波长路由光网络的一种分布式拓扑聚合方法.pdf

波长路由光网络的一种分布式拓聚合方法，属于光网络技术领域。为在波长路由光网络中跨越多个路由域的路由自动建立的同时，各个路由域之间又能对其内部网络拓扑资源、网络波长资源进行保密，本发明提出了一种分布式拓扑聚合方法，包括如下步骤：1)光网络路由域中的边界网元生成本路由域当前的网络拓扑；2)计算边界网元之间的波长可用信息：3)构造当前路由域的一个新的星型拓扑：4)优化上述星型拓扑，生成当前路由域的最终聚合拓扑。本发明满足了不同路由域之间交换路由建立必须的消息，保护了路由域内部的信息，增强了网络的安全性，降低了网络内部的消息量，缓解了信令网的带宽，适合未来大规模光网络动态特性的要求。

1.  波长路由光网络的一种分布式拓扑聚合方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)光网络路由域中的边界网元利用本路由域中网元之间相互通告的、各自网元的可到达消息以及波长可用消息生成本路由域当前的网络拓扑；
2)计算边界网元之间的波长可用信息：

2.  1)首先，选取当前路由域的一个光纤链路，获取该光纤链路的波长可用信息；然后，把该光纤链路所连接的两个网元标记为V1和V2，查找所有可以到达V1的网元vi，网元vi可以是V1本身，查找所有可以到达V2的网元wj，网元wj可以是V2本身；查找V1和vi之间、V2和wj之间光纤链路的波长可用信息；

2.  2)利用步骤2.1)中的查找到的波长可用信息，计算vi和wj之间的波长可用信息，并设置vi和wj之间为可到达；

2.  3)选取当前路由域中的另外一条光纤链路，重复步骤2.1)和2.2)，直至遍历路由域中所有的光纤链路；

2.  4)从步骤2.3)的结果中提取两个边界网元之间的波长可用信息；
3)构造当前路由域的一个新的星型拓扑：
首先，在星型拓扑的中心设置中心网元，在中心网元的周边设置路由域当前拓扑中的边界网元，边界网元和中心网元之间用光纤链路相连，边界网元之间无光纤连接；
其次，设置边界网元和中心网元之间的波长可用性为该边界网元和其它所有边界网元之间波长可用性的总和；
4)优化上述星型拓扑，生成当前路由域的最终聚合拓扑：
首先，计算星型拓扑中边界网元对之间的聚合误差，若聚合误差大于设置值，则用旁路光纤连接该对边界网元，旁路光纤上的波长可用信息为当前路由域中该边界网元对的波长可用信息；
然后，重新计算新生成的拓扑的波长可用性及其聚合误差，若聚合误差大于设置值，则添加更多的旁路光纤，直到边界网元对之间的聚合误差不大于设置值或旁路光纤的数量到达预置值，从而得到最终聚合拓扑。

波长路由光网络的一种分布式拓扑聚合方法
技术领域
本发明涉及一种分布式网络拓扑聚合方法，特别涉及采用分层路由体系结构的、基于波长路由的自动交换光网络(ASON)中摘要路由域、压缩本路由域拓扑信息的方法，属于光网络
技术领域。
背景技术
国际电信联盟组织(ITU-T)将自动交换光网络(ASON/ASTN)定位于全球性的统一传送网，预计将来会有数千台的交换机和数百万台的终端节点接入到这个网络中。对于这样一个规模巨大的网络，如果将所有的网络设备放在单一路由域中来管理，将会对路由以及连接管理等带来诸多问题，如：单个节点需要维护过于庞大的路由表；路由协议拓扑信息的分发过于频繁，给信令网的带宽、信令的处理带来严重的负担；网络拓扑收敛速度受到限制，影响呼叫/连接的建立以及保护/恢复的速度；基于广义多标记交换(GMPLS)的多颗粒度交换也要求多层路由技术的支持。因此分层次的网络路由体系成为ASON的必然选择。
为了在层次路由体系结构下的光网络中实现路由的自动建立，各个路由域之间必须通告相关的链路状态信息。而网络的扩展性、安全性等又要求各个路由域所交互的链路状态信息必须是有选择的。所以，各个路由域必须采用某种方法摘要、压缩本各个路由域拓扑信息。该方法被称为拓扑聚合，由该方法生成的拓扑称为聚合拓扑。
考虑拓扑聚合技术时，基于波长路由的ASON和传统的电路交换/包交换网络的一个最大的区别在于：电路交换/包交换网络中链路常数要么属于加性的(如延时)，要么属于受限的(如带宽)；基于波长路由的ASON中，最重要的链路参数是空闲波长，它既不是加性的，也不是受限的。因为在基于波长路由的ASON中，一个通道使用哪一个空闲波长必须考虑整个通道中波长的连续性。因此，已有的、基于链路加性/受限参数的拓扑聚合技术不适用于基于波长路由的ASON。到目前为止，还没有见到基于波长路由的ASON的拓扑聚合方法。
发明内容
为在波长路由光网络中跨越多个路由域的路由自动建立的同时，各个路由域之间又能对其内部网络拓扑资源、网络波长资源进行保密，提出本发明。
本发明的技术方案如下：
波长路由光网络的一种分布式拓扑聚合方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)光网络路由域中的边界网元利用本路由域中网元之间相互通告的、各自网元的可到达消息以及波长可用消息生成本路由域当前的网络拓扑；
2)计算边界网元之间的波长可用信息：
2.1)首先，选取当前路由域的一个光纤链路，获取该光纤链路的波长可用信息；然后，把该光纤链路所连接的两个网元标记为V1和V2，查找所有可以到达V1的网元vi，网元vi可以是V1本身，查找所有可以到达V2的网元wj，网元wj可以是V2本身；查找V1和vi之间、V2和wj之间光纤链路的波长可用信息；
2.2)利用步骤2.1)中的查找到的波长可用信息，计算vi和wj之间的波长可用信息，并设置vi和wj之间为可到达；
2.3)选取当前路由域中的另外一条光纤链路，重复步骤2.1)和2.2)，直至遍历路由域中所有的光纤链路；
2.4)从步骤2.3)的结果中提取两个边界网元之间的波长可用信息；
3)构造当前路由域的一个新的星型拓扑：
首先，在星型拓扑的中心设置中心网元，在中心网元的周边设置路由域当前拓扑中的边界网元，边界网元和中心网元之间用光纤链路相连，边界网元之间无光纤连接；
其次，设置边界网元和中心网元之间的波长可用性为该边界网元和其它所有边界网元之间波长可用性的总和；
4)优化上述星型拓扑，生成当前路由域的最终聚合拓扑：
首先，计算星型拓扑中边界网元对之间的聚合误差，若聚合误差大于设置值，则用旁路光纤连接该对边界网元，旁路光纤上的波长可用信息为当前路由域中该边界网元对的波长可用信息；然后，重新计算新生成的拓扑地波长可用性及其聚合误差，若聚合误差大于设置值，则添加更多的旁路光纤，直到边界网元对之间的聚合误差不大于设置值或旁路光纤的数量到达预置值，从而得到最终聚合拓扑。
本发明具有如下作用：满足不同路由域之间交换路由建立必须的消息；保护路由域内部的信息，如网络真实拓扑、网络资源等，增强了网络的安全性；降低了网络内部的消息量，缓解了信令网的带宽；适合未来大规模光网络动态特性的要求。
附图说明
图1为多路由域的网络示意图。
图2为路由域200的聚合拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明。
图1示范的光网络由三个路由域组成：路由域100、路由域200以及路由域300。每个路由域属于不同的运营商，由不同的管理者管理。每个路由域中有数量不等的网元设备(简称网元)，网元之间由光纤连接。光纤中传输16路波分复用光信号。每个网元都嵌入了开放最短路径优先(OSPF)路由协议、具有流量工程的资源预留(RSVP-TE)信令协议以及链路管理(LMP)协议。图1中的一个小圆圈表示一个网元，路由域200中给每个网元编了号，目的是方便以下的说明。
从图1可以看到，路由域200的边界网元有5个，它们是网元2、3、5、6、8。其它网元则称为内部网元。
网络自举或运行过程中，路由域网元中的LMP链路管理协议维护本地的邻接信息和波长可用信息，并把所述信息告知本地网元的OSPF路由协议；本地网元的OSPF路由协议向本路由域中所有网元广播所述信息。结果本路由域中所有网元都可以获得本路由域完整的网络拓扑。不同路由域由于属于不同的运营商管理，从网络安全、商业秘密等角度出发，路由域的边界网元不能把其获知的本路由域的网络拓扑告知与之相邻的路由域。
下面以路由域200为例。路由域200在网络拓扑信息收敛后，各个边界网元并行地启动拓扑聚合软件模块，产生聚合拓扑。在具体实施过程中，拓扑聚合软件模块被嵌入在网元设备中。所述拓扑聚合软件模块采用本发明所述方法，具体步骤如下：
1、边界网元根据本路由域拓扑信息，利用OSPF协议生成当前路由域拓扑。这个拓扑包含了路由域内网元的数量、网元可达信息表、网元之间光纤链路表以及光纤链路对应的波长可用信息表；
2、从光纤链路表中依次选取路由域拓扑的一条光纤链路，从波长可用信息表中读取该链路的波长可用信息；把该光纤链路所连接的两个网元标记为V1和V2，在网元可达信息表中查找所有可以到达V1(包括V1本身)的网元(用vi来表示)和那些可以到达V2(包括V2本身)的网元(用wj来表示)；从波长可用信息表中获取V1和vi、V2和wj之间光纤链路的波长可用信息；
3、利用vi和V1、V1和V2、V2和wj之间光纤链路的波长可用信息，获得vi和wj之间波长可用信息；并在网元可达信息表中把vi和wj设置为可到达；
4、重复步骤2、3，直至光纤链路表为空。
5、在波长可用信息表中提取边界网元对(2，3)、(2，5)、(2，6)、(2，8)、(3，5)、(3，6)、(3，8)、(5，6)、(5，8)及(6，8)之间的波长可用信息。
6、构造当前路由域的一个新的星型拓扑：在星型拓扑的中心设置一个中心网元，把边界网元2、3、5、6和8设置在中心网元的周边，中心网元和边界网元2、3、5、6、8之间用光纤链路连接；边界网元2、3、5、6和8之间无光纤连接。
7、设置边界网元和中心网元之间的波长可用性：利用步骤5的结果，计算边界网元2和网元3、5、6、8之间总的波长可用性，作为网元2和中心网元之间的波长可用性；利用步骤5的结果，计算边界网元3和网元2、5、6、8之间总的波长可用性，作为网元3和中心网元之间的波长可用性；利用步骤5的结果，计算边界网元5和网元2、3、6、8之问总的波长可用性，作为网元5和中心网元之间的波长可用性；利用步骤5的结果，计算边界网元6和网元2、3、5、8之间总的波长可用性，作为网元6和中心网元之间的波长可用性；利用步骤5的结果，计算边界网元8和网元2、3、5、6之间总的波长可用性，作为网元8和中心网元之间的波长可用性；
8、计算星型拓扑中边界网元对(2，3)、(2，5)、(2，6)、(2，8)、(3，5)、(3，6)、(3，8)、(5，6)、(5，8)及(6，8)的聚合误差；若某个边界网元对，如(2，3)之间的聚合误差大于设置值，则在网元2和网元3之间添加一条光纤链路，该光纤链路上的波长可用信息为步骤5中(2，3)网元对之间的波长可用信息；计算新拓扑的波长可用性以及聚合误差，在(2，3)添加更多的光纤链路，直到边界网元对之间的聚合误差不大于设置值或旁路的数量到达预置值，从而得到图2所示的最终聚合拓扑。
上述聚合误差的设置值或旁路数量的预置值和路由域中网元数、路由域的拓扑相关。在本实施例中，聚合误差的设置值为0；旁路数量的预置值为3。
9、输出所述最终聚合拓扑给OSPF协议的链路广告模块，供边界节点向邻接路由域广播聚合拓扑消息。
图2为路由域200的最终聚合拓扑，为路由域200向路由域100、路由域300广播路由消息时的拓扑图。该聚合拓扑隐藏了路由域200详细的网络拓扑，包括网元数量，光纤的连接拓扑，光纤中的光信道数量等等，最大限度地提升了路由域200的信息安全、商业机密。
本发明所产生的聚合拓扑在网络性能上还具有如下优点：1、聚合拓扑能够高精度地反映本路由域边界网元之间的连通信息，能很好地满足网络自动计算路由的要求；2、拓扑聚合的复杂性低。3、本拓扑聚合方法在光网络动态连接请求条件下，呈现极低的网络阻塞率特性，完全满足未来大规模动态光网络的要求。