[发明专利]一种基于稀疏分光网络的组播路由方法

说明书

技术领域：

本发明涉及光网络通信技术中的全光网络的路由技术，尤其是涉及只有部分节点具有分光能力的大型全光网络的组播路由实现方法。

背景技术：

全光网络具有超大带宽、低时延、安全性好等优点，其发展迅速并逐渐取代传统电路网络和光电混合网络而成为主导。基于IP组播技术发展的网络电视、视频会议等宽带组播业务相应地需要搬移到全光网络上进行传输，所以全光网络应当具有组播能力，且由于组播业务请求的动态性要求全光网络具有灵活的组播连接建立和快速的自我保护及恢复能力。ITU-T建议G.8080定义了自动交换光网络(ASON)的体系结构，它包括3个独立的平面：控制平面(CP)、传送平面(TP)和管理平面(MP)。控制平面采用分布式的控制机制并使用GMPLS协议，在光层引入动态交换，因此实现全光网络的组播成为可能。

目前国际标准化组织ITU-T、IETF及OIF等完成了ASON基于点到点(P2P)的各项技术标准和规范的制定，基于这些标准和规范的设备也逐渐用于骨干全光网域。目前ASON中组播业务的实现也是通过建立多条P2P连接来完成。点到多点(P2MP)组播业务的技术相对P2P要复杂得多，目前有很多针对全光网络P2MP组播技术的研究，但还没有制定出相应的标准和规范。

实现全光网络P2MP组播业务的关键在于组播树的创建、嫁接和剪枝。在完全分光(fullsplitting capability)WDM网络中，每个波长路由节点都具有分光能力，如图1所示。完全分光网络中组播路由的计算类似于传统的电路交换网络中的IP组播路由的计算，所以创建组播树比较简单。图1中的两个波长路由节点R都具有分光能力，所以源节点S到目的节点d₁、d₂、d₃和d₄的组播能够用同一波长λ₁实现，节约了波长资源。

由于分光放大设备和波长变换设备都比较昂贵，大多数光网络并非让每个节点都具有分光能力。只有部分节点具有分光能力的网络称为稀疏分光(sparse splitting capability)网络。所以，稀疏分光网络是一种较现实的网络情形。图2是稀疏分光网络的示意图。在稀疏分光网络中，不是所有的光节点都具有分光功能，一棵组播树不一定能包含一个组播业务涉及的所有目的节点，源节点可能需要向几个不同的信道发送数据，这些信道可能不在同一光纤中，也可能不是同一个波长。图2中的两个波长路由中只有R具有分光能力，左侧具有分光能力的波长路由R能够用同一波长λ₁实现到目的端d₁和d₂的组播，而右侧不具有分光能力的波长路由r则需要使用两个不同的波长λ₁和λ₂来建立P2P的连接实现到目的节点d₃和d₄的组播。在稀疏分光网络中，可能出现一棵组播树覆盖不了所有的目的节点，为了节约资源，通常为组播业务计算出一组组播树，形成一个“组播森林”，以便可以包括所有的目的节点。

组播路由算法的目的是减少组播所占用的波长数，降低连接建立时间和信号传输时延。常用的组播路由算法有基于源的组播路由算法和基于Steiner树的组播路由算法，它们都是以源节点为根节点的组播路由算法。基于源的组播路由算法是将目的节点依次加入到组播树中，加入时保证目的节点到组播树的路径最短，成本最小。基于Steiner树的组播路由算法中，目的节点是逐个加入到组播树上，添加节点时，需要找出到这棵树上离节点最近的路径。寻找最短路径的算法是一个复杂的NP-Complete问题，需要使用启发式算法来实现。

在大型的稀疏分光网络中，基于源的组播路由算法和基于Steiner树的组播路由算法可能导致较大时延，组播树计算开销大，且一般情况下组播树的成本还是比较大，增加或删除组播节点时可能导致整个组播树发生改变。所以在对稀疏光网络组播路由计算时，有必要对现有的组播路由算法进行优化研究。

发明内容：

本发明的目的在于提出了一种基于稀疏分光网络的组播路由方法，在大型的全光网络中进行组播业务时，该方法可使生成组播树的时延减小且更节约信道资源。