專利名稱：基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法
技術領域：
本發明涉及光網絡技術領域，具體涉及一種基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法。
背景技術：
生存性的研究與網絡的組網復雜性和網絡形態有密切的關系，網絡規模的擴大， 使得多重故障并發發生的概率增加，這將降低光網絡帶寬提供的可靠性，增加保護恢復資源配置冗余和調度的復雜性。隨著光網絡的發展，I^bit/s傳輸是未來的發展趨勢，多業務端到端質量需求和光網絡多重故障生存性之間存在復雜的關系，影響到業務端到端的可靠傳送。傳統的光網絡生存性機制對業務逐個進行端到端的保護/恢復，其特點為時間長， 效率低，不能適應I^bit/s級信息流的需求。考慮未來I^bit/s超大容量交換和組網中故障影響，組網異常復雜具有多層多域架構，更重要的是具有混合的可變帶寬光交換與匯聚，這使得網絡的組網和交換模式發生了革新。同時，需要充分考慮路由不穩定性的影響和時空標記資源的調配，解決大容量傳送下帶來的數據容錯及多重故障并發保護問題。當光網絡發生故障時，其保護能力使得業務一般在幾百毫秒內能夠得到恢復，而故障本身(例如，光纜被剪斷)可能不會在幾個小時內被修復。在物理修復當前故障的這段時間內(例如，搶修光纜)，第二次，甚至第三次的故障可能發生。在Mbit/s粒度的網絡中，多采用點到點保護，而(ibit/s中，演變成了保護環，隨著網絡向全光網演進，在以WDM Mesh網為代表的Tbit/s級光交換中，應對多粒度的需求，具有智能控制平面輔助下的多種保護恢復方式開始主導。現有的光網絡保護模式的不足如下1.專用(1+1或1:1)保護在工作和保護資源同時發生故障(空間隨機，時間并發)時，其100%的保護質量要求無法得到滿足。由于多重故障引起工作路徑和預設的備用路徑同時中斷，此時光網絡的生存性一定會降級。2. P圈的保護技術從環保護技術衍生出來的P圈技術采用的是基于保護資源預配置的方式，屬于生存性技術中的保護技術，體現了一種基于跨接鏈路的保護方式和保護思想。不僅提供圈上鏈路的保護，而且允許工作通道在網絡資源圖上選擇最短的直達路由。 但P圈技術不能提供同一環上的雙故障保護以及多重故障并發保護。3.拓撲和流量工程(TE)在連續發生多次空間隨機的故障后，由于網絡連接和資源占用狀態發生改變，相關的拓撲和TE信息無法進行有效泛洪，導致拓撲和TE信息的同步難以實現。節點是根據過時的拓撲和TE信息進行選路和資源分配，有可能在進行實時的選路恢復時，正好選擇的路由也中斷，而拓撲信息并沒有及時地更新，造成選擇的恢復路由也會中斷，從而會降低多故障光網絡實施可靠恢復的能力。在傳統的計算保護路徑的過程中， 備用路徑與其工作路徑都是共享風險組不相關的，然而對所有的備用路徑之間的共享風險組相關性，一般并沒有過多的要求。因此，在多故障的情形下，如果新發生的故障影響到備用路徑的連通性(由于多故障導致所有的備用鏈路都不再連通)，網絡就不能保證業務能夠得到很好的恢復，會給網絡的服務質量造成很大的問題。這是多故障相對于單故障生存性復雜的關鍵問題。

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明所要解決的技術問題是如何解決大容量傳送情況下帶來的數據容錯及多重故障并發保護問題。(二)技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法，包括以下步驟Si、判斷在光網絡物理拓撲圖中是否能生成哈密爾頓圈，若是，則生成哈密爾頓圈，且進一步判斷所生成的哈密爾頓圈是否為所述拓撲圖中最大的哈密爾頓圈，若是最大的哈密爾頓圈，則執行步驟S2 ；S2、根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，并對所生成的多面體保護拓撲中的多面體上的鏈路預留空閑資源，從而實現并發多故障保護，其中， 鏈路上沒有被任何業務占用的資源稱為空閑資源。優選地，在步驟Sl中，若判斷在光網絡物理拓撲圖中不能生成哈密爾頓圈，則采用故障恢復技術進行多故障恢復。優選地，步驟S2具體包括S21、初始化網絡中未被保護的工作資源矩陣A，確定網絡所有的工作資源為未被保護的工作資源分布，初始化網絡預留空閑資源4，設置網絡中每條鏈路的最初預留空閑資源為零，修正未被保護的工作資源網絡Gu中每條鏈路代價為1，在這里代表1跳，并且在修改后的網絡Gu中根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，在多面體保護拓撲中計算未被保護的工作資源網絡Gu中未被保護的工作資源的最大值并記為MAX_c，首先修改網絡中每條鏈路的未被保護的工作資源c為MAX_c十1-c，并將修改后的未被保護的工作資源網絡Gu記作Gu’，對多面體保護拓撲中未被保護的工作資源最多的鏈路，修改該鏈路在預留空閑資源&中對應邊的預留波長數w為w十1，即該多面體分配的容量為1個波長，對未被保護的工作資源網絡Gu中的鏈路，修改對應邊的未被保護的工作波長數w’，若鏈路是體上的邊，則修改為w’ -1，若鏈路是體的跨接邊，則修改為W’ -N, N-I 為能保護的并發多故障數，其它情況不改變鏈路未被保護的工作波長數，這樣，為該多面體分配的容量C為1個波長，若波長數W’小于1，則將該鏈路在未被保護的工作資源網絡Gu 中對應的邊從網絡中刪除；其中，鏈路上被業務占用的資源稱為工作資源；S22、遍歷網絡中每條鏈路上的未被保護的工作資源，判斷網絡中是否還存在未被保護的工作資源，若在未被保護的工作資源網絡Gu中還有鏈路上未被保護的工作資源，則轉步驟S21，否則，在未被保護的工作資源網絡Gu中所有的鏈路的未被保護的資源都為零， 才轉入步驟S23 ；S23、當光網絡物理拓撲圖中節點C’和節點d之間的節點或鏈路中出現N-I個并發故障時，在完成空閑資源預留的N’條鏈路中找出一條保護鏈路，對節點C’與節點d之間的故障進行保護倒換，即把業務從故障鏈路倒換到保護鏈路，如果沒有完成保護倒換則在多面體保護拓撲中把發生故障的邊刪除，再構造多面體保護拓撲進行資源配置即轉入步驟 S21，找出給定節點間的無故障鏈路進行多故障保護。優選地，若構造超正六面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理拓撲圖，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令m = [Iog2 Μ], 其中“「”表示向下取整，m表示節點的度數，m彡1，如果m= lo&M，則形成的正多面體為完全超正六面體Hm，否則形成的是非完全超正六面體，令π Γ,，，其中 =0或1，用 binm(n)表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = (β^,β^,…， ，徹)，即從左到右，第一
位為^rl，第二位為am_2，第m位為徹，如果其中的第Id1位、第ID2位.....第bk位為1，則所形
成的m維超正六面體共有k個非空子正六面體HpH2.....Hk,其維數分別為m-bpm-l^.....
m_bk，其中子正六面體H1的節點標號從O到 彳-.-I ,第ρ個非空子正六面體Hp包括標號從 ::.'.'.、-…-''、--至Ij_；“■ .”··· -“ Jiir^,- - 1 的節點，對每一節點 P，計算出 P
所在的子正六面體節點P位于子正六面體H,中，當且僅當m位二進制數binm(P)與binm(n) 的前位相同，而與第b,位不同；節點ρ與q相鄰，當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、Iv ID1 bk都是非負整數。優選地，若構造超正四面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理拓撲圖，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令 m =「l + log2Ml其中“「]”表示向下取整，其中m彡3，如果m= l+log2M，則形成的正多面體為完全超正四面體Hm，否則形成的是非完全超正四面體，令Γ;= Sf 〃.'， =O或1，用 binm(n)表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = (^v1，am_2，…，B1,徹)，即從左到右，第
一位為a^，第二位為am_2，第m位為％，如果其中的第Id1位、第ID2位.....第bk位為1，則
所形成的m維超正四面體共有k個非空子正四面體氏、H2.....Hk,其維數分別為m-bi+1、
m-b2+l.....m-bk+l，其中子正四面體H1的節點標號從O到廠 1 ,第ρ個非空子正四面
體Htl包括標號從廠…·…Γ+Κ+γ.到；^- 一…η+ _ 1,的節點，對每一節點P，計算出P所在的子正四面體節點P位于子正四面體Htl中，當且僅當m位二進制數 binm(p)與binm(n)的前bfl位相同，而與第b,位不同；節點ρ與q相鄰，當且僅當binm(p) 與binm (q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、bq, Id1 bk都是非負整數。優選地，若構造超正十二面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令
m= l + l0g2f其中“「γ,表示向下取整，其中m彡3，如果m = l + l0g2￥,則形成的正多
面體為完全超正十二面體Hm，否則形成的是非完全超正十二面體；令α=Σ、 ，其中 =0或1，用binm(n)表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = ( + am_2，…，B1, a0)，即
從左到右，第一位為a^，第二位為am_2，第m位為徹，如果其中的第Id1位、第ID2位.....第bk
位為1，則所形成的m維超正十二面體共有k個非空子正十二面體H” H2.....Hk,其維數分
另1J為 m-bi+1、m_b2+l、· · ·、m_bk+l,其中，子正十二面體H1的節點標號從0到-Π -〗，第ρ個非空子正十二面體Hp包括標號從，到^ -…-―^1 - - ‘ - ys - i的節點，對每一節點P，我們可以計算出P所在的子正十二面體節點P位于子正十二面體H,中，當且僅當m位二進制數binm(ρ)與binm(n) 的前位相同，而與第b,位不同；節點ρ與q相鄰，當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、Iv ID1 bk都是非負整數。優選地，若構造超正八面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令
m= 3+ Iog2^ ,其中“「γ，表示向下取整，其中m彡4，如果m = 3 + l0g2^,則形成的正
多面體為完全超正八面體或正二十面體Hm，否則形成的是非完全超正八面體或非完全超正二十面體，令r. = S s·^.:’,其中 =O或1，用binm(n)表示整數η的m位二進制串，則 binm (η) = (a— am-2' ···，aI，aO^， 即從左到右，第一位為Bnri，第二位為 am-2，弟m位為aO'如
果其中的第h位、第ID2位.....第bk位為1，則所形成的m維超正八面體共有k個非空子正
八面體 Η”Η2、. . .、Hk，其維數分別為 m-bi+Sj-bjS、. . .、m-bk+3，其中子正八面體H1的節點標號從0到？ ■-,第ρ個非空子正八面體Hp包
括標號從3 ■ 二漏 -3 ■ 口 ？通‘到 3 ■- ■··- I ·- 3 ·-復的節
點，對每一節點P，計算出P所在的子正八面體節點P位于子正八面體H,中，當且僅當m位二進制數binm(p)與binm(n)的前bfl位相同，而與第b,位不同；節點ρ與q相鄰，當且僅當binm (ρ)與binm(q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、bq, Id1 bk都是非負整數。優選地，若構造超正二十面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令
m= 3 +Iog2y ,其中“「]’，表示向下取整，其中m彡4，如果m = 3+log2警,則形成的
正多面體為完全超正八面體或正二十面體Hm，否則形成的是非完全超正八面體或非完全超正二十面體，令■= ^+^:二:,其中 =O或1，用binm(n)表示整數η的m位二進制串，貝Ijbinm(n) = (a^” am_2，…，a1; a0)，即從左到右，第一位為Einri,第二位為￡im_2,第m位
為％，如果其中的第Id1位、第ID2位.....第bk位為1，則所形成的m維超正二十面體共有
k個非空子正二十面體H^ H2.....Hk,其維數分別為m-bi+3、m_b2+3.....m_bk+3，其中子
正二十面體H1的節點標號從O到 -，.—\ 第ρ個非空子正二十面體Hp包括標號從 3 ■ ‘ ^ - ‘ - ？' “到3 ■ -…-3 ■ -3 · &一一 1 的節點，對每一
節點P，計算出P所在的子正二十面體節點P位于子正二十面體Htl中，當且僅當m位二進制數binm(p)與binm(n)的前bfl位相同，而與第b,位不同；節點ρ與q相鄰，當且僅當 binm(p)與binm (q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、bq, Id1 bk都是非負整數。(三)有益效果本發明是通過引入多面體的結構可以很好地解決了并發多故障的容錯和保護問題。本發明提出了一種在光網絡中構造多面體保護拓撲方法以及基于多面體的多故障保護方法，這種方法把立體化、規則化、可擴展性的思想運用到大容量光網絡的容錯和保護中。 通過在超正多面體中一個節點或一個節點集到另一個節點或另一個節點集之間找出其不交叉路徑越多容錯性越好，多重故障保護性越好，同時網絡的并行性有較大改善。超正多面體每個節點僅接受其節點度數個信息，當節點增大時仍保持穩定，具有較好的可擴展性能。 由于采用低維多面體組成高維多面體方式，形成的過程是一個分布式實現的過程，因此結構在形成時簡單、花時少。節點的加入與退出采用補充或縮減低維立方體的方式，不會觸及整個結構，因此無論是單個節點的加入與退出還是多個節點的加入與退出都是方便的，結構有較強的穩定性。


圖1是本發明的方法流程圖；圖2是本發明實施例中使用的C0ST239光網絡物理拓撲圖；圖3是本發明實施例中生成的不完全正二十面體保護拓撲。
具體實施例方式下面對于本發明所提出的一種基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法，結合附圖和實施例詳細說明。本發明把立體化、規則化、可擴展性的思想運用到大容量光網絡的容錯和保護中。多面體的任意兩個節點之間有多條并行連接，例如，在有N個節點的超立方體中， 任意兩個節點之間有Iog2N條并行連接。并行連接(不交叉連接)是指在一個網絡中從一個節點或一個節點集到另一個節點或另一個節點集傳送信號的連接，這些連接除了源宿節點相同以外，所經過的路徑沒有相同的。對于可控管光網絡中多重故障下超大容量光網絡生存性的研究，關鍵是找出一個節點或一個節點集到另一個節點或另一個節點集之間盡可能多的不交叉路徑，其不交叉路徑越多則容錯性越好，多重故障保護性越好，同時網絡的并行性有較大改善。因為在多面體中有較多的并行路徑、良好的連通性、容錯性、可擴展性和較短的路徑長度，在大容量光網絡物理拓撲中，發現多重故障這一問題可以通過構建多面體保護拓撲，在多面體保護拓撲中進行并行容錯路由，找出一個節點或一個節點集到另一個節點或另一個節點集之間盡可能多的不交叉路徑來解決。一個多面體是一個三維形體(所述三維是指空間的維度)，它由有限個多邊形組成，每個面都是某個多面體的一部分，面相交于邊，每條邊是直線段，而邊交于點，稱為節點。超正多面體的維數是指體中每個節點的度數。在數學的圖論中經證明只存在超正四面體、超正六面體、超正八面體、超正十二面體和超正二十面體。如圖1所示，本發明的方法包括步驟Si、判斷在光網絡物理拓撲圖中是否能生成哈密爾頓圈，若是，則生成哈密爾頓圈，且進一步判斷所生成的哈密爾頓圈是否為所述拓撲圖中最大的哈密爾頓圈，若是最大的哈密爾頓圈，則執行步驟S2 ；若判斷在光網絡物理拓撲圖中不能生成哈密爾頓圈，則采用現有的故障恢復技術進行多故障恢復；S2、根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，并對所生成的多面體保護拓撲中的多面體上的鏈路預留空閑資源，從而實現并發多故障保護，其中， 鏈路上沒有被任何業務占用的資源稱為空閑資源。多面體保護拓撲構造方法基于的思想一個m維完全正多面體可以由兩個m-1維子完全正多面體組合形成，當節點數不夠組成一個完整的m維正多面體時，一定可形成非完全正多面體或者形成結構完整的多個維數低于m的子正多面體(維數都互不相同)。本發明設計構造多面體的方法考慮到物理網絡拓撲的可能情況，具體策略如下按照一定的方法先構造正多面體，在此基礎上把剩余的節點和鏈路連接到正多面體形成多面體。在研究了多面體中節點個數與節點度數之間關系的基礎上，根據物理網絡拓撲的情況，得出步驟S2中構造多面體保護拓撲的方法如下(1)超正六面體(超立方體)保護拓撲構造方法對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令 m = pog2M]^*“「1”表示向下取整，m表示節點的度數，m彡1，如果m= Iog2M,則形成的正多面體為完全超正六面體Hm，否則形成的是非完全超正六面體。令η = Σ. :·，其中 =0或1。用 binm(n)表示整數 η 的 m位二進制串，則 binm(n) = (a,,^, am_2, ···, B1, a0),
即從左到右，第一位為ay，第二位為am_2，第m位為％，如果其中的第1^位、第1^2位.....第
bk位為1，則所形成的m維超正六面體共有k個非空子正六面體H” H2.....Hk,其維數分別
為m-bpm-l^.....m-bk，其中子正六面體H1的節點標號從O到…< -1 ,第ρ個非空子正六
面體Hp包括標號從ο、ο w — .到-m 一〖的節點。對每一節點P，可以計算出P所在的子正六面體節點P位于子正六面體Htl中當且僅當m位二進制數binm(p)與binm(n)的前IvI位相同，而與第b,位不同。節點ρ與q相鄰當且僅當 binm(p)與binm (q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、bq, Id1 bk都是非負整數。(2)超正四面體保護拓撲構造方法對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈節點數為M，令 m = [l + log2 Μ]其中m彡3，如果m = l+log2M,則形成的正多面體為完全超正四面體Hm，否則形成的是非完全超正四面體。令η= :·， =()或1。我們用binm(n)表示整數η的m位二進制串，則 binm(n) = (^v1 ，am_2，···， ， %)，即從左到右，第一位為 am-i，第二位為am_2,第m
位為％，如果其中的第1^位、第1^2位.....第bk位為1，則所形成的m維超正四面體共有k個
非空子正四面體HpH2.....Hk，其維數分別為m-bi+Lm-bfl.....m_bk+l，其中子正四面體
H1的節點標號從0到- 1,第P個非空子正四面體Hp包括標號從- -到2 ―… - i的節點。對每一節點p，可以計算出ρ所在的子正四面體節點P位于子正四面體H,中當且僅當m位二進制數binm(P)與binm(n)的前位相同，而與第b,位不同。節點ρ與q相鄰當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同。(3)超正十二面體保護拓撲構造方法對于給定的物理網絡拓撲，記找出最大的哈密爾頓圈節點數為M，令
m= l + log2f其中m彡3，如果m = l + l0g2^,則形成的正多面體為完全超正十二面
體Hm，否則形成的是非完全超正十二面體。令β=ΣΓ“..‘，其中 =0或1。用binm(n) 表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = (affl_i; affl_2,…，徹)，即從左到右，第一位
為ay，第二位為am_2，第m位為％，如果其中的第ID1位、第ID2位.....第bk位為1，則
所形成的m維超正十二面體共有k個非空子正十二面體Hp h2.....Hk,其維數分別為
m-bi+U m-b2+l、...、m-bk+l，其中子正十二面體H1的節點標號從0到^ - 、- i, 第P個非空子正十二面體Hp包括標號從^T++……卞'^…―到 ？” - ■一4 ..·..…-.+'「+、.+- - 1的節點。對每一節點P，可以計算出P所在的子正十二面體節點P位于子正十二面體H,中當且僅當m位二進制數binm (ρ)與binm(n)的前位相同，而與第b,位不同。節點ρ與q相鄰當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同。(4)超正八面體、正二十面體保護拓撲構造方法對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈節點數為M，令
m= 3 + log2|其中m彡4，如果m = 3+log2f ,則形成的正多面體為完全超正八面體或
正二十面體Hm，否則形成的是非完全超正八面體或非完全超正二十面體。令” =τ. 。, 其中 =0或1。用binm(n)表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = (^v1, am_2，…， a1 a0)，即從左到右，第一位為，第二位為am_2，第m位為a0,如果其中的第Id1位、第b2
位.....第bk位為1，則所形成的m維超正八面體共有k個非空子正八面體Hp H2.....
Hk，其維數分別為m-bi+3、m-b2+3.....m_bk+3，其中子正八面體H1的節點標號從0到；■ - 1 ,第P個非空子正八面體Hp包括標號從P …一S ‘ 21] ·.到 i * -；5'- ‘ _“· %- ■ “ i ‘ _“· % - ￡的節點。對每一節點P，我們可以計算出P所
在的子正八面體節點P位于子正八面體Htl中當且僅當m位二進制數binm(p)與binm(n) 的前位相同，而與第b,位不同。節點ρ與q相鄰當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同。或所形成的m維超正二十面體共有k個非空子正二十面體HpH2.....Hk,
其維數分別為m-bi+3、m-b2+3.....m_bk+3，其中子正二十面體H1的節點標號從0到
5· y '— 1,第P個非空子正二十面體Hp包括標號從-----3 ·到
S ■ ；··、…·. - 3 ‘- S · ·^"^ 一復的節點。對每一節點P，計算出P所在的子正
二十面體節點P位于子正二十面體H,中當且僅當m位二進制數binm(ρ)與binm(n)的前
位相同，而與第b,位不同。節點ρ與q相鄰當且僅當binm(p)與binm(q)有一位不同。上述超正多面體保護拓撲的構造中，對于節點間的連接，設計有物理連接與邏輯連接。物理連接就是邏輯網絡拓撲中的相鄰節點之間的鏈路，即物理網絡中的一條鏈路，邏輯連接的形成采取實用策略，即當傳輸需要時，可以由多條相關物理鏈路組成。物理連接與邏輯連接的建立最大限度地利用了正多面體的連接特性，同時也使邏輯連接的建立變得簡單而有效，并解決了節點在傳輸時中途退出引發的問題。網絡中每條鏈路的資源根據用途可以粗略的分為工作資源和空閑資源。鏈路上被業務占用的資源稱為工作資源，鏈路上沒有被任何業務占用的資源稱為空閑資源。網絡中空閑資源的分配情況不但直接影響到網絡故障的保護能力而且對保護時間也有一定影響。空閑資源的占有率越高，網絡的故障保護能力越強，但是網絡的成本也越高，因此，如何合理地分配網絡的空閑資源，使之既能滿足保護性能的要求，又能最大程度地節約成本，這是一個最優化問題。多面體保護方案是通過在網絡空閑資源中預先建立多面體為鏈路故障提供保護， 因此必需為構造出來的備選多面體分配空閑資源，才能使備選多面體真實的配置到網絡中，為網絡鏈路上的工作資源提供保護通路。一個配置了空閑資源的多面體，可以同時為體上鏈路的工作資源和跨接鏈路的工作資源提供保護。首先假定網絡中每條鏈路的空閑資源無限多，鏈路上能被用于保護的資源至少不小于所有的工作資源，然后合理的配置多面體，為網絡中每條鏈路上的工作資源提供100% 的保護，最終目的是使得配置多面體所需要預留的空閑資源最少。使配置的多面體所占用的空閑資源總和最小，也就是使網絡的成本最低化。步驟S2具體包括S21、初始化網絡中未被保護的工作資源矩陣A(即工作資源構成的矩陣)，確定網絡所有的工作資源為未被保護的工作資源分布，初始化網絡預留空閑資源4，設置網絡中每條鏈路的最初預留空閑資源為零，也就是沒有預留任何空閑資源，則修正未被保護的工作資源網絡Gu(即工作資源構成的網絡)中每條鏈路代價為1，在這里代表1跳，并且在修改后的網絡Gu中根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲(如果不能在未被保護的工作資源網絡Gu*構造出證多面體，至少能構造出不完全正多面體)，在多面體保護拓撲中計算未被保護的工作資源網絡Gu中未被保護的工作資源的最大值并存儲記為MAX_c，首先修改網絡中每條鏈路的未被保護的工作資源c為MAX_c十1-c，并將修改后的未被保護的工作資源網絡Gu記作Gu’，對多面體保護拓撲中未被保護的工作資源最多的鏈路，修改該鏈路在預留空閑資源&中對應邊的預留波長數w為w十1，即該多面體分配的容量為1個波長，對未被保護的工作資源網絡Gu中的鏈路，修改對應邊的未被保護的工作波長數w’，若鏈路是體上的邊，則修改為w’ -1，若鏈路是體的跨接邊，則修改為w’ "N, N-I為能保護的并發多故障數，其它情況不改變鏈路未被保護的工作波長數，這樣，為該多面體分配的容量C為1個波長，也就實現了在未被保護的工作資源網絡Gu更新該多面體可以保護的工作資源。若波長數w’小于1，說明該鏈路上已經沒有未被保護的工作資源，則將該鏈路在未被保護的工作資源網絡Gu中對應的邊從網絡中刪除；其中，鏈路上被業務占用的資源稱為工作資源；S22、遍歷網絡中每條鏈路上的未被保護的工作資源，判斷網絡中是否還存在未被保護的工作資源，若在未被保護的工作資源網絡Gu中還有鏈路上未被保護的工作資源，說明網絡還需要繼續配置資源，則轉步驟S21，否則，在未被保護的工作資源網絡Gu中所有的鏈路的未被保護的資源都為零，說明配置的多面體已經實現對網絡并發故障的100%保護， 因此才轉入步驟S23 ；S23、當光網絡物理拓撲圖中節點C’和節點d之間的節點或鏈路中出現N-I個并發故障時，在完成空閑資源預留的N’條鏈路中找出一條保護鏈路，對節點C’與節點d之間的故障進行保護倒換，即把業務從故障鏈路倒換到保護鏈路，如果沒有完成保護倒換則在多面體保護拓撲中把發生故障的邊刪除，再構造多面體保護拓撲進行資源配置即轉入步驟 S21，找出給定節點間的無故障鏈路進行多故障保護。以C0ST239為例說明本發明中的方法。
“M"先找出如圖2的網絡中的哈密爾頓圈，這個圈有11個節點，滿足m= 3+ Iog2^ , 其中m彡4，所以可以形成一個不完全正二十面體保護拓撲。所形成的不完全正二十面體如圖3所示，根據上述方法對多面體體上的鏈路L2、 L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、Lll、L12、L13、L14、L15、L17、L18、L19、L20、L21、L22、L24、 L25.L26配置空閑資源，而對體內跨接鏈路L1、L16、L22、L23只需配置工作資源無需配置空閑資源即可用體上的空閑資源保護。在多面體保護拓撲圖3中任意2個節點間可以找到最少4條不相交的并行鏈路。例如節點10和節點5之間，有四條不相交的鏈路(1)L4，L2， L21，L13 ;(2)L6, L8，L12 ； (3)L7, L24，L19，L14 ;(4)L25，L15。節點 0 和節點 4 之間有五條不相交的鏈路(l)Ll, L8, L16 ； (2)L2, L21, L17 ； (3)L3, L20 ； (4)L4, L25, L15, L14 ； (5)L5, L19。如圖3所示，鏈路L4，L6，L7同時發生故障，節點10和節點5之間還有鏈路L25， L15連通，利用其上配置的空閑資源就完成了多故障的保護。在多故障的光網絡中這種方法比以前各種方法能更準確快速的找出可用的保護路徑，可以對m-Ι個故障進行保護，說明了本發明的正確性和有效性。以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法，其特征在于，包括以下步驟51、判斷在光網絡物理拓撲圖中是否能生成哈密爾頓圈，若是，則生成哈密爾頓圈，且進一步判斷所生成的哈密爾頓圈是否為所述拓撲圖中最大的哈密爾頓圈，若是最大的哈密爾頓圈，則執行步驟S2;52、根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，并對所生成的多面體保護拓撲中的多面體上的鏈路預留空閑資源，從而實現并發多故障保護，其中，鏈路上沒有被任何業務占用的資源稱為空閑資源。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟Sl中，若判斷在光網絡物理拓撲圖中不能生成哈密爾頓圈，則采用故障恢復技術進行多故障恢復。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2具體包括521、初始化網絡中未被保護的工作資源矩陣A，確定網絡所有的工作資源為未被保護的工作資源分布，初始化網絡預留空閑資源&，設置網絡中每條鏈路的最初預留空閑資源為零，修正未被保護的工作資源網絡Gu中每條鏈路代價為1，在這里代表1跳，并且在修改后的網絡Gu中根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，在多面體保護拓撲中計算未被保護的工作資源網絡Gu中未被保護的工作資源的最大值并記為 MAX_c,首先修改網絡中每條鏈路的未被保護的工作資源c為MAX_c十1-c，并將修改后的未被保護的工作資源網絡Gu記作Gu’，對多面體保護拓撲中未被保護的工作資源最多的鏈路， 修改該鏈路在預留空閑資源&中對應邊的預留波長數w為w十1，即該多面體分配的容量為1個波長，對未被保護的工作資源網絡Gu中的鏈路，修改對應邊的未被保護的工作波長數，若鏈路是體上的邊，則修改為-1，若鏈路是體的跨接邊，則修改為"N, N-I為能保護的并發多故障數，其它情況不改變鏈路未被保護的工作波長數，這樣，為該多面體分配的容量C為1個波長，若波長數W’小于1，則將該鏈路在未被保護的工作資源網絡Gu中對應的邊從網絡中刪除；其中，鏈路上被業務占用的資源稱為工作資源；522、遍歷網絡中每條鏈路上的未被保護的工作資源，判斷網絡中是否還存在未被保護的工作資源，若在未被保護的工作資源網絡Gu中還有鏈路上未被保護的工作資源，則轉步驟S21，否則，在未被保護的工作資源網絡Gu中所有的鏈路的未被保護的資源都為零，才轉入步驟S23 ；523、當光網絡物理拓撲圖中節點C’和節點d之間的節點或鏈路中出現N-I個并發故障時，在完成空閑資源預留的N’條鏈路中找出一條保護鏈路，對節點C’與節點d之間的故障進行保護倒換，即把業務從故障鏈路倒換到保護鏈路，如果沒有完成保護倒換則在多面體保護拓撲中把發生故障的邊刪除，再構造多面體保護拓撲進行資源配置即轉入步驟S21， 找出給定節點間的無故障鏈路進行多故障保護。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，若構造超正六面體保護拓撲，則構造方法如下對于給定的物理拓撲圖，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令m =「log2Ml，其中“「1”表示向下取整，m表示節點的度數，m彡1，如果m= Iog2M,則形成的正多面體為完全超正六面體Hm，否則形成的是非完全超正六面體，令！ - I；" < ，其中 =O或1，用 binm(n)表示整數η的m位二進制串，則binm(n) = (β^,β^,…， ，徹)，即從左到右，第一
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，若構造超正四面體保護拓撲，則構造方法如下
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，若構造超正十二面體保護拓撲，則構造方法如下
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，若構造超正八面體保護拓撲，則構造方法如下
8.如權利要求1 7中任一項所述的方法，其特征在干，若構造超正二十面體保護拓 撲，則構造方法如下對于給定的物理網絡拓撲，記找出的最大哈密爾頓圈的節點數為M，令m= 3 + log2了，其中“「y，表示向下取整，其中m彡4，如果m = 3 + log。M,則形成的正多面體為完全超正八面體或正二十面體Hm，否則形成的是非完全超正八面體或非完全 超正二十面體，令n= r+ぺヽ/+,其中B1 = 0或1，用binm(n)表示整數n的m位ニ進制 串，貝丨Jbinm (n) = (a^” am_2，…，a0ハ即從左到右，弟一儀為Einri,弟ニ儀為￡im_2,劣m位為徹，如果其中的第Id1位、第ID2位.....第bk位為1，則所形成的m維超正二十面體共有k個非空子正二十面體H1, H2.....Hk,其維數分別為m-bi+3、m_b2+3.....m_bk+3，其中子正二十面體H1的節點標號從0到トに--—i,第p個非空子正二十面體Hp包括標號從 3.ンじ-:マ-:到3 y"つ.-J ‘‘-ヤベ-3 ■ .y^ -1 的節點，對每ー節點P，計算出P所在的子正二十面體節點P位于子正二十面體民中，當且僅當m位ニ進 制數binm(p)與binm(n)的前bq-l位相同，而與第b,位不同；節點p與q相鄰，當且僅當 binm(p)與binm(q)有一位不同，其中，k、p、q、bp、bq、 bk都是非負整數。
全文摘要
本發明涉及光網絡技術領域。公開了一種基于多面體拓撲結構的光網絡共享保護方法(p-Polyhedron)，包括以下步驟S1、判斷在光網絡物理拓撲圖中是否能生成哈密爾頓圈，若是，則生成哈密爾頓圈，且進一步判斷所生成的哈密爾頓圈是否為所述拓撲圖中最大的哈密爾頓圈，若是最大的哈密爾頓圈，則執行步驟S2；S2、根據多面體中節點個數與節點度數之間關系，構造多面體保護拓撲，并對所生成的多面體保護拓撲中的多面體上的鏈路預留空閑資源，從而實現并發多故障保護，其中，鏈路上沒有被任何業務占用的資源稱為空閑資源。本發明通過引入多面體的結構可以很好地解決了并發多故障的保護和容錯問題。
文檔編號H04B10/08GK102347795SQ20111034156
公開日2012年2月8日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者張偉, 張 杰, 趙永利, 顧畹儀, 黃善國 申請人:北京郵電大學