[发明专利]一种灾难状态下维持业务可靠性等级的光网络抗毁方法

摘要

本发明请求保护一种灾难状态下维持业务可靠性等级的光网络抗毁算法，属于通信网技术领域。该算法针对大规模灾难(如：地震等)对光网络造成的严重损毁，在动态概率损毁模型的基础上，为不同等级的业务连接提供区分可靠性的恢复和(或)保护配置。根据不同业务等级设定相应的可靠性门限，利用启发式算法对灾难中的受损业务连接(中断的或暂未中断但可靠性低于门限的业务连接)进行重路由和/或保护路由计算，根据不同等级业务的原始带宽需求和灾后话务突发期的带宽增配需求，利用MILP(混合整数线性规划)模型进行网络带宽资源的最优分配，从而在维持业务可靠性等级的基础上，降低业务连接的中断率和话务损失率。

主权项

1.一种灾难状态下维持业务可靠性等级的光网络抗毁方法，在灾难事件发生前，网络G(N,L)中的每个业务连接c均由一条带宽为的工作通路构成，其可靠性R_c均大于或等于相应业务等级的可靠性门限S_k，N代表网络中所有节点的集合，L代表网络中所有双向链路的集合，k为业务连接c的业务等级，K＝{1,2,…,k}，k值越大表示业务等级越高，且有S₁＜S₂＜…＜S_k，其特征在于，光网络抗毁算法包括以下步骤：101、当大规模灾难事件对网络造成严重损毁，光纤链路出现断裂或可靠性下降时，将网络中的受损业务连接放入集合Cd，所述受损业务包括中断的业务连接和暂未中断但可靠性低于门限Sk的业务连接，未受损业务连接放入集合Cs；102、利用启发式算法对集合Cd中的业务连接进行重路由和/或保护路由计算；具体包括步骤：1)释放受损业务连接集合Cd中业务连接的带宽资源，更新网络资源状态；2)根据式(4)更新全网的链路代价cl，其中，rl为链路l的可靠性，wl为链路l上的工作带宽，W为链路l上的总带宽容量，并设权重系数m为大于1的正整数；3)对集合C_d中的业务连接按业务等级k降序排列，并依次对每一业务连接做如下操作：利用Dijkstra算法为当前业务连接寻找一条最小代价路作为工作通路，并计算该工作通路可靠性如果此时该业务连接的可靠性如果则再次利用Dijkstra算法为该业务连接寻找一条与链路分离的最小代价路作为保护通路，计算该保护通路可靠性此时该业务连接的可靠性103、根据不同等级业务的原始带宽需求，利用MILP混合整数线性规划模型I进行网络带宽资源的最优分配；对于灾后话务突发期的带宽增配需求，利用MILP混合整数线性规划模型II进行网络带宽资源的最优分配；所述步骤103针对原始带宽需求的资源分配MILP模型I的目标函数为：公式(5)包含两部分：第一部分用于最大化各等级受损业务的带宽分配，第二部分(α₃+0.1α₂+0.01α₁)用于最大化不同等级业务的最小带宽恢复度门限，权重系数{1，0.1，0.01}用于区分不同等级业务的带宽分配优先级；约束条件为：公式(6)给定不同等级业务连接分配的工作带宽范围，其中，λ_c表示受损业务连接c在原始带宽需求下分配的工作带宽，α_k表示k类业务连接的最小带宽恢复度门限，为业务连接c的原始带宽需求；βc＝λc,c∈Cp  (7)公式(7)确保在保护通路上分配的带宽与相应的工作通路带宽一致，其中，βc为业务连接c分配的保护通路带宽；0≤α1≤α2≤α3≤1  (8)公式(8)确定不同等级业务连接的最小带宽恢复度关系及取值范围；公式(9)为链路容量约束，链路l上分配的带宽资源不超过链路l上的带宽总量；所述步骤103原始带宽需求的资源分配完成后，将MILP模型I中的输出变量λc作为MILP模型II的输入变量，针对灾后话务突发期的带宽增配MILP模型II的目标函数为：公式(10)用于最大化各等级业务的带宽分配，其中，λc′为灾后话务突发期业务连接c分配的工作带宽，权重系数{1，0.1，0.01}用于区分不同等级业务的带宽增配优先级；约束条件为：公式(11)给定集合Cs中业务连接分配的工作带宽范围；λc≤λ′c≤bc，c∈Cd  (12)公式(12)给定集合Cd中业务连接分配的工作带宽范围；βc′＝λ′c, c∈Cp  (13)公式(13)确保在保护通路上分配的带宽与相应的工作通路带宽一致，其中，βc′为灾后话务突发期业务连接c分配的保护通路带宽；公式(14)为链路容量约束，链路l上分配的带宽资源不超过该链路的带宽总量；104、在步骤103所述的带宽资源分配完成后，如果或λ′_c＜b_c，则在话务分配时征用部分保护带宽或全部保护带宽，与工作通路上分配的带宽一起承载所需的工作话务，以降低灾损网络的话务损失率，其中，λ_c为业务连接c在工作通路上实际分配的带宽，λ′_c为业务连接c在灾后话务突发期分配的工作带宽，为业务连接c的原始带宽需求，b_c为业务连接c在灾后话务突发期的带宽需求。