一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法
2023-09-23 07:16:35
一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法
【專利摘要】本發明提供一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，包括：當故障發生在關鍵鏈路上時，根據最小幹擾算法，計算鏈路重複率，當所述鏈路重複率小於級別參數時，選擇第一優先級的路徑，當所述鏈路重複率大於級別參數時，選擇第二優先級的路徑，當故障發生在非關鍵鏈路上時，當工作路徑上的鏈路存在沒有備份路徑時，將發生故障的節點或鏈路前一個節點當作源節點，故障節點或鏈路的下一個節點作為目的節點，根據最短路徑算法，在線直接算出到達目的節點的可行路由，然後重新分發標籤，在標籤重新分發完成後，實現通信。本發明減少了發生故障時再重新計算路徑所耗費的資源，縮短了故障修復時間。
【專利說明】—種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於網絡路由領域，涉及到一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法。【背景技術】
[0002]在多協議標籤交換協議(MPLS)網絡中，重路由是用於當標籤交換路徑(LSP)鏈路或節點發生失效時，對發生故障的鏈路或節點進行保護，以使得數據傳輸不至於發生中斷的一種技術。目前，按照是否需要預先預留鏈路資源，針對MPLS網絡的重路由主要分為兩大類。第一類為需要預留資源，主要實現形式是鏈路或節點保護，具體包括Haskin方法、Makam方法以及相關的改進方法。另一類是不需要提前預留資源，當有更符合服務質量(QoS)需要的標籤交換路徑(LSP)出現時或者當前LSP被其他更高優先級的LSP搶佔時發生的重路由，屬於該種重路由。當通信鏈路或節點發生損壞時，通常採用的是第一類重路由。在衛星網絡中，由於衛星節點之間的距離較遠，星上資源有限，當採用第二類重路由時，衛星重新計算及建立LSP較為耗費星上資源，且造成的延時及延時抖動較大。因此，應該優先採用第一類重路由。採用第一類重路由，由於需要預留資源，當所保護的鏈路或節點發生故障時，可以在較短的時間內實現流量的切換，實現快速重路由。
【發明內容】
[0003]基於上述問題，本發明提出了一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法。
[0004]一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，包括:
[0005]當故障發生在關鍵鏈路上時，根據最小幹擾算法，計算鏈路重複率，當所述鏈路重複率小於級別參數時，選擇第一優先級的路徑，當所述鏈路重複率大於級別參數時，選擇第二優先級的路徑，第一優先級的級別低於第二優先級的級別；
[0006]當故障發生在非關鍵鏈路上時，當工作路徑的每一條鏈路都存在的備份路徑，根據最小幹擾算法，進行路由，當工作路徑上的鏈路存在沒有備份路徑時，將發生故障的節點或鏈路前一個節點當作源節點，故障節點或鏈路的下一個節點作為目的節點，根據最短路徑算法，在線直接算出到達目的節點的可行路由，然後重新分發標籤，在標籤重新分發完成後，實現通信。
[0007]所述最小幹擾算法具體包括:
[0008]第一步:根據鏈路權重函數，初始化網絡中的所有鏈路；
[0009]第二步:根據鏈路關鍵集函數，求出關鍵集；
[0010]第三步:根據所求的鏈路關鍵集，對源-目標節點求出K-最短路徑；
[0011]第四步:按照鏈路調整函數，調整關鍵集中的鏈路權重；
[0012]第五步:用最短路徑算法，求出最終通信的標籤交換路徑。
[0013]上述當工作路徑上的鏈路存在沒有備份路徑時，將發生故障的節點或鏈路前一個節點當作源節點，故障節點或鏈路的下一個節點作為目的節點，根據最短路徑算法，在線直接算出到達目的節點的可行路由，然後重新分發標籤，在標籤重新分發完成後，實現通信，具體為:當工作路徑的條鏈路存在沒有備份路徑時，根據最小幹擾算法，進行路由時，當源節點根據最短路徑算法計算出的備份路徑上已有另外業務流正在進行傳輸，確認剩餘帶寬是否滿足工作路徑上的業務流需求，如果剩餘帶寬滿足業務流需求，傳輸業務流；如果剩餘帶寬不滿足傳輸工作路徑上的業務流時，確認備份路徑上已有的業務流和工作路徑上業務流的優先級；如果備份路徑上已有的業務流比工作路徑上業務流的優先級高，那麼重路由失敗；如果備份路徑上已有的業務流比工作路徑上業務流的優先級低，那麼工作路徑上業務流就搶佔備份路徑上已有的業務流的帶寬，進行數據流的傳輸。
[0014]本發明的效果和益處是，有效的利用了路由時的計算，減少了發生故障時再重新計算路徑所耗費的資源，縮短了故障修復時間，緩解了星上資源緊張的情況，實現對工作路徑上的所有鏈路進行保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]附圖1為故障發生在關鍵鏈路上的重路由方法示意圖；
[0016]附圖2為故障發生在非關鍵鏈路上的重路由策略。
【具體實施方式】
[0017]以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的【具體實施方式】。
[0018]衛星MPLS網絡不同於地面MPLS網絡，在衛星MPLS網絡中，衛星處於高速運動中，衛星網絡拓撲呈現周期性變化。目前針對衛星網絡拓撲變化的解決方法主要分為三大類，分別為時間拓撲快照方法、散化地理坐標方法和衛星拓撲相關的方法。
[0019]本發明實施例中的衛星網絡為低軌星座網絡，因此解決衛星網絡拓撲變化可以採用散化地理坐標的方法，將每個衛星節點設置一個唯一的編號，根據該唯一編號設定網絡地址，在路由和重路由實施時，可以採用該網絡地址進行。衛星MPLS網絡中，由於衛星之間通信時延大，衛星上資源有限，在進行重路由時，需要充分考慮到衛星MPLS網絡的特殊性。
[0020]本發明針對衛星MPLS網絡中，由於衛星之間通信時延大，星上資源有限，在進行重路由時，本發明在基於最小幹擾算法的路由算法基礎上，根據路由計算時所得到的路由信息，按照業務流的不同性質，對不同業務流劃分不同的優先級，進行不同的重路由策略。
[0021]本發明實施例中業務種類和負擔的增加要求衛星網絡提供更可靠更快捷的服務，而增加的業務中許多是有QoS需求的。這些QoS需求來自用戶業務的服務需要，比如實時性很強的業務對時延的要求比較高，有些通信業務對時延抖動比較敏感，有一些業務對帶寬要求比較高，還有一些業務則同時對這時延、時延抖動和帶寬都有要求。如何滿足不同用戶的不同QoS需求是一個具有挑戰性的問題。現在假設對這幾種不同的QoS需求，設定不同的參數，從而得到不同權重所組成一個綜合函數。例如:可以將由時延和帶寬組成的函數稱為優先級函數，其優先級函數，其公式表示為:
[0022]
【權利要求】
1.一種基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，其特徵在於，包括: 當故障發生在關鍵鏈路上時，根據最小幹擾算法，計算鏈路重複率，當所述鏈路重複率小於級別參數時，選擇第一優先級的路徑，當所述鏈路重複率大於級別參數時，選擇第二優先級的路徑，第一優先級的級別低於第二優先級的級別； 當故障發生在非關鍵鏈路上時，當工作路徑的每一條鏈路都存在的備份路徑，根據最小幹擾算法，進行路由，當工作路徑上的鏈路存在沒有備份路徑時，將發生故障的節點或鏈路前一個節點當作源節點，故障節點或鏈路的下一個節點作為目的節點，根據最短路徑算法，在線直接算出到達目的節點的可行路由，然後重新分發標籤，在標籤重新分發完成後，實現通信。
2.如權利要求1的基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，其特徵在於，所述最小幹擾算法具體包括: 第一步:根據鏈路權重函數，初始化網絡中的所有鏈路； 第二步:根據鏈路關鍵集函數，求出關鍵集； 第三步:根據所求的鏈路關鍵集，對源-目標節點求出K-最短路徑； 第四步:按照鏈路調整函數`，調整關鍵集中的鏈路權重； 第五步:用最短路徑算法，求出最終通信的標籤交換路徑。
3.如權利要求1的基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，其特徵在於，所述當工作路徑上的鏈路存在沒有備份路徑時，將發生故障的節點或鏈路前一個節點當作源節點，故障節點或鏈路的下一個節點作為目的節點，根據最短路徑算法，在線直接算出到達目的節點的可行路由，然後重新分發標籤，在標籤重新分發完成後，實現通信，具體為:當工作路徑的條鏈路存在沒有備份路徑時，根據最小幹擾算法，進行路由時，當源節點根據最短路徑算法計算出的備份路徑上已有另外業務流正在進行傳輸，確認剩餘帶寬是否滿足工作路徑上的業務流需求，如果剩餘帶寬滿足業務流需求，傳輸業務流；如果剩餘帶寬不滿足傳輸工作路徑上的業務流時，確認備份路徑上已有的業務流和工作路徑上業務流的優先級；如果備份路徑上已有的業務流比工作路徑上業務流的優先級高，那麼重路由失敗；如果備份路徑上已有的業務流比工作路徑上業務流的優先級低，那麼工作路徑上業務流就搶佔備份路徑上已有的業務流的帶寬，進行數據流的傳輸。
4.如權利要求1的基於優先級機制的衛星網絡重路由方法，其特徵在於，鏈路重複率的公式為:
β = Σ Linkj/max ( Σ Linkl, Σ Link2) 其中，Linki為Linkl和Link2中相同的鏈路，Linkl和Link2為兩次最短路徑所求得的鏈路，Σ Linki^E Linkl和Σ Link2分別為兩次所求相同鏈路的數目和兩次所求的最短路徑數之和。
【文檔編號】H04L12/721GK103647711SQ201310713332
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】潘成勝, 王登峰 申請人:大連大學