一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法技术

本发明专利技术公开了一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，属于光通信技术领域。首先输入待优化的拓扑，理想分区数m以及参选节点集合N；从集合N中任选m个节点构建节点组合；然后对每个节点组合重新划分拓扑区域，得到各自对应的拓扑方案；计算每一个组合更新后的拓扑方案的平均端到端时延值；最后选择平均端到端时延值最小的拓扑方案作为时延最优的分域拓扑方案。本发明专利技术通过合理的网络规划，在进行业务端到端传送时能够避免业务绕路，既减少了链路时延，也减少了节点时延，使得网络时延性能提升，能够更好地保障低时延及时延敏感业务的需求。

A method of reducing end-to-end delay in optical transport network

【技术实现步骤摘要】
一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法
本专利技术属于光通信
，涉及光传送网技术，具体是一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法。
技术介绍
随着通信技术的发展和互联网应用的普及，部分行业和业务对网络的时延性能提出了极为严苛的要求，网络时延性能逐渐成为通信领域的新兴热点之一。光传送网(OTN)技术以波分复用(WDM)技术为基础，融合了同步数字体系(SDH)技术的电层处理和网络管理能力，具有业务调度灵活和大容量传输的优势；此外，由于业务层级较低且为刚性管道传输，OTN技术还具有低时延和低时延抖动的优势，是构建低时延网络的最优选择。传统的通信网络通常采用分层集中的控制方式，将网络划分为多个区域，每个区域包含一个服务器，对该区域内的业务请求进行响应，同时，这些区域服务器又由总部的服务器进行调控。当业务向区域服务器请求内容时，若该服务器包含此内容，则由区域服务器对该请求进行响应，否则由该服务器向总部服务器发送请求，并由总部服务器对该请求进行响应。尽管OTN具有时延优势，但链路时延仍是不可避免的。在这种分层集中控制方式下，对于规模较大的骨干传送网而言，部分节点与总部服务器间的距离过大，导致链路时延较大，从而影响业务的时延性能。为了改善网络时延性能，应采用网络扁平化的策略，以多中心协同控制取代传统的分层集中式控制，即将原有的总部服务器的功能分散至各个区域服务器，由各区域服务器协同控制调度。在多中心协同控制方式下，各区域服务器中除了存储本地内容外，还存储其他区域服务器中的内容列表，当本地区域服务器不包含所请求的内容时，搜索内容列表并向包含该内容且距离最近的区域服务器发起请求，由该区域服务器对该业务请求进行响应。多中心协同控制方式能够有效减少业务的传输距离，从而降低端到端时延。为实现上述目标，首先要对网络进行区域划分并确定区域中心。当网络区域划分及中心节点选择不合理时，会造成业务绕路等问题，从而使端到端传送时延增加。运营商网络等传统的通信网络通常以行政区划为依据来进行网络划分并确定中心节点，从网络时延性能角度来说，这种划分方式并非最优。为了满足日益严苛的时延需求，需以端到端时延为依据，设计算法来实现对网络区域的合理划分并确定各区域的最优调度中心节点。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，采用遍历的方式，通过对具体输入条件下所有可能的网络分域方案进行平均端到端时延计算，得到该输入条件下时延最优的网络分域方案，使得网络的区域划分及中心节点的确定更为合理，减少了业务绕路的可能，从而达到降低业务端到端时延的技术效果，具有提高网络时延性能的优势，在保障低时延及时延敏感业务需求方面具有现实意义。具体步骤如下：步骤一、输入待优化的拓扑G，理想分区数m，以及参选节点集合N＝{n1,n2,…,na}；集合N中元素的个数为a，a>1，且a为整数；每个分区由一个节点控制，即m≤a；集合N中的元素为拓扑G中的全部节点或满足一定条件的部分节点。步骤二、从集合N的a个节点中，任选m个节点构建一个节点组合，共形成了个节点组合。步骤三、对每一个节点组合重新划分拓扑区域，得到各自对应的拓扑方案分为以下步骤：步骤301、输入待优化拓扑G及第i个节点组合Ci＝{n1,n2,…,nm}。步骤302、针对拓扑G中不属于组合Ci的某个节点A，用Dijkstra算法依次计算该节点A到组合Ci中每个节点之间的端到端路由路径，并分别计算各路径对应的端到端时延值t1,t2,…,tm。每个路由路径分别对应一个端到端时延值，端到端时延计算方法的步骤如下：步骤1：针对某个路由路径，根据网络拓扑属性与用户指定的带宽，得到该路由路径经过的节点和链路列表。步骤2：根据链路列表中的每段链路的长度，计算各段链路的时延，求和得到链路总时延Tl。步骤3：判断该路由路径经过的各节点所处的位置，结合带宽计算各节点的时延，求和得到节点总时延Tn。步骤4：进一步得到端到端总时延Tt＝Tl+Tn。步骤303、对不属于组合Ci的节点A，从m个端到端时延值中选出最小值tk，并将时延最小值tk对应的组合内的节点nk作为节点A的中心节点。tk＝min{t1,t2,…,tm}。步骤304、同理，每个不属于组合Ci的节点，都能根据最小端到端时延值，在组合Ci内找到各自的中心节点。步骤305、针对组合Ci内的某节点nk，根据端到端最小时延值对应的各不属于该组合的节点作为节点nk的下属节点；步骤306、将该节点nk和其下属节点划分为一个区域，更新拓扑G，得到组合Ci对应的拓扑方案Gi。拓扑方案Gi中包括m个区域，每个区域包含一个中心节点及其全部下属节点，节点及节点间的链路均与原拓扑G相同。步骤307、同理，将每个节点组合分别进行优化，得到各个组合对应的更新拓扑；每个更新的拓扑中都包括组合中的中心节点以及各自连接的各下属节点。步骤四、计算每一个组合更新后的拓扑方案的平均端到端时延值；分为以下步骤：首先、针对更新后的某个拓扑方案Gi，包括的节点集合为：对集合R中的每个节点，计算该节点到集合R中其他每个节点之间的分域路由路径；集合R中的每一个节点均将作为源节点，并将集合R中其他节点作为宿节点，依次计算源宿节点各自对应的分域路由路径；具体过程如下：输入划分区域的拓扑方案Gi、源节点src和宿节点des；获取源节点和宿节点各自所属的区域中心节点Hsrc和Hdes。然后，判断源节点src和宿节点des的区域中心节点是否相同，如果是，源节点src和宿节点des属于同一区域，利用Dijkstra算法计算分域路由路径path：为src→Hsrc→des；否则不同域，根据节点属性进行如下划分后再利用Dijkstra算法计算路由路径：最终，得到分域路由路径集合然后、计算集合P中每个分域路由路径对应的端到端时延值，并组成集合Q；端到端时延结果集合最后、根据端到端时延结果集合Q，计算拓扑方案Gi的全网平均端到端时延值Ti。其中j＝1,2,…,|Gi|×(|Gi|-1)。同理，得到每个更新后的拓扑方案的全网平均端到端时延值；步骤五、选择平均端到端时延值最小的拓扑方案作为时延最优的分域拓扑方案。本专利技术的优点在于：(1)一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，可根据输入的区域数目和满足条件的节点，以时延为约束对网络进行区域划分并选定区域中心节点，能够有效降低业务的端到端传送时延，提高网络时延性能。(2)一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，基于多中心协同控制特征，根据业务的源宿节点及所属区域采用经典的Dijkstra算法进行分段最短路径计算，可得到业务的最短分域路由，减少链路时延。(3)一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，基于OTN网络的时延构成，可根据OTN设备特征和具体业务的带宽及路由计算得到业务的端到端时延，从而得到网络的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一、输入待优化的拓扑G，理想分区数m，以及参选节点集合N＝{n

【技术特征摘要】
1.一种降低光传送网端到端时延的网络分域方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、输入待优化的拓扑G，理想分区数m，以及参选节点集合N＝{n1，n2，...，na}；
集合N中元素的个数为a，a＞1，且a为整数；每个分区由一个节点控制，即m≤a；集合N中的元素为拓扑G中的全部节点或满足一定条件的部分节点；
步骤二、从集合N的a个节点中，任选m个节点构建一个节点组合，共形成了个节点组合；
步骤三、对每一个节点组合重新划分拓扑区域，得到各自对应的拓扑方案；
分为以下步骤：
步骤301、输入待优化拓扑G及第i个节点组合Ci＝{n1，n2，...，nm}；
步骤302、针对拓扑G中不属于组合Ci的某个节点A，用Dijkstra算法依次计算该节点A到组合Ci中每个节点之间的端到端路由路径，并分别计算各路径对应的端到端时延值t1，t2，...，tm；
步骤303、对不属于组合Ci的节点A，从m个端到端时延值中选出最小值tk，并将时延最小值tk对应的组合内的节点nk作为节点A的中心节点；
tk＝min{t1，t2，...，tm}；
步骤304、同理，每个不属于组合Ci的节点，都能根据最小端到端时延值，在组合Ci内找到各自的中心节点；
步骤305、针对组合Ci内的某节点nk，根据端到端最小时延值对应的各不属于该组合的节点作为节点nk的下属节点；
步骤306、将该节点nk和其下属节点划分为一个区域，更新拓扑G，得到组合Ci对应的拓扑方案Gi；
拓扑方案Gi中包括m个区域，每个区域包含一个中心节点及其全部下属节点，节点及节点间的链路均与原拓扑G相同；
步骤307、同理，将每个节点组合分别进行优化，得到各个组合对应的更新拓扑；
每个更新的拓扑中都包括组合中的中心节点以及各自连接的各下属节点；
步骤四、计算每一个组合更新后的拓扑方案的平均端到端时延值；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，王文雯，占天顺，纪越峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11