[发明专利]一种WDM光网络规划中的专用通道保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及用于WDM光网络规划中专用通道保护。

背景技术

随着光传输技术的飞速发展，波分复用(WDM)网络中单信道传输速率和单纤复用信道数不断地增加，从而导致网络容量的急剧扩大。与此同时，一旦网络中发生故障将会给整个网络性能带来严重的影响。因此，保证光网络的生存性具有非常重要的意义。

光网络采用的基本生存性机制有：基于专用资源的保护机制和实时寻找可用资源的动态恢复机制。保护机制的优点是由于保护通路的路由和需要的资源已预留，失效恢复时间很短，可以控制在毫秒级，因此被广泛应用于光传送网业务路由的规划中。目前大多数保护机制方面的研究主要有基于通道的保护和基于链路的保护两种方案。其中，通道保护又可分为两种策略：专用通道保护和共享通道保护。专用通道保护为每条工作通道分配一条专用的保护通道，预留的波长资源为其独享。专用通道保护具有最高的可靠性，还可以应付在一条工作通道上发生多段链路失效的情况。共享通道保护使得备用通道在各条链路上预留的备用波长可以在多条备用通道间共享，只要这些备用通道不会同时启用。由于专用通道保护的高可靠性，目前在大部分实际的光网络规划工作中，针对工作路由的保护主要采用此种方式。

在WDM光网络中，光纤链路在铺设过程中要通过多个管道和路径。同一段路径中可能有多条管道，同一管道中又包含多条光纤链路。因此，一段路径或管道发生故障时，通过这个路径或管道的所有光纤链路将同时失效。为了完善光网络生存性机制，IETF工作组在2001年的草案文本中提出了共享风险链路组(Shared Risk Link Group，SRLG)的概念。简而言之，那些在相同的管道/路径中的光纤链路构成了一个SRLG。SRLG是指共享物理资源(即具有共享失效风险)的一组链路。在光网络的路由规划问题中，专用通道保护需考虑工作路由与保护路由之间“SRLG分离”的问题。即工作路由与保护路由不能经过同一个SRLG。这样，可以大幅度降低工作路由和保护路由同时失效的可能性，从而提高整个网络的抗故障能力。

在考虑光网络规划中的专用通道保护方案时，还需要解决SRLG陷阱问题。SRLG的陷阱问题可以分为SRLG真陷阱与SRLG自陷。前者是指在特定的源、目的节点对之间，确实不存在一对“SRLG分离”的通路。而后者是由所用计算方法存在某些缺陷造成的，网络资源分配的不合理、新到请求工作路由计算的不完善都可以造成无解。目前已有的解决SRLG自陷问题的方法主要有整数线性规划方法以及一些启发式方法，如模拟退火，加权算法，遗传算法等。由于整数线性规划方法耗时太长且很难处理有大量SRLG的大规模网络，目前使用比较多是启发式方法。蚁群算法是启发式方法中的一种。它是由意大利学者M.Dorigo等人在二十世纪九十年代首先提出，受自然界中真实蚁群行为启发发展起来的一种模拟优化搜索算法。蚁群系统(ACA：Ant Colony Algorithm)一种蚁群优化(Ant Colony Optimization，ACO)，蚂蚁在觅食过程中，总能找到一条从蚁巢到食物源的最优路径。蚂蚁在运动时，在所经过的路径上留下了一定数量的外激素(Pheromore)，并且其能感觉到这种物质的存在及其强弱，倾向于朝着该物质数量较多的方向移动。由此，大量蚁群群体的行为表现为一种正反馈现象：某条路径上经过的蚂蚁越多，以后就有更多的蚂蚁选择该路径，通过正反馈来加速最优解的搜索过程，通过分布式计算来避免过早的陷入局部最优解。然而，传统的蚁群算法主要是采用串行的计算流程，即蚂蚁的路由选择以及转移概率计算过程是逐个进行的。在光网络规划中的专用通道保护方案中，如果只考虑工作路由的确定对保护路由的选择所产生的影响，而忽略保护路由对工作选路的影响，很容易陷入SRLG自陷问题。此外，启发式的路由搜索方法大部分从扩大由源到宿的路由解空间入手，从解空间中挑选符合SRLG分离条件的两条路由分别用作工作和保护。而在解空间计算的过程中却很少考虑SRLG的限制问题，导致大量路由的计算结果无效，降低了路由搜索的效率。

考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蚁群算法并考虑SRLG限制的专用通道保护方法。主要用于WDM光网络规划中为多个业务规划各自的工作路由及其专用通道保护路由，并分别为这些工作与保护路由分配波长。该方法可用于具有共享风险链路组限制的网络中。

本发明提供的WDM光网络规划中的专用通道保护方法，其特征在于包含以下步骤：