn)以及每個中間節(jié)點(diǎn)所提供資源中的部分資源來實(shí)現(xiàn)資源的分配，其中路由信息包括業(yè)務(wù)從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)宿節(jié)點(diǎn)的過程中所需經(jīng)過的中間路徑。
步驟103判斷資源分配是否成功。成功的條件就是整個網(wǎng)絡(luò)中的資源滿足網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)并且業(yè)務(wù)占用的低階交叉資源最少，如果資源分配成功，則結(jié)束優(yōu)化過程，否則返回步驟101重新計(jì)算路由。
下面進(jìn)一步具體介紹資源分配的實(shí)現(xiàn)過程。
首先介紹SDH鏈路資源的特點(diǎn)，正是由于這些特點(diǎn)，從而導(dǎo)致了SDH資源分配的復(fù)雜性。
SDH的鏈路資源是以時隙為單位，按照一定映射結(jié)構(gòu)組織的。簡而言之，可以將資源分為兩個主要的級別VC4級別和VC12級別。一條鏈路根據(jù)其速率級別可能包含多個VC4時隙資源，而每個VC4通道又包含63個VC12時隙。VC4時隙在節(jié)點(diǎn)處一般可以任意交叉，即VC4時隙在通過一個節(jié)點(diǎn)時，沒有連續(xù)性約束。但是，這一點(diǎn)在雙向復(fù)用段倒換環(huán)(BLSR)上不成立，BLSR是一種路徑保護(hù)環(huán)，通過為字節(jié)定義面向比特的協(xié)議協(xié)同工作來完成保護(hù)倒換功能，可以是二纖，也可以是四纖，且工作在雙向。由于需要保護(hù)節(jié)點(diǎn)失效，所以在BLSR上，VC4時隙有連續(xù)性約束，這一點(diǎn)將在后面具體討論。VC12時隙的交叉則具有兩方面的限制，首先是節(jié)點(diǎn)低階交叉容量的限制，即不是全部鏈路資源都可以進(jìn)行低階交叉；另一方面是時隙號連續(xù)性約束。在實(shí)際的SDH網(wǎng)絡(luò)中，可能只有部分節(jié)點(diǎn)具有時分交叉能力，這些節(jié)點(diǎn)具備時隙調(diào)整能力，無時隙號連續(xù)性約束，而其它無時分交叉能力的節(jié)點(diǎn)，則有時隙號連續(xù)性約束。
因?yàn)锽LSR是最常用的保護(hù)方式，在SDH傳送網(wǎng)中占有很大的比例，所以使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長的優(yōu)化目標(biāo)就是針對BLSR而言的。在BLSR中，因?yàn)橛袝r隙號連續(xù)性限制，時隙資源的使用效率不僅與其物理容量總和有關(guān)，還與其分布狀態(tài)有關(guān)?？梢詫LSR的全部時隙資源看作一個資源池，圖4示出了BLSR的資源示意圖，其中，矩形401表示節(jié)點(diǎn)NE1到NE2的鏈路上VC4-1時隙中的第1-20個VC12時隙資源，矩形402表示節(jié)點(diǎn)NE2到NE3的鏈路上VC4-2時隙中的第1-20個VC12時隙資源，矩形403表示節(jié)點(diǎn)NE1過NE2到NE3的鏈路上VC4-3時隙中的第1-20個VC12時隙資源。從圖中容易看出，矩形401與矩形402和矩形403的資源總量是相等的，但它們所能支持的業(yè)務(wù)是不同的。舉例來說，現(xiàn)在有一個業(yè)務(wù)占用從節(jié)點(diǎn)NE1經(jīng)NE2到NE3的前20個VC12時隙資源，矩形403顯然可以支持該業(yè)務(wù)，但矩形401或矩形402就不能支持，因?yàn)槠湓趦啥捂溌飞系腣C4時隙不同，受連續(xù)性約束，分配會失敗。從這個例子可以看出，在水平方向上連續(xù)分布的資源塊，其寬度越大，能夠適應(yīng)的業(yè)務(wù)就越多，因此，為了滿足所定義的使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長的優(yōu)化目標(biāo)，就要在資源總量已定的前提下，使得空閑資源塊盡可能連續(xù)。為了說明如何衡量這個目標(biāo)，下面引入“新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度”指標(biāo)的概念和計(jì)算方法。
一個資源塊的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度D，可以定量的表示為D=N×Σi=1wi]]>其中N表示資源塊中VC12的數(shù)目，w表示資源塊的寬度。全網(wǎng)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)就是所有資源塊新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度的總和。
占用低階交叉資源最少的優(yōu)化目標(biāo)是針對SDH網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)節(jié)點(diǎn)有低階交叉資源限制而設(shè)置的。要達(dá)到這個目標(biāo)，需要將路由相似的業(yè)務(wù)，在經(jīng)過同一個節(jié)點(diǎn)時，進(jìn)行規(guī)整，為它們分配同一個VC4內(nèi)的時隙，從而避免使用低階交叉資源。
SDH傳送網(wǎng)主要由各種環(huán)構(gòu)成，可以按環(huán)、鏈將全網(wǎng)劃分為不同的子網(wǎng)，一旦環(huán)間業(yè)務(wù)折算為所經(jīng)子網(wǎng)的環(huán)內(nèi)業(yè)務(wù)，則資源分配問題就轉(zhuǎn)化為在各個子網(wǎng)內(nèi)分配時隙問題。在具體討論解決方法之前，引入如下幾個概念業(yè)務(wù)單元SDH傳送網(wǎng)中任意兩個節(jié)點(diǎn)間的全部業(yè)務(wù)稱為一個業(yè)務(wù)單元，業(yè)務(wù)單元中VC12的數(shù)目稱為業(yè)務(wù)單元的大小。
Block塊用于裝放一個或者一部分業(yè)務(wù)單元的矩形容器，它是根據(jù)業(yè)務(wù)單元的大小和長度定制的。Block放在VC4箱子中，在對Block塊的調(diào)整過程中，可能會對Block塊從高度上進(jìn)行拆分。
VC4箱子是一跳或者幾跳長的未定VC4號的VC4管道，用來放置業(yè)務(wù)的恒高矩形容器。所謂跳的概念，舉個例子來說節(jié)點(diǎn)NE1到節(jié)點(diǎn)NE2之間的距離設(shè)為一跳長，則節(jié)點(diǎn)NE1到節(jié)點(diǎn)NE3間的距離為兩跳長。將每個業(yè)務(wù)單元按照VC4級別進(jìn)行組裝，不足63個VC12的業(yè)務(wù)單元按照含有63個VC12的業(yè)務(wù)單元處理，裝進(jìn)VC4中，稱每個VC4級別的業(yè)務(wù)為VC4箱子。引入它的目的在于在業(yè)務(wù)比較空閑的網(wǎng)絡(luò)中，按照VC4箱子來調(diào)整業(yè)務(wù)就可以配通業(yè)務(wù)，而且還可以為許多相似的業(yè)務(wù)預(yù)留擴(kuò)容的余地。
子網(wǎng)容器把一個子網(wǎng)看作一個容器，稱為子網(wǎng)容器。業(yè)務(wù)配置過程可形象的描述為把VC4箱子或Block塊往子網(wǎng)容器里堆放。子網(wǎng)容器是分層的，每層有一個VC4編號，對應(yīng)物理子網(wǎng)的一個VC4資源。子網(wǎng)容器的層數(shù)定義為子網(wǎng)容器的高度，在調(diào)整過程中，高度是任意的。
圖5示出了實(shí)現(xiàn)資源分配的流程圖。下面結(jié)合每一步驟來具體說明資源分配的實(shí)現(xiàn)過程。
步驟501在各子網(wǎng)內(nèi)按VC4為單位給業(yè)務(wù)單元分配時隙資源。
將子網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)單元先組裝成一個個VC4箱子，這些箱子等同于一個個矩形的幾何體。對業(yè)務(wù)的優(yōu)化配置問題就可以轉(zhuǎn)化為對這些幾何體，即VC4箱子的排列問題，也就是合理堆積、組合這些幾何體從而達(dá)到如下目的(1)堆積幾何體的總高度最低；(2)剩余空間能夠接納的將來潛在的幾何體最多。本步驟的功能就是根據(jù)上述優(yōu)化目標(biāo)完成VC4箱子的排列。如果分配成功，因?yàn)槊總€業(yè)務(wù)單元均獨(dú)占一個VC4，就不需要低階交叉，自然滿足使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多業(yè)務(wù)增長的優(yōu)化目標(biāo)。
步驟502判斷已分配的資源是否滿足整個網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)要和業(yè)務(wù)占用低階交叉資源是否最少，若資源滿足指標(biāo)要求且低階交叉資源占用最少，則直接結(jié)束資源分配過程，否則執(zhí)行步驟503規(guī)整相似路由的業(yè)務(wù)。
步驟503規(guī)整相似路由的業(yè)務(wù)。
因?yàn)闃I(yè)務(wù)單元放進(jìn)VC4箱子時，不一定充滿該箱子，會留下一些空隙。如果網(wǎng)絡(luò)資源不滿足，就需要將多個業(yè)務(wù)單元放進(jìn)一個箱子里。但是，由于要減少低階交叉的占用，需要盡可能將相似的業(yè)務(wù)單元放到同一個VC4箱子里，也就是進(jìn)行業(yè)務(wù)的規(guī)整。本步驟通過對不同業(yè)務(wù)路由的相似性進(jìn)行比較，把經(jīng)過同一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有相似路由的業(yè)務(wù)分配給同一個高階時隙內(nèi)的低階時隙資源來完成規(guī)整操作。
步驟504在子網(wǎng)內(nèi)部組合已規(guī)整的業(yè)務(wù)。
通過上一步的規(guī)整，使得在一個子網(wǎng)內(nèi)，部分VC4箱子內(nèi)部實(shí)際占用資源的形狀不再是簡單的矩形，而可能是由多個矩形重疊后形成的鋸齒形。本步驟的功能就是盡可能將一些滿足特定條件的VC4箱子對匹配起來，使之能夠合并為一個箱子，從而減少VC4時隙的占用。圖6示出了VC4箱子合并的示意圖。從圖中可看出，上下兩個VC4箱子601、602均是鋸齒形的，而且正好可以合并為一個VC4箱子。
步驟505在各子網(wǎng)內(nèi)按VC12為單位給業(yè)務(wù)分配時隙資源。
由于一個Block塊包含若干個VC12，因此，可以將以VC12為單位給業(yè)務(wù)分配時隙資源轉(zhuǎn)化為對幾何體，即Block塊的堆積和組合。其具體的分配思想是使已規(guī)整的Block塊相對固定，而將未規(guī)整的Block塊在子網(wǎng)容器的垂直方向上任意堆積。本步驟的優(yōu)化目標(biāo)同步驟501在各子網(wǎng)內(nèi)按VC4為單位給業(yè)務(wù)單元分配資源，也是盡可能使得(1)堆積幾何體的總高度最低；(2)剩余空間能夠接納的將來潛在的幾何體最多，只是這里的幾何體由VC4箱子變?yōu)榱薆lock塊，雖然同樣是矩形，但Block塊的高度不相同，而且可以在高度上進(jìn)行分解，即將一個Block拆分為兩個Block，這將導(dǎo)致方法復(fù)雜度的增加。
為了證明本發(fā)明所提供方法的有效性，利用實(shí)際運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，對該方法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真測試。測試時所統(tǒng)計(jì)的主要優(yōu)化指標(biāo)如下·占用資源總量S首先引入資源單位的概念，所謂資源單位(Resource Unit，RU)就是指一個復(fù)用段的一個VC4時隙中的一個VC12資源。
S=Σi∈ARU(i)]]>其中，A為業(yè)務(wù)單元集，RU(i)表示業(yè)務(wù)單元i占用的資源單位，其值由下式?jīng)Q定RU(i)＝業(yè)務(wù)單元包含的VC12總數(shù)×所經(jīng)鏈路跳數(shù)。
·低階交叉資源占用率CC＝實(shí)際占用VC12的數(shù)目/節(jié)點(diǎn)能提供VC12的總數(shù)。
·負(fù)載均衡情況統(tǒng)計(jì)各條鏈路剩余的資源情況，算出每個子網(wǎng)內(nèi)鏈路剩余資源的方差值。
δ2=1(n-1)Σi=1n(ai-a-)2]]>其中ai表示環(huán)內(nèi)第i條鏈路上的剩余資源，n表示該環(huán)的鏈路總數(shù)。a表示環(huán)內(nèi)所有鏈路上剩余資源的平均值。
·新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度對各子網(wǎng)的指標(biāo)求和。
圖7示出了所測試網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從圖可看出，北安、齊齊哈爾、大慶、綏化和哈爾濱以及它們之間的鏈路1、2、3、4、5構(gòu)成子網(wǎng)701，綏化、伊春、哈爾濱、鶴崗和佳木斯以及它們之間的鏈路6、7、8、9、10構(gòu)成子網(wǎng)702，牡丹江、雞西、七臺河、佳木斯和哈爾濱以及它們之間的鏈路11、12、13、14、15構(gòu)成子網(wǎng)703，其中這三個子網(wǎng)均為BLSR網(wǎng)。
表1給出了測試網(wǎng)絡(luò)中各地區(qū)間的業(yè)務(wù)需求表。從表中可以知道，測試網(wǎng)絡(luò)中各地區(qū)之間的業(yè)務(wù)需求情況。比如哈爾濱和大慶之間的業(yè)務(wù)需求占用189個VC12時隙資源。


表1根據(jù)上述的業(yè)務(wù)需求表，將人工優(yōu)化設(shè)計(jì)的測試結(jié)果和利用本發(fā)明得到的測試結(jié)果相比，從而可以更加清楚地看到本發(fā)明的優(yōu)越性。表2給出了測試的實(shí)際結(jié)果。

表2表2中數(shù)據(jù)列包括三部分第一部分是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師設(shè)計(jì)的結(jié)果，也是網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行時的配置，而第二部分的數(shù)據(jù)就是運(yùn)用本發(fā)明中的方法所得到的結(jié)果，第三部分是前兩者的比較。通過對比表中的數(shù)據(jù)，可以看出，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡和資源占用總量基本相同；但新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度和低階交叉占用率有很大的改善，分別提高了32.1％和48.1％。因此，經(jīng)對表2中的數(shù)據(jù)分析后，可以認(rèn)為本發(fā)明取得了很好的優(yōu)化效果。
以上舉了較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步說明，所應(yīng)理解的是，其并不用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法，其特征在于該方法包括以下步驟A.預(yù)先將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)絡(luò)劃分為環(huán)形子網(wǎng)，并根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源信息設(shè)置業(yè)務(wù)需求表；B.對需求表中待創(chuàng)建的每個業(yè)務(wù)按占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少和負(fù)載平衡的原則分配路由，確定路由信息；C.根據(jù)步驟B所確定的路由信息，為待創(chuàng)建的每個業(yè)務(wù)分配資源；然后判斷整個網(wǎng)絡(luò)中的資源是否滿足網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)且低階交叉資源占用最少，如果滿足指標(biāo)且占用低階交叉資源最少，則結(jié)束，否則返回步驟B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B進(jìn)一步包括以下步驟B1.計(jì)算出所有環(huán)形子網(wǎng)中每個業(yè)務(wù)需求的初始路由；B2.分別對環(huán)形子網(wǎng)間和環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況進(jìn)行檢查，對資源占用率超標(biāo)鏈路上的所有業(yè)務(wù)，重新計(jì)算路由；B3.檢查環(huán)形子網(wǎng)的負(fù)載平衡情況，對不滿足負(fù)載平衡指標(biāo)要求的環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)重新計(jì)算路由，然后檢查環(huán)形子網(wǎng)內(nèi)鏈路資源的占用情況；B4.將光同步數(shù)字傳送網(wǎng)絡(luò)再劃分為核心子網(wǎng)和邊緣子網(wǎng)，然后判斷全網(wǎng)中核心子網(wǎng)的綜合指標(biāo)是否滿足收斂條件，如滿足，則結(jié)束路由分配，如不滿足，則檢查路由的計(jì)算次數(shù)是否達(dá)到門限，如果達(dá)到門限，則結(jié)束路由分配，否則，進(jìn)行步驟B2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C中為待創(chuàng)建的業(yè)務(wù)分配資源進(jìn)一步包括以下步驟C1.按虛通道高階為單位給業(yè)務(wù)分配時隙資源；C2.判斷已分配的資源是否滿足新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)且占用低階交叉資源最少，如果滿足指標(biāo)且占用低階交叉資源最少，則結(jié)束，否則將子網(wǎng)中任意兩節(jié)點(diǎn)間不同低階時隙所對應(yīng)的業(yè)務(wù)，按高階時隙級別合并到同一個高階時隙中，再判斷子網(wǎng)中一個以上高階時隙所對應(yīng)的業(yè)務(wù)是否匹配，如果匹配，則進(jìn)行合并，如果不匹配，則進(jìn)行步驟C3；C3.按虛通道低階為單位給經(jīng)步驟C2處理后的業(yè)務(wù)分配時隙資源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于設(shè)定所述的網(wǎng)絡(luò)新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)為每個子網(wǎng)中業(yè)務(wù)路由所占的節(jié)點(diǎn)個數(shù)與業(yè)務(wù)所占用低階時隙資源數(shù)目的乘積之和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)光同步數(shù)字(SDH)傳送網(wǎng)多業(yè)務(wù)優(yōu)化的方法，其關(guān)鍵在于該方法包括以下步驟A)預(yù)先將網(wǎng)絡(luò)劃分為環(huán)形子網(wǎng)；B)預(yù)先設(shè)置業(yè)務(wù)需求表，然后對表中待創(chuàng)建的業(yè)務(wù)按占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少和負(fù)載平衡的原則分配路由，確定路由信息；C)根據(jù)步驟B所確定的路由信息，為待創(chuàng)建的業(yè)務(wù)分配資源；然后判斷整個網(wǎng)絡(luò)中的資源是否滿足網(wǎng)絡(luò)的新增業(yè)務(wù)適應(yīng)度指標(biāo)和低階交叉資源占用最少，如果滿足則結(jié)束，否則返回步驟B。本發(fā)明使其在兼顧優(yōu)化效率和性能平衡的同時，保證占用網(wǎng)絡(luò)資源總量最少、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡、使網(wǎng)絡(luò)中的剩余資源能夠滿足將來更多的業(yè)務(wù)增長以及使用低階交叉資源最少，進(jìn)而達(dá)到最佳業(yè)務(wù)優(yōu)化的效果。
文檔編號H04L12/28GK1540934SQ0312792
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者敖奇, 劉亮, 敖 奇 申請人:華為技術(shù)有限公司