專利名稱：具有生存性的Overlay 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要是為了提高IP網(wǎng)絡(luò)的生存性，通過使用重疊懲罰思想的路徑選擇算法來構(gòu)建一種可以提供生存性保證的Overlay網(wǎng)絡(luò)，從而增強(qiáng)IP網(wǎng)絡(luò)的生存性。
背景技術(shù)：
隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種新型業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨筇岢隽司薮蟮奶魬?zhàn)。傳統(tǒng)的盡力而為的IP網(wǎng)絡(luò)無法保證新的業(yè)務(wù)類型所需要的服務(wù)，因而導(dǎo)致業(yè)務(wù)的QoS無法得到滿足，出現(xiàn)資費(fèi)不能根據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行收取的問題。并且在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障后， 無法提供區(qū)分業(yè)務(wù)的生存性策略。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在保證業(yè)務(wù)QoS需求的同時(shí)，是以降低網(wǎng)絡(luò)生存性作為代價(jià)的。現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)本身并不具備生存性能力，不能提供面向業(yè)務(wù)的服務(wù)，更不能提供面向業(yè)務(wù)的生存性機(jī)制，而且IP網(wǎng)絡(luò)中的物理結(jié)構(gòu)和物理拓?fù)湟膊荒茈S便更改。為了改變 IP網(wǎng)絡(luò)的這種缺陷，需要在IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上構(gòu)建具有不同生存能力的Overlay網(wǎng)絡(luò)，使得該Overlay網(wǎng)絡(luò)可以增強(qiáng)底層網(wǎng)絡(luò)的生存性，滿足不同業(yè)務(wù)的請(qǐng)求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種面向業(yè)務(wù)的具有生存性的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，通過業(yè)務(wù)QoS來為每個(gè)源-目的對(duì)之間在IP層計(jì)算多條相異傳輸路徑，構(gòu)成虛擬拓?fù)?，這樣就可以在IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上構(gòu)建具有不同生存能力的Overlay網(wǎng)絡(luò)，滿足不同業(yè)務(wù)的需求。在此Overlay網(wǎng)絡(luò)中可以將性能最優(yōu)的路徑(主用路徑)作為業(yè)務(wù)的主要傳輸路徑，其他路徑作為保護(hù)路徑。若主用路徑發(fā)生故障，系統(tǒng)可以啟動(dòng)全局保護(hù)機(jī)制，順利的將業(yè)務(wù)倒換到滿足業(yè)務(wù)需求的保護(hù)路徑中進(jìn)行傳輸，從而可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的生存性。本發(fā)明的具有生存性的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，包括如下步驟在構(gòu)造Overlay層的虛擬鏈路之前，首先在IP層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中利用Dijkstra最短路徑算法計(jì)算源_目的對(duì)之間的最優(yōu)路徑，將其映射成為一條虛擬鏈路；然后，對(duì)于出現(xiàn)在最優(yōu)路徑上的鏈路進(jìn)行懲罰，完成之后再利用Dijkstra算法去繼續(xù)計(jì)算次優(yōu)路徑，如果新找到的路徑和前面找到的路徑都不相同，則繼續(xù)構(gòu)造虛擬鏈路并對(duì)出現(xiàn)的鏈路進(jìn)行懲罰，如果與前面找到的某條路徑相同，則只對(duì)鏈路進(jìn)行懲罰，而不會(huì)將其放入相異路徑組中；最后接著尋找滿足條件的保護(hù)路徑，直到找到了指定數(shù)目的保護(hù)路徑，或者路徑的懲罰值大于某個(gè)預(yù)先約定的值。至此，通過以上過程可以計(jì)算出此源-目的對(duì)之間的多條路徑，則由這些路徑中的鏈路和節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)Overlay網(wǎng)絡(luò)，此Overlay網(wǎng)絡(luò)就可提供該源-目的對(duì)之間的通信保證。根據(jù)此思想就可以在所有的源-目的對(duì)之間建立Overlay網(wǎng)絡(luò)，來保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳輸?shù)纳嫘?。如果所選的保護(hù)路徑和原始最優(yōu)路徑的鏈路重復(fù)度比較高時(shí)，當(dāng)原始最優(yōu)路徑出現(xiàn)問題，替換路徑出現(xiàn)問題的概率也就會(huì)大大提高，從而不利于業(yè)務(wù)的倒換，本發(fā)明中所提到的基于重疊懲罰算法的“繞行”路徑選擇機(jī)制可以很好的避免這種問題。優(yōu)選地，本發(fā)明還包括如下步驟確定鏈路狀態(tài)，確定各條鏈路上的時(shí)延代價(jià)大小，確定所要找的路徑的初始節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，確定懲罰因子大小和懲罰方式，并初始化目前找到的路徑數(shù)目為0。優(yōu)選地，其中還包括如下步驟利用Dijkstra算法計(jì)算給定拓?fù)鋱D中的最短時(shí)延代價(jià)路徑，并且記錄最短路徑長(zhǎng)度，為了計(jì)算鏈路的懲罰因子。優(yōu)選地，在計(jì)算路徑時(shí)，根據(jù)不同的QoS參數(shù)作為度量值。優(yōu)選地，業(yè)務(wù)層首先根據(jù)業(yè)務(wù)的類型確定業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)要求，然后相應(yīng)地抽象出虛擬的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述QoS參數(shù)要求為高時(shí)延要求或者低丟包率要求。本發(fā)明具體還包括下面對(duì)該路徑選擇集中進(jìn)行描述模型描述G= (V，E)，其中V表示節(jié)點(diǎn)集，E表示鏈路集。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每條鏈路 (i，j)均有一個(gè)廣義的時(shí)延代價(jià)與之對(duì)應(yīng)。一條源_目的對(duì)之間的路徑，由一系列鏈路構(gòu)成 {(is，I1), (IijI2),... (iy，id)}。這條路徑上的時(shí)延就是所有鏈路上的時(shí)延的代數(shù)和。定義1合理繞行路徑一條非原始路徑，如果它不僅具有可接受的時(shí)延等其他一些屬性，而且與所選出的原始路徑在鏈路上存在較大的差異，則就被稱為是一條原始路徑的合理的繞行路徑。定義2路徑的S-相似如果某條可繞行路徑k與原始路徑所共享的鏈路數(shù)與其總的鏈路數(shù)之比為s,就稱此繞行路徑與原始路徑S-相似。定義3時(shí)延的d-相似如果某條可繞行路徑k的總時(shí)延與原始路徑的總時(shí)延之比值為d，就稱此繞行路徑與原始路徑d-相似。對(duì)于選擇滿足以上定義的k條合理路徑，是需要滿足如下約束條件的
權(quán)利要求
1.一種具有生存性的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟1)在IP層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中利用Dijkstra最短路徑算法計(jì)算源_目的對(duì)之間的最優(yōu)路徑，將其映射成為一條虛擬鏈路；2)對(duì)于出現(xiàn)在最優(yōu)路徑上的鏈路進(jìn)行懲罰；3)利用Dijkstra算法去繼續(xù)計(jì)算次優(yōu)路徑，如果新找到的路徑和前面找到的路徑都不相同，則繼續(xù)構(gòu)造虛擬鏈路并對(duì)出現(xiàn)的鏈路進(jìn)行懲罰，如果與前面找到的某條路徑相同， 則只對(duì)鏈路進(jìn)行懲罰，而不會(huì)將其放入相異路徑組中；4)接著尋找滿足條件的保護(hù)路徑，直到找到了指定數(shù)目的保護(hù)路徑，或者路徑的懲罰值大于某個(gè)預(yù)先約定的值；5)通過以上過程可以計(jì)算出此源-目的對(duì)之間的多條路徑，則由這些路徑中的鏈路和節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)Overlay網(wǎng)絡(luò)；6)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障的節(jié)點(diǎn)只需要在構(gòu)建的Overlay中查詢它與目的節(jié)點(diǎn)之間預(yù)先找到的多條保護(hù)路徑，直至選擇出能夠滿足業(yè)務(wù)需求的保護(hù)路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟1)中還包括如下步驟確定鏈路狀態(tài)，確定各條鏈路上的時(shí)延代價(jià)大小，確定所要找的路徑的初始節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，確定懲罰因子大小和懲罰方式，并初始化目前找到的路徑數(shù)目為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，利用Dijkstra算法計(jì)算給定拓?fù)鋱D中的最短時(shí)延代價(jià)路徑，并且記錄最短路徑長(zhǎng)度，用于計(jì)算鏈路的懲罰因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，在計(jì)算路徑時(shí)，根據(jù)不同的QoS參數(shù)作為度量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，業(yè)務(wù)層首先根據(jù)業(yè)務(wù)的類型確定業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)要求，然后相應(yīng)地抽象出虛擬的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于，所述QoS參數(shù)要求為高時(shí)延要求或者低丟包率要求。
全文摘要
一種具有生存性的Overlay網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，使用基于重疊懲罰思想的路徑選擇算法來為每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)選擇多條能夠滿足業(yè)務(wù)需求的路徑，將這些路徑分為工作路徑和保護(hù)路徑。工作路徑和保護(hù)路徑中的節(jié)點(diǎn)和鏈路為每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)建立具有生存性的Overlay層虛拓?fù)?。使用重疊懲罰思想，使得工作路徑和保護(hù)路徑具有很大的相異性，由此可以保證Overlay網(wǎng)絡(luò)中路徑的差異性，使得在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生之后，能夠保證保護(hù)路徑的替換成功率。這樣，通過本發(fā)明中構(gòu)造的Overlay網(wǎng)絡(luò)，使得對(duì)可靠性要求較高的業(yè)務(wù)層和底層網(wǎng)絡(luò)中具有很好的映射關(guān)系，根據(jù)Overlay網(wǎng)絡(luò)中提供的相異路徑可以保證在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，業(yè)務(wù)的快速倒換到滿足其QoS的傳輸路徑中，從而提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102355464SQ201110305029
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者唐睿, 曲樺, 王力, 趙季紅, 馬文濤 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)