[發(fā)明專利]基于分組和網(wǎng)絡(luò)編碼的光網(wǎng)絡(luò)雙鏈路故障保護(hù)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611018846.3
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106712838A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李碩;金志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04B10/272;H04B10/275;H04B10/293
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在光網(wǎng)絡(luò)中的雙路徑故障保護(hù)方法。該方法使用分組和網(wǎng)絡(luò)編碼,在每組中提供額外的一條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在出現(xiàn)雙鏈路故障時保證數(shù)據(jù)的正常傳輸。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與業(yè)務(wù)種類的不斷增加，因特網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)流量以指數(shù)速度遞增，這些都對網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸速度，節(jié)點(diǎn)處理能力、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性提出了更高的要求。全光網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是未來可以滿足高速增長的帶寬需求的網(wǎng)絡(luò)。在光網(wǎng)絡(luò)中，每個波長承載的傳輸容量可高達(dá)吉比特每秒，因此網(wǎng)絡(luò)故障(如鏈路斷裂、節(jié)點(diǎn)故障等)會導(dǎo)致大量業(yè)務(wù)的中斷，從而帶來不可估量的巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，光網(wǎng)絡(luò)的抗毀技術(shù)已經(jīng)成為一個研究熱點(diǎn)。抗毀策略主要包括保護(hù)和恢復(fù)兩大類。保護(hù)策略是指預(yù)先為業(yè)務(wù)分配好保護(hù)資源，同時使用正常資源和保護(hù)資源傳輸數(shù)據(jù)包的多個副本，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障的鏈路小于數(shù)據(jù)包傳輸?shù)母北緜€數(shù)，則數(shù)據(jù)包可以正常傳輸，網(wǎng)絡(luò)可以正常工作。恢復(fù)是指并不事先為業(yè)務(wù)分配預(yù)留的保護(hù)資源，當(dāng)故障發(fā)生后，再動態(tài)地尋找網(wǎng)絡(luò)中富余資源來承載受故障影響的業(yè)務(wù)。由于保護(hù)策略可滿足實(shí)時業(yè)務(wù)的需求，因此很多研究基于保護(hù)策略。

光分組交換網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)策略的基本思路是提供額外的保護(hù)路徑傳輸數(shù)據(jù)包的副本。例如在1+1路徑保護(hù)方法中，源節(jié)點(diǎn)在接收到要發(fā)送的數(shù)據(jù)包時，將此數(shù)據(jù)包進(jìn)行復(fù)制，通過主路徑(根據(jù)某種方法計算的最優(yōu)路徑)傳輸數(shù)據(jù)包，與此同時通過保護(hù)路徑傳輸數(shù)據(jù)包的副本。一般地，數(shù)據(jù)包和其副本中的任意一個到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)則該數(shù)據(jù)包傳輸成功。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)1條故障鏈路時，此方法可以保障網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的正常傳輸。但是路徑保護(hù)的方法產(chǎn)生了冗余的數(shù)據(jù)包，使得網(wǎng)絡(luò)中的流量翻倍。

為了減少冗余的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)被引用進(jìn)來。網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思路是將兩個屬于相近但不同的源-目的節(jié)點(diǎn)對的數(shù)據(jù)包副本進(jìn)行編碼，得到一個新的數(shù)據(jù)包。簡單的編碼方式如表1所示，將兩個數(shù)據(jù)包對應(yīng)的比特位按表1的規(guī)則進(jìn)行相加，這樣新得到的數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)是進(jìn)行編碼的兩個數(shù)據(jù)包副本字節(jié)數(shù)總和的一半，可以減少一半的冗余數(shù)據(jù)包。具體實(shí)施方法如圖1所示，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B為源節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)C為目的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)R為中繼節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)C、節(jié)點(diǎn)B與節(jié)點(diǎn)C、節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)R、節(jié)點(diǎn)B與節(jié)點(diǎn)R、節(jié)點(diǎn)R與節(jié)點(diǎn)C之間分別存在路徑010、011、012、013和014。當(dāng)數(shù)據(jù)包1到達(dá)節(jié)點(diǎn)A時，節(jié)點(diǎn)A沿路徑010將此數(shù)據(jù)包傳輸向目的節(jié)點(diǎn)C，同時沿路徑012將數(shù)據(jù)包1的副本發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)R。中繼節(jié)點(diǎn)R中分別建立A-C節(jié)點(diǎn)對的緩存空間和B-C節(jié)點(diǎn)對的緩存空間。當(dāng)數(shù)據(jù)包1的副本到達(dá)節(jié)點(diǎn)R時，節(jié)點(diǎn)R將檢查B-C節(jié)點(diǎn)對的緩存空間，此時為空，因此節(jié)點(diǎn)R將數(shù)據(jù)包1的副本存儲在A-C節(jié)點(diǎn)對的緩存空間中。當(dāng)數(shù)據(jù)包2到達(dá)節(jié)點(diǎn)B時，節(jié)點(diǎn)B沿路徑011將此數(shù)據(jù)包傳輸向目的節(jié)點(diǎn)C，同時沿路徑013將數(shù)據(jù)包2的副本發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)R。當(dāng)數(shù)據(jù)包2的副本到達(dá)節(jié)點(diǎn)R時，節(jié)點(diǎn)R將檢查A-C節(jié)點(diǎn)對的緩存空間，此時緩存空間中有數(shù)據(jù)包1的副本，節(jié)點(diǎn)R從緩存空間中讀取數(shù)據(jù)包1的副本，與數(shù)據(jù)包2的副本進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，得到數(shù)據(jù)包1+2，并將此數(shù)據(jù)包沿路徑014傳輸向目的節(jié)點(diǎn)C。目的節(jié)點(diǎn)C接收到數(shù)據(jù)包1、數(shù)據(jù)包2、數(shù)據(jù)包1+2中的任意兩個，可以正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種光分組網(wǎng)絡(luò)中的雙鏈路故障保護(hù)方法，在網(wǎng)絡(luò)中同時有兩條鏈路出現(xiàn)故障的情況下可以保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的正常傳輸，并在某些多鏈路故障的情況下可以保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的正常傳輸。技術(shù)方案如下：

一種基于分組和網(wǎng)絡(luò)編碼的光網(wǎng)絡(luò)雙鏈路故障保護(hù)方法，包括下列步驟：

(1)將源-目的節(jié)點(diǎn)對按目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組，每組中包含目的節(jié)點(diǎn)相同的3個源-目的節(jié)點(diǎn)對，要求這3個節(jié)點(diǎn)對的源節(jié)點(diǎn)形成樹狀結(jié)構(gòu)或者環(huán)狀結(jié)構(gòu)，形成3個主路徑，并且有一條中繼路徑連接個源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，此中繼路徑和3個主路徑不經(jīng)過相同的鏈路；

(2)每個源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送其自身的數(shù)據(jù)包及同組另一個源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的副本，這樣分組中的每個數(shù)據(jù)包將通過2條主路徑傳輸向目的節(jié)點(diǎn)。同時源節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包傳輸向中繼路徑，中繼路徑中的節(jié)點(diǎn)將收到的3個源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)包進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，之后將編碼得到的新的數(shù)據(jù)包傳輸向目的節(jié)點(diǎn)；

(3)目的節(jié)點(diǎn)收到7個數(shù)據(jù)包，其中一個進(jìn)行過網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)包，以及3個原始數(shù)據(jù)包及其各自的副本。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)在雙鏈路故障的情況下可以保證網(wǎng)絡(luò)的正常傳輸；

(2)在某些多鏈路故障的情況下可以保證網(wǎng)絡(luò)的正常傳輸；

(3)每個分組僅需要一條中繼鏈路。

附圖說明