基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法，通过采用基于分层PCE架构的全局拓扑信息调度计算模型，利用双矩阵博弈来生成链路不相交的组播树和组播保护树，提出了一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播专用保护方法，在一定的冗余资源配置下，该方法具有较低的时间复杂度，在优化组播工作树和组播保护树的资源分配结构的同时，可明显提高多域光网络静态组播业务的生存能力。

【技术实现步骤摘要】
基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法
本专利技术涉及静态组播保护方法，具体涉及一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法。
技术介绍
随着主干光网络规模不断扩大，整体多域化特征越来越明显。同时，光层组播是一种高效的点对多点或者多点对多点业务的通信模式。组播业务根据组播请求需求可以分为静态和动态组播两种，静态组播业务是指预先知道网络的全局状态，网络系统对一组请求统一调度，没有实时性要求。针对多域光网络静态组播业务的专用保护进行的研究局限于备份路径的优化，忽视了组播树和备份树的联合优化问题。多数结合博弈论思想的文献中，基于用户和运营商的对立关系进行博弈并将结果作为链路的权值，生成组播树后计算保护路径，易造成备份树成本过大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法，用以解决现有技术中的组播业务生存能力不高的问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：用于规划多域光网络中每个组播请求的组播树和组播保护树，所述每个组播请求组播树不相交，在所述的多域光网络中包括n个节点，所述的节点包括源节点以及叶节点，在所述的多域光网络中每个源节点到该源节点对应的多个叶节点的通讯请求构成组播请求集合R＝{Rm|m＝1,2,…,k}，其中1≤k≤n，对于其中第m个组播请求Rm，其源节点为Vsm，多个叶节点组成的叶节点集合为Mm＝{VLmi|i＝1,2,…,n-1}，VLmi为叶节点集合Mm的第i个叶节点；所述的方法包括：步骤1、建立基于分层PCE的多域光网络模型，所述多域光网络模型包括多个子路径计算单元以及一个父路径计算单元；步骤2、重复k次步骤21-24,利用所述的子路径计算单元或父路径计算单元获得所述多域光网络中每一个组播请求的路径不相交的组播树和组播保护树；对于其中第m个组播请求Rm，获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm，包括：步骤21、将组播请求Rm的源节点Vsm作为该组播请求Rm的组播树根节点，计入组播树Tm和组播保护树Pm；步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，由源节点Vsm所在域的子路径计算单元判断该叶节点是否在当前域内，若该叶节点位于源节点Vsm所在域内，则由子路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径；若该叶节点不在源节点Vsm所在域内，则由父路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，收集源节点Vsm到所有叶节点的联合路径；步骤23、对源节点Vsm到每个叶节点的一对联合路径进行比较，将收益参数最小的一对联合路径分别添加至组播树Tm和组播保护树Pm中，从叶节点集合Mm中删除收益参数最小的一对联合路径对应的叶节点；步骤24、判断叶节点集合Mm是否为空，若不为空，则返回步骤32，否则，获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm；进一步地，步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，由所述的子路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，包括：步骤A、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条或多条路径，选择路径距离最小的一条路径作为第一最优路径，所述的第一最优路径由多段链路组成；步骤B、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径，从源节点Vsm所在域内除源节点Vsm以及第i个叶节点VLmi之外的所有节点中找到一个节点Vx，x∈n，若Distance2(Vsm,Vx)+Distance2(Vx,VLmi)<Distance2(Vsm,VLmi),则源节点Vsm到节点Vx以及从节点Vx到第i个叶节点VLmi的路径作为第二最优路径，否则将利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径作为第二最优路径，其中Distance2(u,v)为节点u到节点v的距离，所述的第二最优路径由多段链路组成；步骤C、重复本步骤对第一最优路径与第二最优路径中每段链路的使用权进行博弈，获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，包括：对于第一最优路径与第二最优路径中的每一段链路，判断每一段链路是否存在竞争：若S1·S2＝0，则该段链路不存在竞争，第一最优路径和第二最优路径的任一方占用该段链路或者第一最优路径和第二最优路径都没有占用这段链路；其中，S1＝1表示第一最优路径占用该段链路，S1＝0表示第一最优路径未占用该段链路；S2＝1表示第二最优路径占用该段链路，S2＝0表示第二最优路径未占用该段链路；若S1·S2＝1，该段链路存在竞争，则比较第一最优路径中该段链路的收益参数与第二最优路径中该段链路的收益参数的大小，收益参数大的最优路径占用该段链路，另一个最优路径重新选择，若第一最优路径占用该段链路，则返回步骤B重新寻找第二最优路径后再执行步骤C，若第二最优路径占用该段链路，则返回步骤A重新寻找第一最优路径后再执行步骤C，直至该段链路不存在竞争。进一步地，所述的步骤A、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条或多条路径时，采用Dijkstra的路径选择方法；所述的步骤B、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径时，采用Floyd的路径选择方法。进一步地，所述的步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，若该叶节点不在源节点Vsm所在域内，则由父路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，收集源节点Vsm到所有叶节点的联合路径，包括：步骤a、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的父路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条或多条路径，所述的父路径计算单元发送指令给各域子路径计算单元计算各自域内路径距离，由父路径计算单元汇总各个域内路径距离，获得每条路径距离，选择路径距离最小的一条路径作为第三最优路径，所述的第三最优路径由多段链路组成；步骤b、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的父路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径，从源节点Vsm所在域内除源节点Vsm以及第i个叶节点VLmi之外的所有节点中找到一个节点Vx，x∈n，若Distance2(Vsm,Vx)+Distance2(Vx,VLmi)<Distance2(Vsm,VLmi),则源节点Vsm到节点Vx以及从节点Vx到第i个叶节点VLmi的路径作为第二最优路径，否则将利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径作为第四最优路径，由各域子路径计算单元计算各自域内路径距离后，再由父路径计算单元汇总各个域内路径距离，获得两个节点之间的距离，所述的第四最优路径由多段链路组成；步骤c、重复本步骤对第三最优路径与第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法，用于规划多域光网络中每个组播请求的组播树和组播保护树，所述每个组播请求组播树不相交，所述每个组播请求的组播保护树不相交，其特征在于，在所述的多域光网络中包括n个节点，所述的节点包括源节点以及叶节点，在所述的多域光网络中每个源节点到该源节点对应的多个叶节点的通讯请求构成组播请求集合R＝{Rm|m＝1,2,…,k}，其中1≤k≤n，对于第m个组播请求Rm，其源节点为Vsm，多个叶节点组成的叶节点集合为Mm＝{VLmi|i＝1,2,…,n‑1}，VLmi为叶节点集合Mm的第i个叶节点；所述的方法包括：步骤1、建立基于分层PCE的多域光网络模型，所述多域光网络模型包括多个子路径计算单元以及一个父路径计算单元；步骤2、重复k次步骤21‑24，利用所述的子路径计算单元或父路径计算单元获得所述多域光网络中每一个组播请求的路径不相交的组播树和组播保护树；对于其中第m个组播请求Rm，获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm，包括：步骤21、将组播请求Rm的源节点Vsm作为该组播请求Rm的组播树根节点，计入组播树Tm和组播保护树Pm；步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，由源节点Vsm所在域的子路径计算单元判断该叶节点是否在当前域内，若该叶节点位于源节点Vsm所在域内，则由子路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径；若该叶节点不在源节点Vsm所在域内，则由父路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，收集源节点Vsm到所有叶节点的联合路径；步骤23、对源节点Vsm到每个叶节点的一对联合路径进行比较，将收益参数最小的一对联合路径分别添加至组播树Tm和组播保护树Pm中，从叶节点集合Mm中删除收益参数最小的一对联合路径对应的叶节点；步骤24、判断叶节点集合Mm是否为空，若不为空，则返回步骤32，否则获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法，用于规划多域光网络中每个组播请求的组播树和组播保护树，所述每个组播请求组播树不相交，所述每个组播请求的组播保护树不相交，其特征在于，在所述的多域光网络中包括n个节点，所述的节点包括源节点以及叶节点，在所述的多域光网络中每个源节点到该源节点对应的多个叶节点的通讯请求构成组播请求集合R＝{Rm|m＝1,2,…,k}，其中1≤k≤n，对于第m个组播请求Rm，其源节点为Vsm，多个叶节点组成的叶节点集合为Mm＝{VLmi|i＝1,2,…,n-1}，VLmi为叶节点集合Mm的第i个叶节点；所述的方法包括：步骤1、建立基于分层PCE的多域光网络模型，所述多域光网络模型包括多个子路径计算单元以及一个父路径计算单元；步骤2、重复k次步骤21-24，利用所述的子路径计算单元或父路径计算单元获得所述多域光网络中每一个组播请求的路径不相交的组播树和组播保护树；对于其中第m个组播请求Rm，获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm，包括：步骤21、将组播请求Rm的源节点Vsm作为该组播请求Rm的组播树根节点，计入组播树Tm和组播保护树Pm；步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，由源节点Vsm所在域的子路径计算单元判断该叶节点是否在当前域内，若该叶节点位于源节点Vsm所在域内，则由子路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径；若该叶节点不在源节点Vsm所在域内，则由父路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，收集源节点Vsm到所有叶节点的联合路径；步骤23、对源节点Vsm到每个叶节点的一对联合路径进行比较，将收益参数最小的一对联合路径分别添加至组播树Tm和组播保护树Pm中，从叶节点集合Mm中删除收益参数最小的一对联合路径对应的叶节点；步骤24、判断叶节点集合Mm是否为空，若不为空，则返回步骤32，否则获得该组播请求Rm的组播树Tm和组播保护树Pm。2.如权利要求1所述的基于分层PCE与双矩阵博弈的多域光网络静态组播保护方法，其特征在于，步骤22、对于组播请求Rm的叶节点集合Mm中每一个叶节点，由所述的子路径计算单元采用双矩阵博弈算法获得源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，包括：步骤A、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条或多条路径，选择路径距离最小的一条路径作为第一最优路径，所述的第一最优路径由多段链路组成；步骤B、对于叶节点集合Mm的第i个叶节点VLmi，所述的子路径计算单元利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径，从源节点Vsm所在域内除源节点Vsm以及第i个叶节点VLmi之外的所有节点中找到一个节点Vx，x∈n，若Distance2(Vsm,Vx)+Distance2(Vx,VLmi)<Distance2(Vsm,VLmi),则源节点Vsm到节点Vx以及从节点Vx到第i个叶节点VLmi的路径作为第二最优路径，否则将利用路径选择方法计算从源节点Vsm到第i个叶节点VLmi之间的一条路径作为第二最优路径，其中Distance2(u,v)为节点u到节点v的距离，所述的第二最优路径由多段链路组成；步骤C、重复本步骤对第一最优路径与第二最优路径中每段链路的使用权进行博弈，获得从源节点Vsm到该叶节点的一对联合路径，包括：对于第一最优路径与第二最优路径中的每一段链路，判断每一段链路是否存在竞争：若S1·S2＝0，则该段链路不存在竞争，第一最优路径和第二最优路径的任一方占用该段链路或者第一最优路径和第二最优路径都没有占用这段链路；其中，S1＝1表示第一最优路径占用该段链路，S1＝0表示第一最优路径未占用该段链路；S2＝1表示第二最优路径占用该段链路，S2＝0表示第二最优路径未占用该段链路；若S1·S2＝1，该段链路存在竞争，则比较第一最优路径中该段链路的收益参数与第二最优路径中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启武，姜灵芝，陈浩，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61