一種基於競爭避讓的波長預留機制的製作方法

2023-05-04 10:39:56

專利名稱：一種基於競爭避讓的波長預留機制的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用在智能光網絡裡建路過程中的競爭避讓波長預
留(CAR)機制，屬於通信領域。
背景技術：
光纖通信網絡是現代信息傳輸和交換的基礎設施。隨著網際網路信息量 迅猛增長，對網絡帶寬的需求不僅變得越來越高，而且由於業務量本身 的不確定性和不可預見性，對網絡帶寬的動態分配要求也越來越迫切。 因此人們對光網絡提供的服務也提出了新的要求，如要求光網絡能夠快 速、高質量地為用戶提供各種帶寬服務與應用，滿足正在悄然興起的波 長批發、波長出租及光虛擬專用網等業務的需求；要求光網絡能夠進行 實時的流量工程控制，根據數據業務的需求，實時、動態地調整網絡邏 輯拓撲結構以避免擁塞，實現資源的最佳配置；要求光網絡具有更加完 善的保護和恢復功能；要求光網絡設備具有更強的互操作性和可擴展性， 等等。這些功能需求的實質是要賦予現有分布式光網絡以更多的智能， 由一種簡單的固定點到點傳輸媒質發展為智能化的動態傳送網絡。
資源預留是分布式光網絡智能化的一項關鍵技術。它使用一定的路由 及信令協議，實現對特定網絡資源的預留。資源預留技術是實現諸如交 換連接建立、網絡保護與恢復等各種智能化操作的基礎。在以波長路由 為基礎的波分復用光網絡中，也常被稱為波長預留技術。
在無波長轉換能力的網絡中，最基本的波長預留策略有兩種，分別是 前向開始預留策略(Source-Initiated Reservation, SIR)和後向開始預留策 略(Destination-Initiated Reservation, DIR)。 SIR在前向預留階段直接預 留多個波長資源，在目的端節點確定預留的資源後，後向預留階段釋放 多餘的預留資源。DIR是在前向預留資源階段只在信令中保存可用資源 集，在目的端節點確定預留的資源後，後向預留階段預留確定的資源。
智能光網絡中存在的資源衝突可以分成兩種。 一種是前向資源衝突， 這是由於網絡中缺乏相應的資源所造成的；另一種是後向資源衝突，這 是由於資源預留競爭所產生的。 一般認為，SIR預留(佔用)資源過多引起前向資源衝突，後向衝突可以忽略，而DIR在網絡負載比較小的情況 下前向衝突較小，後向資源衝突在網絡的阻塞率中佔主導作用，前後向 衝突均隨著負載增大而增大。網絡負載比較大的情況下，DIR總的阻塞率 要低於SIR。

發明內容
本發明通過在建路過程中採用新的競爭避讓波長預留(Contention Avoidance Reservation, CAR)機制，前向預留 一條波長避免了浪費過多 資源的問題，發生前向衝突後可以自動切換到備用波長上，從而有效降 低網絡的前向資源衝突概率。同時前向探測階段預留資源可以保持後向 衝突概率低的優勢，進而整體降低了網絡的阻塞率，最終有效地解決了 分布式網絡的資源衝突問題。
為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術機制
競爭避讓波長預留(CAR)是一種可應用於智能光網絡建路的機制， 其特徵包括波長加權評估衝突概率、前向階段實行一波長預留和可用資 源集評估並行和衝突節點倒換備用波長。該機制需要智能光網絡中信令 協議和路由協議的支持，其具體實施過程將包括以下步驟
步驟l，波長的可用信息通過路由協議擴散，每個節點建立一張動態 的鏈路波長(LW)表，是包含所有鏈路各波長未預留光纖數目的表格。 每個節點同時還建立一個波長權重(WW)資料庫，用於保存該節點鏈路 上各個波長的權重。
步驟2，源節點收到建路請求；
步驟2，源節點調用路由模塊進行約束路由；
步驟3，源節點根據鏈路波長表選出多條(以三為例)整個路由未使 用光纖數最多的波長；其中之一作為預留主波長，另外兩條作為備用波 長。
步驟4，源節點査詢本地節點的路徑狀態塊/預留狀態塊(PSB/RSB， PATH State Block/Reservation State Block)資料庫，並預留主波長， 同時設置發出PATH消息中各備用波長的最大權重(Max-Weight， MW)位。 向下遊節點發PATH消息後，更新本地節點的PSB/RSB資料庫和波長權重 (WW)資料庫。
步驟5，中間結點收到上遊節點的PATH消息後，如果主波長可用則 預留該波長，並讀取PATH消息中各備用波長的最大權重MW位，查詢本
4地節點的波長權重(冊)資料庫，更新PATH消息中各波長的最大權重位 為原麗和WW的最大值，然後向本地節點的下遊節點轉發PATH消息，最 後更新本地節點的波長權重(而)資料庫和PSB/RSB資料庫；如果主波 長不可用，則在比較剩餘備用波長的最大權重MW位並査詢鏈路波長LW 表，選擇最小的MW位和剩餘路由未使用光纖數最多的波長(前後向衝突 概率均最小)變為主波長預留後繼續向前發送PATH消息，並向後發送NACK 消息更改預留波長，最後更新本地節點的波長權重(WW)資料庫和PSB/RSB 資料庫
步驟6，目的節點收到PATH消息後，如果主波長可用，則向前發確 認消息，如果主波長不可用，則同步驟5修改主用波長並預留，同時回 發確認消息，然後更新本地節點的波長權重(冊)資料庫和PSB/RSB數 據庫。
步驟7，源節點收到確認消息後，更新本地節點的PSB/RSB資料庫， 整個建路過程結束；
步驟8，在智能光網絡中應用競爭避讓波長預留(CAR)機制終止。 其中，
(1) 整個建路過程沒有考慮連續出現三次資源衝突的情況，這並不 是說採用競爭避讓波長預留(CAR)機制可以完全避免出現三次 資源衝突，而是在兩次以內的衝突可以進行競爭避讓，在本文 的後面將會有詳細的說明。如果出現了三次以上的資源衝突， 則該請求失敗。
(2) 鏈路上的波長權重(WW)代表備用波長使用該波長的概率，其 中初始值為0，變為主用波長或已被佔用值為w，請求經過且 屬於其備用波長則更新該值，經過具體的計算方法參考下文。
(3) 節點PSB/RSB資料庫的說明請參照標準RFC2209。
(4) PATH消息中增加了最大權重MW位用於標識在路徑的鏈路中， 備用波長被啟用的機率，值越大，說明途經鏈路該波長被其 他備用波長佔用的機率越大。這需要對信令協議(如RSVP —TE)進行擴展。有關協議MW位的擴展請參照圖1。
(5) 節點根據本地節點的波長權重(WW)資料庫和PSB/RSB資料庫 來變更主用波長的規則將在後面的具體實施方式
部分進行詳細 說明。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的說明。
圖1為標準RFC3473定義的Label Set Object (PATH Message)。
圖2為採用競爭避讓波長預留(CAR)機制的建路流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，標準RFC3473定義的RSVP Label Set Object可用於PATH 消息攜帶可用波長集合。本發明對用於存儲波長信息的Subchannel欄位進 行擴展，選取其中的4bit作為該波長的最大權重MW位。其值作為為權重值 的小數部分，0xF代表。。
參照圖2所示，A,B,C，D是網絡中的四個節點。在tl時刻節點A收到從 A到D的建路請求，開始建立一條到節點D的業務，假設路由的結果是 A-〉B-〉C->D。節點A首先査詢自己的全網鏈路波長LW資料庫，發現入l， 入2，入3是整個路由未使用光纖數最多的波長，於是將入2設置為主波長， 並預留該波長，Al、入3是備用波長，且初始MW二0。 PATH消息生成後 經節點A發往節點B前，節點A查詢自己的波長權值列表中鏈路AB對應的 入1、 A 3權值WW與MW中的最大值更新PATH消息中備用波長最大權值麗， 如圖更新為MW (入1) =0. 2, MW ( A 3) =0. 8。本地節點波長權重WW (入 1)和WW(X1)各增加O. 8和0. 2。其中計算公式如下
ww'=麗+(l-MP^)/F, x J](1-^^)，其中是入n更新後的權
/ 、e備用波長集合
重，M^是入n在PATH消息裡的對應值，F^是鏈路間的光纖總數，本例 為l。
在t2時刻，節點B收到PATH消息，首先確認主波長入2可用，並預留 該波長，同時讀取備用波長MW標識位，與本地鏈路(BC)的波長權值 列表對比，結果備用波長MW值不變，本地鏈路波長權值分別更新為WW (入1) =0. 8， WW (入3) =0. 2。
在t3時刻，節點C收到PATH消息，發現主用波長A2被佔用，則在備 用波長中選擇最大權重MW值最小且節點鏈路波長LW表中剩餘路由鏈路 波長可用光纖最多的波長。圖中選擇波長入1切換並將修改後的PATH消 息繼續向前發送並預留資源，回發NACK消息，修改已經預留的波長入2 為入1。
在t4時刻，目的節點D收到PATH消息，自D向A發送確認消息RESV，並釋放備用波長產生的權重。在t5時刻，節點C收到了RESV，讀取PSB/RSB資料庫中各備用波長MW值。代入MW更新公式釋放權重增量。到達源節點後請求完成。
本發明採用的機制利用了可用波長資源的泛洪形成的鏈路波長LW表、備用波長資源加權形成的WW資料庫對前向資源預留完成了源節點選優和衝突節點備用波長選優倒換達到選擇最佳波長的目的。這樣可以即具有SIR的低向資源衝突概率，同時避免SIR預留資源過多導致的前向衝突概率，進而降低全網的阻塞率。
需要特別說明的是，
(1) 在前向PATH消息處理過程中，源節點和中間結點對PATH消息和本地資料庫的處理流程見摘要附圖。
(2) 網絡中的節點間在多光纖情況下對波長的處理需要鏈路資源管理(LMP, Link Management Protocol)的支持。
上面對本發明所述的一種應用於智能光網絡的競爭避讓波長預留(CAR)機制進行了詳細的說明，但本發明的具體實現形式並不局限於此。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種應用於智能光網絡建路過程中的競爭避讓波長預留(CAR)機制，其特徵在於建路過程中進行一主多備波長預留，其中主波長預留，而備用波長僅統計描述被其他波長佔用概率的最大權重值MW；本地節點可根據請求中備用波長的最大權重值動態調整本地鏈路中波長用於描述被佔用概率的權重WW。其中，所述的機制在主波長資源發生衝突時，將選擇最佳的備用波長，即最大權重MW最小，剩餘路由鏈路可用光纖最多的波長。所述的機制適用於不具備波長轉換能力的網絡中。
2. 為實現權利要求1所述的對信令協議的MW標識位的擴展。
全文摘要
本發明公開了一種應用於智能光網絡建路過程中的競爭避讓波長預留(CAR)機制，屬於通信領域。該機制對信令協議進行了擴展，PATH消息中增加了MW(Max-Weight)欄位用來標識建路過程中備用波長被佔用的機率。波長預留採用一主多備，主波長預留資源而備用波長用於統計所經鏈路該波長的MW值。一旦衝突可以選擇最佳的備用路由倒換來達到成功建路的目的。本發明可以有效降低網絡的後向資源衝突概率，同時避免預留資源過多導致的前向衝突概率，進而降低網絡的總的阻塞率，有效地解決了分布式光網絡的資源衝突問題。
文檔編號H04J14/02GK101605015SQ20091008079
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者侯連興, 紀越峰, 陸月明 申請人:北京郵電大學