專利名稱：一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON, Automatically Switched Optical Networks),波長交才灸光網(wǎng)絡(luò)(WSON, Wavelength Switched Optical Networks ) 和波分復(fù)用(WDM， Wavelength Division Multiplexing )等4支術(shù)領(lǐng)域，具體涉及 一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法的實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
分布式波長預(yù)留方案用于連接建立過程中的波長預(yù)留和配置，是一種結(jié)合 信令控制與波長選路為一體的新型波長路由光網(wǎng)絡(luò)控制機制。釆用這種控制方 式可以避免因波長信息分發(fā)而引入的額外控制開銷，增加網(wǎng)絡(luò)控制的擴展性， 適合應(yīng)用到較大規(guī)?；虿ㄩL可用性信息變化頻繁的波長路由光網(wǎng)絡(luò)。已有的分 布式波長預(yù)留方案可以分為三種基本類型前向預(yù)留協(xié)議(FRP, Forward Reservation Protocol)、 后向子貞留協(xié)議(BRP, Backward Reservation Protocol) 和混合預(yù)留協(xié)議(HRP， Hybrid Reservation Protocol) 。 FRP和BRP是出現(xiàn)最早 的經(jīng)典協(xié)議，HRP多是FRP和BRP的變種。
圖1為FRP建路過程。如圖l所示，在FRP中，收到連接建立請求后，源節(jié) 點沿著給定的路由向下游逐跳發(fā)送Path消息到目的節(jié)點。路由上的每個節(jié)點收 到Path消息時都對其進行處理，將收到Path消息中的波長集合labelset與本節(jié)點 空閑波長集合做交集，得到空閑波長子集，并據(jù)此子集為該連接暫時預(yù)留(鎖 定)到下一跳的鏈路上的一個或多個波長；如果下一跳鏈路上沒有可用波長， 便沿著相反的路由發(fā)送一個失敗PathErr消息到源節(jié)點，同時將之前預(yù)留(鎖定) 的所有波長都釋放；到達目的節(jié)點后，在最終的空閑波長子集中選擇一個可用 波長，并沿著相反的路由向源節(jié)點發(fā)送Resv消息。
在到達源節(jié)點的途中，Resv消息將選定的波長進行交叉連接并釋放其它波 長，源節(jié)點收到Resv消息后即可開始傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)有交叉鏈路的兩個業(yè)務(wù)先后經(jīng)過交叉鏈路時，前一業(yè)務(wù)預(yù)留(鎖定)了 所有空閑波長，當(dāng)后一個業(yè)務(wù)到達時，由于前一個業(yè)務(wù)沒有及時釋放交叉鏈路 上的非工作波長資源，這就使得后一個業(yè)務(wù)無空閑波長可用，產(chǎn)生連接請求阻
塞。因此，F(xiàn)RP的缺點是建路過程中鎖定了冗余的波長，從而容易造成后續(xù)連 接請求的阻塞。
圖2為BRP建路過程。如圖2所示，為了克服前向預(yù)留協(xié)議建路過程中短期 鎖定冗余波長但最終并不使用的缺點，后向資源預(yù)留協(xié)議(BRP)作為一種優(yōu) 化的協(xié)議被提出來。在BRP中，源節(jié)點朝著目的節(jié)點向下游逐跳發(fā)送試探消息 (Prob)，而非Path消息。Prob消息只收集路徑上的波長狀態(tài)信息，并不鎖定 任何波長。收到Prob消息后，目的節(jié)點決定最終要使用的波長，沿著路由反方 向向源節(jié)點發(fā)送Resv消息將選定的波長進行交叉連接(如果該波長還可用)。 如果在某些中間節(jié)點該波長不可用，則該節(jié)點向目的節(jié)點發(fā)送ResvErr消息， 向源節(jié)點發(fā)送Fail消息。ResvErr消息釋放之前交叉連接的波長，F(xiàn)ail消息通知 源節(jié)點連接建立失敗，源節(jié)點收到Resv消息后即可開始傳輸數(shù)據(jù)。
BRP在發(fā)送Prob消息是并沒有預(yù)留(鎖定)空閑波長，這就使得選定的工 作波長可能被與該業(yè)務(wù)有交叉鏈路的另 一業(yè)務(wù)提前占用，導(dǎo)致該業(yè)務(wù)發(fā)生阻 塞。由于Prob的過程BRP沒有對波長進行鎖定，因此BRP的缺點是Resv消息對 目的節(jié)點選定的波長進行交叉連接時，可能會發(fā)現(xiàn)該波長已經(jīng)被其它光路占用 的情況。
HRP的主要目標(biāo)是改善阻塞率等網(wǎng)絡(luò)性能，復(fù)雜度比較高，在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中 實現(xiàn)起來困難較大。針對這種情況，提出了可用于大型波長路由網(wǎng)絡(luò)中的簡單 快速分布式波長預(yù)留協(xié)議(例如，目的端資源預(yù)留協(xié)議，DRP， Destination Resource Reservation Protocol)和帶中間重試的后向資源預(yù)留方案(BRP-IR，
增加阻塞率為代價來得到較短的連接建立時間以及處理復(fù)雜度，而后者則會增 大建路時延和信令開銷
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法，可以避免由于
FRP鎖定冗余的波長資源，而導(dǎo)致的后續(xù)連接請求的阻塞；同時也避免了由于 BRP沒有鎖定任何波長資源，在目的節(jié)點選定的波長進行交叉連接時，可能 會發(fā)現(xiàn)該波長已經(jīng)被其它光路占用的情況，本發(fā)明大大降低了業(yè)務(wù)阻塞率偏高 的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供方案如下
一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法，在所述光網(wǎng)絡(luò)中，對發(fā)出業(yè) 務(wù)請求的業(yè)務(wù)進行分類，包括確定被選波長資源和選定工作波長；
資源；
源節(jié)點沿最短路徑向目的節(jié)點發(fā)送Path消息，收到Path消息的中間節(jié)點 對消息記錄的已預(yù)留(鎖定)波長和下一跳鏈路的空閑波長做交集，并在備選 波長中預(yù)留(鎖定)所得子集的波長資源，同時記錄非備選波長中的空閑波長 信息；
所述備選波長資源，分為固定備選波長資源和隨機備選波長資源。 所述方法包括以下步驟
A、 根據(jù)業(yè)務(wù)進行分類，確定固定備選波長范圍和隨機備選波長范圍；
B、 Path消息預(yù)留備選波長范圍內(nèi)的空閑波長資源，同時記錄非備選波長 范圍內(nèi)的波長狀態(tài)信息；
C、 判斷備選波長資源是否被預(yù)留，以及目的節(jié)點對工作波長進行選定；
D、 如果備選波長資源被預(yù)留，則選定一條被預(yù)留的波長作為工作波長， 否則在非備選波長中隨機確定一條作為工作波長；
E、 將攜帶工作波長信息的RESV返回至源節(jié)點，同時釋放工作波長以外
的被預(yù)留(或鎖定)的波長資源。 -
優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟A中，通過業(yè)務(wù)標(biāo)號(Label),對設(shè)定
的業(yè)務(wù)分類數(shù)(Sort—Num)取余數(shù)，確定業(yè)務(wù)分類；
優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟A中，固定備選波長資源是根據(jù)業(yè)務(wù)類
別的不同，從入廣人S。rt一Num中確定一個，隨機備選波長則是從余下的M條非固
定備選波長中隨機確定N條，固定備選波長和隨才幾備選波長共同組成備選波長資源；
優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟B中，在確定的備選波長資源范圍內(nèi)， 從源節(jié)點到目的節(jié)點出發(fā)，對備選波長資源范圍內(nèi)的所有空閑波長的預(yù)留；收 到Path消息的每個節(jié)點，根據(jù)Path消息中的預(yù)留(鎖定)的波長資源信息， 和該節(jié)點鏈路鄰接矩陣中的下一跳可預(yù)留(鎖定)的波長資源的交集，預(yù)留(鎖 定)相應(yīng)的波長資源，同時記錄非備選波長資源范圍內(nèi)的可用波長資源信息， 但并不預(yù)留(鎖定)非備選波長資源范圍內(nèi)的可用波長資源信息。
優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟C和步驟D中，所述目的節(jié)點對工作波 長的選定，判斷收到的Path消息中是否有備選波長范圍內(nèi)的波長資源被預(yù)留 (鎖定)，如果固定備選波長資源被預(yù)留(鎖定)，則將預(yù)留(鎖定)的固定 備選波長作為工作波長；
如果固定備選波長沒有被預(yù)留(鎖定)，并存在其它的隨機備選波長被預(yù) 留(鎖定)，則從被預(yù)留(鎖定)的隨機備選波長中隨機選擇一條波長作為工 作波長；
如果備選波長資源范圍內(nèi)的所有波長均未被預(yù)留(鎖定)，即備選波長資 源全部不可用，則從Path消息記錄的非備選波長資源范圍內(nèi)空閑的波長中， 隨機選擇一條波長作為工作波長。
優(yōu)選地，上述方法中，所述步驟E中，所述返回攜帶工作波長信息的RESV 返回至源節(jié)點，如果工作波長是從備選波長資源中確定的，則需要釋放其它預(yù) 留(鎖定)但未被使用的波長資源；如果工作波長是從非備選波長資源范圍內(nèi) 隨機確定的，除釋放其它預(yù)留(鎖定)但未被使用的波長資源外，返回步驟C 的建路信息給源節(jié)點，同時釋放之前已經(jīng)占用的波長資源。
從以上所述可以看出，本發(fā)明提供的一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù) 留方法，通過確定備選波長資源，為業(yè)務(wù)分配盡可能不同的波長資源范圍，進 行資源預(yù)留(鎖定)；在目的節(jié)點判斷是否有波長被預(yù)留后，攜帶工作波長信 息的信令返回至源節(jié)點，同時釋放工作波長以外的被預(yù)留(鎖定)的波長資源。 通過業(yè)務(wù)分類，壓縮了備選波長資源的范圍；同時結(jié)合前向資源預(yù)留和后向資 源預(yù)留優(yōu)勢，降低資源預(yù)留過程中產(chǎn)生資源竟?fàn)帥_突的可能性，擁有更好的資 源利用率、更低的業(yè)務(wù)阻塞率和更短的建路時延。


圖l為FRP建路過程；
圖2為BRP建路過程；
圖3為業(yè)務(wù)分類映射圖4為備選波長資源組成示意圖5為本發(fā)明實施例中有備選波長資源可用的信令示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例中無備選波長資源可用的信令示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明針對前向資源預(yù)留(FRP)鎖定冗余波長資源和后向資源預(yù)留 (BRP)未鎖定波長資源而帶來的業(yè)務(wù)阻塞的問題，提出了一種光網(wǎng)絡(luò)中的基 于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法。本發(fā)明借鑒散列表的思想，通過業(yè)務(wù)分類，壓縮 了備選波長資源的范圍；同時結(jié)合前向資源預(yù)留和后向資源預(yù)留優(yōu)勢，降低資 源預(yù)留過程中產(chǎn)生資源竟?fàn)帥_突的可能性，擁有更好的資源利用率、更低的業(yè) 務(wù)阻塞率和更短的建路時延。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種光網(wǎng)絡(luò)中的基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法，源節(jié)點 要對到達的業(yè)務(wù)進行分類。圖3為業(yè)務(wù)分類映射圖，其表示了不同業(yè)務(wù)和各自 分類之間的 一種分類的思想。
分類的思想源于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)查找技術(shù)中的散列表技術(shù)，查找技術(shù)實際上就是 確定關(guān)鍵碼等于給定值的記錄在查找結(jié)構(gòu)中的存儲位置。 一般的查找技術(shù)只能 通過一系列的給定值與關(guān)鍵碼比較，這類查找技術(shù)都是建立在比較的基礎(chǔ)之 上，效率不高。散列表技術(shù)是在查找時根據(jù)一個確定的對應(yīng)關(guān)系找到給定值K 的映射H(k),從而完成查找，效率較高。實際上，在散列表技術(shù)中，K對于查 找項來說就是一種具體的分類，根據(jù)分類(K值)的不同存儲到相應(yīng)的位置或 是在對應(yīng)的位置查找。同理，傳統(tǒng)的前向資源預(yù)留是在所有的可用波長中采用 首次命中或是隨機命中的方法來確定使用波長，這是一種無分類的思想，存在 著隨機性和偶然性。而根據(jù)散列表技術(shù)，本發(fā)明采用一種分類的思想，讓不同 的業(yè)務(wù)對應(yīng)選取不同的波長，這樣就避免了資源沖突業(yè)務(wù)的分類是通過業(yè)務(wù)標(biāo)號(Label)對設(shè)定的業(yè)務(wù)分類數(shù)(Sort_Num ) 取余數(shù)確定的。圖4為備選波長資源組成示意圖，其表示了備選波長資源的組 成關(guān)系。固定備選波長資源即根據(jù)業(yè)務(wù)類別的不同從入廣Xs加Num中確定一個；
源節(jié)點按照所得路徑向下游發(fā)送Path消息。收到Path消息的每個節(jié)點根 據(jù)Path消息中的預(yù)留(鎖定)波長資源信息和該節(jié)點鏈路鄰接矩陣中的下一 跳可預(yù)留(鎖定)波長資源的交集預(yù)留(鎖定)相應(yīng)的波長資源。同時記錄非 備選波長資源范圍內(nèi)的可用波長資源信息，但并不預(yù)留(鎖定)非備選波長資 源范圍內(nèi)的可用波長資源信息。
目的節(jié)點對工作波長的選定是判斷收到的Path消息中是否有備選波長范 圍內(nèi)的波長資源被預(yù)留(鎖定)。
圖5為本發(fā)明實施例中有備選波長資源可用的信令示意圖。如圖5所示， 本實施例中，全部波長共16條，業(yè)務(wù)分為4類，、是固定備選波長，X5、、、 X9、 X 、 、3和？115是隨機備選波長資源。如果固定備選波長資源、被預(yù)留(鎖 定)則將預(yù)留(鎖定)的固定備選波長作為工作波長；如果固定備選波長、 沒有被預(yù)留(鎖定)而存在其它的隨機備選波長被預(yù)留(鎖定)，則從被預(yù)留 (鎖定)的隨機備選波長中隨機選擇一條作為工作波長。
將攜帶工作波長信息的RESV返回至源節(jié)點，釋放其它預(yù)留(鎖定)但未 被使用的波長資源。
圖6為本發(fā)明實施例中無備選波長資源可用的信令示意圖。如圖6所示， 本實施例中，如果備選波長資源范圍內(nèi)的所有波長均未被預(yù)留(鎖定)，則從 Path消息記錄的非備選波長資源范圍內(nèi)可用的波長中隨機選擇一條波長X6(或 X8)作為工作波長。
將攜帶工作波長信息的RESV返回至源節(jié)點，因為并未被預(yù)留(鎖定)工 作波長，如果出現(xiàn)波長進行交叉連接時，該波長X6未被占用，則繼續(xù)返回RESV 消息，源節(jié)點收到RESV消息，表明建路成功。如果出現(xiàn)波長進行交叉連接時， 該波長？18被其它光路占用，則向源節(jié)點發(fā)生Fail消息拆除被預(yù)留(鎖定)的 波長資源并通告源節(jié)點建路失敗，同時釋放之前已經(jīng)占用的波長資源。在基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方案中，業(yè)務(wù)到達目的節(jié)點而沒有可用波長 時，根據(jù)信令記錄的非備選波長資源占用情況，隨機命中一條空閑波長資源作 為分配的波長，并依據(jù)后向資源預(yù)留方案返回信令，這樣即繼承了傳統(tǒng)后向資 源預(yù)留高效的優(yōu)點，又解決了傳統(tǒng)后向資源預(yù)留方案平均建路時延長、有交叉 鏈路的業(yè)務(wù)容易在資源竟?fàn)幹挟a(chǎn)生資源沖突的問題。
通過上述描述可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)RP建路過程中鎖定了冗余的波 長，從而容易造成后續(xù)連接請求的阻塞。BRP中Resv預(yù)留消息對目的節(jié)點選 定的波長進行交叉連接時，可能會發(fā)現(xiàn)該波長已經(jīng)被其它光路占用，因為Prob 的過程BRP沒有對波長進行鎖定。這兩種極端的方法都是的業(yè)務(wù)的阻塞情況 增力口。
根據(jù)本發(fā)明提出的基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方案，業(yè)務(wù)分類鑒了散列表的 思想。通過業(yè)務(wù)分類，壓縮了備選波長資源的范圍，降低了資源預(yù)留過程中產(chǎn) 生資源竟?fàn)帥_突的可能性。同時，在信令建路的過程中，綜合采用了預(yù)留備選 波長資源和記錄非備選波長資源占用情況的方法，在信令返回過程中，根據(jù)備 選波長資源是否可用來決定采用前向資源預(yù)留還是后向資源預(yù)留來返回信令。 本發(fā)明結(jié)合了前向資源預(yù)留和后向資源預(yù)留優(yōu)勢，擁有更好的資源利用率、更 低的業(yè)務(wù)阻塞率和更短的建路時延，基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法更高效、快 速的完成建路。
以上所述僅是本發(fā)明的實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法，其特征在于，對發(fā)出業(yè)務(wù)請求的業(yè)務(wù)進行分類，包括確定被選波長資源和選定工作波長。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過業(yè)務(wù)標(biāo)號，對設(shè)定的業(yè) 務(wù)分類數(shù)取余數(shù)，確定業(yè)務(wù)分類。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，源節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)分類將全部 波長資源劃分為備選波長資源和非備選波長資源；所述備選波長資源，分為固定備選波長資源和隨機備選波長資源； 源節(jié)點沿最短路徑向目的節(jié)點發(fā)送Path消息，收到Path消息的中間節(jié)點 對消息記錄的已預(yù)留(鎖定)波長和下一跳鏈路的空閑波長做交集，并在備選 波長中預(yù)留(鎖定)所得子集的波長資源，同時記錄非備選波長中的空閑波長 信息。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟A、 根據(jù)業(yè)務(wù)進行分類，確定固定備選波長范圍和隨機備選波長范圍；B、 Path消息預(yù)留備選波長范圍內(nèi)的空閑波長資源，同時記錄非備選波長 范圍內(nèi)的波長狀態(tài)信息；C、 判斷備選波長資源是否被預(yù)留，以及目的節(jié)點對工作波長進行選定；D、 如果備選波長資源被預(yù)留，則選定一條被預(yù)留的波長作為工作波長， 否則在非備選波長中隨機確定一條作為工作波長；E、 將攜帶工作波長信息的信令返回至源節(jié)點，同時釋放工作波長以外的被預(yù)留(或鎖定)的波長資源。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所屬步驟A中，固定備選波長資源是根據(jù)業(yè)務(wù)類別的不同，從入廣Xs。rt—Num中確定一個，隨機備選波長則是從余下的M條非固定備選波長中隨機確定N條，固定備選波長和隨機備選 波長共同組成備選波長資源。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所屬步驟B中，所述Path消 息，在確定的備選波長資源范圍內(nèi)，從源節(jié)點到目的節(jié)點出發(fā)，對備選波長資 源范圍內(nèi)的所有空閑波長的預(yù)留；收到Path消息的每個節(jié)點，根據(jù)Path消息中的預(yù)留(鎖定)的波長資源 信息，和該節(jié)點鏈路鄰接矩陣中的下一跳可預(yù)留(鎖定)的波長資源的交集， 預(yù)留(鎖定)相應(yīng)的波長資源，同時記錄非備選波長資源范圍內(nèi)的可用波長資源信息，但并不預(yù)留(鎖定)非備選波長資源范圍內(nèi)的可用波長資源信息。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟C和步驟D中，所述目的節(jié)點對工作波長的選定，判斷收到的Path消息中是否有備選波長范圍 內(nèi)的波長資源被預(yù)留(鎖定)，如果固定備選波長資源被預(yù)留(鎖定)，則將 預(yù)留(鎖定)的固定備選波長作為工作波長；如果固定備選波長沒有被預(yù)留(鎖定)，并存在其它的隨機備選波長被預(yù) 留(鎖定)，則從被預(yù)留(鎖定)的隨機備選波長中隨機選擇一條波長作為工 作波長；如果備選波長資源范圍內(nèi)的所有波長均未被預(yù)留(鎖定)，即備選波長資 源全部不可用，則從Path消息記錄的非備選波長資源范圍內(nèi)空閑的波長中， 隨機選擇一條波長作為工作波長。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟E中，所述返回攜 帶工作波長信息的信令返回至源節(jié)點，如果工作波長是從備選波長資源中確定 的，則需要釋放其它預(yù)留(鎖定)但未被使用的波長資源；如果工作波長是從 非備選波長資源范圍內(nèi)隨機確定的，除釋放其它預(yù)留(鎖定)但未被使用的波 長資源外，返回步驟C的建路信息給源節(jié)點，同時釋放之前已經(jīng)占用的波長 資源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)分類的資源預(yù)留方法。所述方法通過確定備選波長資源，為業(yè)務(wù)分配盡可能不同的波長資源范圍，進行資源預(yù)留(鎖定)；在目的節(jié)點判斷是否有波長被預(yù)留后，攜帶工作波長信息的信令返回至源節(jié)點，同時釋放工作波長以外的被預(yù)留(鎖定)的波長資源。應(yīng)用本發(fā)明的方法可以避免由于前向資源預(yù)留協(xié)議鎖定冗余的波長資源而導(dǎo)致的后續(xù)連接請求的阻塞；并在目的節(jié)點選定的波長進行交叉連接時，避免由于后向資源預(yù)留協(xié)議沒有鎖定任何波長資源，而導(dǎo)致該波長已經(jīng)被其它光路占用的情況。本發(fā)明大大降低業(yè)務(wù)的阻塞率，同時提高了光網(wǎng)絡(luò)中波長資源的利用率。
文檔編號H04J14/02GK101610431SQ20091008875
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者杰 張, 趙冬巖, 趙永利, 顧畹儀, 海 黃 申請人:北京郵電大學(xué)