專利名稱：防止設(shè)備故障影響通信的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表中第三種類型的保護(hù)方案，而傳統(tǒng)SDH保護(hù)(APS或自動保護(hù)交換)是第四種類型。 第三種類型，僅在故障出現(xiàn)之后使用資源。同樣的資源可分配給若干恢復(fù)路徑，只要這些恢復(fù)路徑從未同時被單個故障激活。以這樣的方式在不同恢復(fù)路徑之間共享資源是本發(fā)明的"共享恢復(fù)"的定義。 在傳送網(wǎng)元(TNE)中的SNCP操作 現(xiàn)在參照

圖1至3，說明為了在工作路徑和保護(hù)路徑之間以及相反方向以無業(yè)務(wù)量影響方式交換、在節(jié)點(diǎn)中所需的交叉連接機(jī)制。如上所述，我們采用SDH術(shù)語來舉例，但是同樣的概念機(jī)制可用于所有傳送網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中。 圖1說明單個子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP)保護(hù)方案如何實(shí)現(xiàn)，如ITU-T建議G. 805第7.2.2.章節(jié)中所定義。工作端口 A和B經(jīng)由TNE的交換矩陣來交換數(shù)據(jù)。保護(hù)端口C正在保護(hù)工作端口 B :如果出現(xiàn)影響端口 B的故障，則利用端口 C開始預(yù)先規(guī)劃的保護(hù)。保護(hù)利用TNE內(nèi)的分割功能和選擇功能。選擇模塊(Sel.)選擇它接收的兩個信號(即，從每個端口B和C得到一個信號)中最好的一個，并經(jīng)由矩陣把所選信號發(fā)送到端口 A。分割模塊將它經(jīng)由矩陣從端口 A接收的信號分割成兩個信號，向每個端口 B和C發(fā)送一個信號。工作端口A沒有相應(yīng)的保護(hù)端口 故障影響的部分A將不利地影響通信。為了在需要時執(zhí)行保護(hù)交換而需要的與工作(W)和保護(hù)(P)路徑都有關(guān)的相關(guān)信息被存儲在保護(hù)表中?？稍赥NE所用的控制單元的任何實(shí)現(xiàn)中提供該表。 圖2示出與圖1的TNE類似的TNE，其中添加了保護(hù)端口 D 。按照圖2 ，經(jīng)由保護(hù)端口 D通過SNCP保護(hù)工作端口 A，而經(jīng)由保護(hù)端口 C通過SNCP保護(hù)工作端口 B。附加的選擇功能(Sel.)在它從端口 A和D接收的兩個信號之中選擇最佳信號，并將其經(jīng)由矩陣發(fā)送到
"B側(cè)"分割功能。附加的分割功能將它經(jīng)由矩陣從"B偵r選擇功能接收的信號一分為二，
向端口 A和D中的每一個發(fā)送一個信號。這種行為確保在工作路徑的一個或多個資源出故障的情況下，業(yè)務(wù)量通過保護(hù)路徑的相應(yīng)資源正確地傳送。此外，還有可能當(dāng)工作路徑再次變得可用時，禁用保護(hù)路徑并轉(zhuǎn)回到工作路徑，而不會負(fù)面影響所傳送的業(yè)務(wù)量。保護(hù)表包含為了在需要時對于端口 A或B執(zhí)行保護(hù)交換而需要的相關(guān)信息。 圖3描繪在沒有故障時TNE如何工作。圖3的TNE具有兩個工作端口 (A， B)和兩個保護(hù)端口 (D，C)。如圖所示，在正常工作期間，未實(shí)現(xiàn)保護(hù)方案。在工作端口A與B之間經(jīng)由TNE內(nèi)部的交換矩陣雙向傳遞工作業(yè)務(wù)量。保護(hù)表包含為了在需要時執(zhí)行保護(hù)交換所需的相關(guān)信息。保護(hù)表的激活將導(dǎo)致如圖2所示的雙重保護(hù)方案的實(shí)現(xiàn)。
典型通信網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個工作路徑，它們跨接網(wǎng)絡(luò)中的一組資源，也就是節(jié)點(diǎn)(例如TNE)和鏈路。如果僅考慮鏈路之中出現(xiàn)的故障，則保護(hù)被定義為"利用鏈路分集的保護(hù)"。如果除鏈路之外還考慮故障節(jié)點(diǎn)，則保護(hù)被定義為"利用節(jié)點(diǎn)分集的保護(hù)"。
按照本發(fā)明，可以按照以下順序來配置、激活和去活預(yù)先規(guī)劃的局部修復(fù)方案
1.當(dāng)配置工作路徑時，還計算一組繞行路，它們的并集可繞過工作路徑中的所有資源(對于鏈路分集或節(jié)點(diǎn)分集)。為了共享恢復(fù)，存儲備選路徑的詳細(xì)情況(即，用于繞行路的鏈路和節(jié)點(diǎn))，以便可能將來在故障情況下使用，但不立即實(shí)現(xiàn)。繞行路必須按特定標(biāo)準(zhǔn)來選擇，以允許保護(hù)資源的有效共享參見下面的"選擇和配置繞行路"。備選路徑不用來傳送工作數(shù)據(jù)，除非在工作路徑中已檢測到故障。 2.當(dāng)故障發(fā)生時，準(zhǔn)確地找到在工作路徑中哪個(些)資源(鏈路或節(jié)點(diǎn))出故障可能花費(fèi)較長時間，但是源和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以及可能還有一組中間節(jié)點(diǎn)可非?？斓貦z測到工作路徑在某處出故障參見以下"指定監(jiān)測點(diǎn)"。 3.當(dāng)檢測到存在故障、但未確定其位置時，采用SNCP立即激活所有繞行路，從而同時激活多個繞行路參見以下"激活繞行路"。這在最短恢復(fù)時間內(nèi)獲得必需的保護(hù)。
4.稍后，當(dāng)節(jié)點(diǎn)完全確定故障的位置時，只有實(shí)際繞過故障資源的繞行路被保留
在原位參見以下"選擇保護(hù)繞行路"。如果同時激活了保護(hù)相同故障資源的兩條繞行路，則
最簡單的是允許它們保持激活， 一直到處理好故障為止，當(dāng)然也可去活一條。
5.釋放其它所有繞行路，即，執(zhí)行未命中部分去活參見以下"重新激活未用的繞
行路"。
6.當(dāng)故障被修復(fù)時，還釋放最后的繞行路。
詵擇和配置繞行路 當(dāng)請求具有預(yù)先規(guī)劃的保護(hù)的路徑時，計算工作路徑和一組保護(hù)繞行路。按照傳 統(tǒng)技術(shù)，通常可借助于最短路徑算法來計算工作路徑。 對于構(gòu)成工作路徑的組成部分的各個資源(鏈路或節(jié)點(diǎn))，必須有至少一條繞行 路來容許該資源上的故障。各個繞行路最好使用盡量少的資源。 如上所述，可能出現(xiàn)兩個繞行路保護(hù)同樣資源的情況。如果需要節(jié)點(diǎn)分集，這是不 可避免的，因?yàn)槿绻麅蓚€相鄰節(jié)點(diǎn)被不同繞行路保護(hù)，則他們之間的鏈路將由這些繞行路 同時保護(hù)。這在圖4中說明。按照圖4的實(shí)施例，工作路徑從源節(jié)點(diǎn)S通過節(jié)點(diǎn)2、3和4 延伸到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D。圖4的網(wǎng)絡(luò)還具有三個繞行路徑繞行路10延伸在節(jié)點(diǎn)S、6與3之間； 繞行路12延伸在節(jié)點(diǎn)2、7和4之間；以及繞行路14延伸在節(jié)點(diǎn)3、8與D之間。源節(jié)點(diǎn)S 和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行跟蹤監(jiān)測。例如，工作路徑上的節(jié)點(diǎn)2和3被分開的繞行路保護(hù)。(節(jié)點(diǎn) 2受繞行路10保護(hù)，節(jié)點(diǎn)3受繞行路12保護(hù)。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)2與3之間的鏈路同時受到繞行 路10和12的保護(hù))。應(yīng)當(dāng)指出，圖4的三個繞行路(10、 12和14)為工作路徑提供多個不 相交的(即不直接連接的)備選者。但是，為簡明起見，繞行路的這種組合在這里稱為單個 備選路徑。這是有效的，因?yàn)橹挥兴羞@些繞行路的組合為工作路徑的每個資源提供保護(hù)。
兩種節(jié)點(diǎn)參與繞行路端接繞行路的節(jié)點(diǎn)(TD)(即那些也被工作路徑穿過的節(jié) 點(diǎn))以及處于繞行路中間的節(jié)點(diǎn)(ID)。 ID節(jié)點(diǎn)存儲定義繞行路所需的交叉連接的信息而 不實(shí)現(xiàn)它，除非在該ID節(jié)點(diǎn)所保護(hù)的工作路徑的資源中檢測到故障，如下所述。ID節(jié)點(diǎn)還 可將唯一路徑標(biāo)識符與交叉連接定義相關(guān)聯(lián)，以便在請求激活繞行路時可以識別它(參見 下文)。 在正常的無故障工作中，TD節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)構(gòu)成工作路徑的一部分的"工作"交叉連接。 TD節(jié)點(diǎn)存儲定義"繞行路"交叉連接的信息，"繞行路"交叉連接也就是會將業(yè)務(wù)量從工作 路徑轉(zhuǎn)到繞行路、即保護(hù)路徑上的路徑中的"分岔"。
指定監(jiān)測點(diǎn) 根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例，通過從各繞行路的開頭和結(jié)尾都發(fā)送"激活繞行路"消息而 不是只從一端發(fā)送，提高了激活繞行路的速度("激活繞行路"消息包含用于交叉連接定義 的唯一路徑標(biāo)識符)。這把信令所需的時間減少到在最長繞行路的一半上的傳播延遲。當(dāng) 監(jiān)測TD節(jié)點(diǎn)檢測到工作電路中的故障時，信令將在該節(jié)點(diǎn)開始。由于這些原因，建議將非 侵入監(jiān)測功能放在所有TD節(jié)點(diǎn)上。附圖中給出一些實(shí)例，其中，在圖5所示的實(shí)例中，并非 工作路徑中的所有節(jié)點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)(即僅節(jié)點(diǎn)4和7，參考下文)，在圖6所示的實(shí)例中， 工作路徑中的所有節(jié)點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)。 根據(jù)圖5的實(shí)施例，工作路徑從源節(jié)點(diǎn)S通過節(jié)點(diǎn)2、4、5、7和8延伸到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D。圖5的網(wǎng)絡(luò)還具有三個繞行路徑，它們分別延伸在節(jié)點(diǎn)S、3、4 ;4、6、7 ;以及7、9、D之間。 源節(jié)點(diǎn)S和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行跟蹤監(jiān)測。僅節(jié)點(diǎn)4和7執(zhí)行非侵入監(jiān)測。根據(jù)圖6的實(shí)施例， 工作路徑從源節(jié)點(diǎn)S通過節(jié)點(diǎn)S、2、3、4和D延伸到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D。圖6的網(wǎng)絡(luò)還具有三個繞 行路，它們分別延伸在節(jié)點(diǎn)S、 6 、 3 ;2 、 7 、 4 ;以及3 、 8 、D之間。源節(jié)點(diǎn)S和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D執(zhí)行跟 蹤監(jiān)測。節(jié)點(diǎn)2、3和4執(zhí)行非侵入監(jiān)測。
激活繞行路 當(dāng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的(TD)節(jié)點(diǎn)檢測工作路徑故障時，它們都通過繞行路徑發(fā)送"激活繞 行路"消息。"激活繞行路"消息包含唯一路徑標(biāo)識符，用于通知ID節(jié)點(diǎn)必須激活哪個繞行 路連接。"激活繞行路"消息實(shí)際上向ID節(jié)點(diǎn)標(biāo)識要激活繞行路徑的哪些部分(即，利用唯 一路徑標(biāo)識符，用于上文在"選擇和配置繞行路"下面提到的交叉連接定義)?？梢园压ぷ?路徑和所有其相關(guān)繞行路看作具有唯一標(biāo)識符的單個對象，如果任何節(jié)點(diǎn)接收具有特定標(biāo) 識符的"激活繞行路"消息，它激活實(shí)現(xiàn)與該標(biāo)識符相關(guān)的繞行路的連接。這包括實(shí)現(xiàn)適當(dāng) 繞行路交叉連接的TD節(jié)點(diǎn)(SNCP分岔)。 ID節(jié)點(diǎn)又傳播所接收的"激活繞行路"消息，除非它們已經(jīng)接收它(即，構(gòu)成在繞 行路連接的另一端的TD節(jié)點(diǎn))并且實(shí)現(xiàn)先前定義的與消息中的唯一路徑標(biāo)識符對應(yīng)的交 叉連接。 如果一個節(jié)點(diǎn)正試圖向故障資源傳播"激活繞行路"消息(S卩，由禁用告警標(biāo)識為 有故障的鏈路故障節(jié)點(diǎn)被其相鄰節(jié)點(diǎn)當(dāng)作故障鏈路)，通向故障資源的通過節(jié)點(diǎn)的交叉 連接被該節(jié)點(diǎn)本身在本地自發(fā)刪除，并且節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生"刪除繞行路"消息以恢復(fù)所述不可用的 繞行路(參見以下"去活未用的繞行路")。
選擇保護(hù)繞行路 特定資源上的單個故障將通過一個或多個繞行路來保護(hù)。可能在網(wǎng)絡(luò)中存在另一 些繞行路不保護(hù)故障資源，因而可被釋放，即，首先實(shí)現(xiàn)所有繞行路，然后去活其中的一些 繞行路。當(dāng)識別故障資源并確定其位置時(例如通過節(jié)點(diǎn)診斷)，可能識別出哪些繞行路正 保護(hù)故障資源而哪些繞行路不是這樣。后者則可被釋放，從而允許它們傳送其它業(yè)務(wù)量并 且預(yù)防其它故障(如果有)，由此增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性。這可視為早期部分去活即，在修復(fù)故障 前去活一些繞行路。 現(xiàn)在參照圖7來描述非保護(hù)繞行路的識別。圖7示出與圖6中類似的具有重疊繞 行路的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)圖7的實(shí)施例，工作路徑從源節(jié)點(diǎn)S通過節(jié)點(diǎn)2、3、4和5延伸到目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)D。圖7的網(wǎng)絡(luò)還具有三個繞行路徑，它們分別延伸在節(jié)點(diǎn)S、8與3之間；2、7與5之間； 以及3、9與D之間。圖7的網(wǎng)絡(luò)具有故障資源(見長釘符號)，即工作路徑上的TD節(jié)點(diǎn)3 和4之間的鏈路。經(jīng)過節(jié)點(diǎn)7和9的兩個繞行路徑都保護(hù)故障資源，而經(jīng)過節(jié)點(diǎn)8的繞行 路不是這樣，因而可被釋放。為了找出非保護(hù)繞行路，使用以下算法 (1)用< L禾P L >指明其中已檢測到故障資源的告警的節(jié)點(diǎn)，如下用< L指明其 中向目標(biāo)檢測到故障的節(jié)點(diǎn)，用L >指明其中向工作路徑的源檢測到故障的節(jié)點(diǎn)。< L和 L >可被看作節(jié)點(diǎn)內(nèi)的狀態(tài)字段。 (2)用< P指明其中在目標(biāo)方向開始繞行路的節(jié)點(diǎn)。用P >指明其中在源方向開 始繞行路的節(jié)點(diǎn)(〈P和P〉僅存在于TD節(jié)點(diǎn)中)。〈P和P〉也可看作節(jié)點(diǎn)內(nèi)的狀態(tài)字 段?！碢、P〉、〈L和L〉不是互斥的參見圖7。


因此，在圖7的實(shí)施例中，TD節(jié)點(diǎn)具有以下狀態(tài)
S =< P ; 4 = L > ;
2 =< P ; 5 = P > ; 3=<P P><L;D = P>。 根據(jù)圖7的實(shí)施例，僅節(jié)點(diǎn)3和4檢測到故障，雖然在實(shí)際中有更多的TD節(jié)點(diǎn)可 做到這一點(diǎn)。 (3)帶有< L的節(jié)點(diǎn)在離開故障資源的方向、即朝著源節(jié)點(diǎn)沿工作路徑發(fā)送"返回 源"消息。 (4)如果帶有< P的節(jié)點(diǎn)接收"返回源"消息，則沿工作路徑傳播消息并且不采取 行動。同一節(jié)點(diǎn)還可能同時標(biāo)有〈P和〈L。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象在帶有 < L的第一節(jié)點(diǎn)與帶有< P的第二節(jié)點(diǎn)之間傳遞消息，雖然實(shí)際上不需要任何消息。
(5)如果標(biāo)有P >的節(jié)點(diǎn)接收"返回源"消息，則沿工作路徑傳播消息，并且恢復(fù)繞 行路，如下所述。同一節(jié)點(diǎn)也可能同時標(biāo)有P〉和〈L。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就 象以類似于以上在步驟(3)對于〈P和〈L描述的情況的方式把消息從〈L傳遞到P〉。
(6)標(biāo)明L >的節(jié)點(diǎn)在離開故障資源的方向、即朝著目標(biāo)節(jié)點(diǎn)沿工作路徑發(fā)送"返 回目標(biāo)"消息。 (7)如果標(biāo)有P >的節(jié)點(diǎn)接收"返回目標(biāo)"消息，則沿工作路徑傳播消息而不采取 行動。同一節(jié)點(diǎn)可能同時標(biāo)有P〉和L〉。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象以類似于 以上在步驟(3)對于< P和< L描述的情況的方式把消息從L >傳遞到P >。
(8)如果標(biāo)有< P的節(jié)點(diǎn)接收"返回目標(biāo)"消息，則沿工作路徑傳播消息并恢復(fù)繞 行路，如下所述。同一節(jié)點(diǎn)可能同時標(biāo)有〈P和L〉。如果是這樣，則算法產(chǎn)生的作用就象 以類似于以上在步驟(3)對于< P和< L描述的情況的方式把消息從L >傳遞到< P。
轉(zhuǎn)到圖7的實(shí)施例，"返回目標(biāo)"消息從節(jié)點(diǎn)4 (L > )發(fā)送并通過節(jié)點(diǎn)5 (P > )傳 播到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D(P > ):什么也不做，因?yàn)橄H經(jīng)過具有P >的節(jié)點(diǎn)，表示保護(hù)繞行路。
同時，在圖7中，"返回源"消息從節(jié)點(diǎn)3( < P，P >和< L)發(fā)送并通過節(jié)點(diǎn)2( <P) 傳播到源節(jié)點(diǎn)S(〈P)。當(dāng)在節(jié)點(diǎn)3、然后在節(jié)點(diǎn)2和S遇到指示〈P時，什么也沒發(fā)生。當(dāng) 在節(jié)點(diǎn)3遇到指示P >時，經(jīng)由節(jié)點(diǎn)8的繞行路被去活并且恢復(fù)資源。
去活未用的繞行路 未用的繞行路的去活總是在TD節(jié)點(diǎn)中發(fā)起。繞行路上的工作信號被迫轉(zhuǎn)到工作 路徑上，然后"刪除繞行路"消息從發(fā)起繞行路去活的TD節(jié)點(diǎn)沿繞行路徑發(fā)送，并且所有的 繞行路交叉連接被刪除。TD和ID節(jié)點(diǎn)中與繞行路交叉連接相關(guān)的信息繼續(xù)與其相關(guān)聯(lián)的 路徑標(biāo)識符一起被保留，以便進(jìn)一步用于將來故障的情況中。 現(xiàn)在參照圖8和9并采用以下符號和定義，通過舉例來描述選擇保護(hù)路徑的過程。
符號 3念作"那里存在"的存在量詞。
{a， b， c}包含a、 b禾P c的集合；
G 集合隸屬關(guān)系； ￡子集；
u開；
r^交；
，否定；
0空集
定義; 通過圖示G = {N， E， c}來描述網(wǎng)絡(luò)，其中
N = { ni， }是節(jié)點(diǎn)的集合， E G A^x7V是鏈路的集合，其中各鏈路提供集合N的兩個節(jié)點(diǎn)之間的連接。正是該 資源給定兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間的帶寬并且由那兩個節(jié)點(diǎn)來標(biāo)識；
c ^沢是成本函數(shù) 其中沢:實(shí)數(shù)域。成本c是把鏈路映射成實(shí)數(shù)的函數(shù)；若干成本值可分配給一個鏈 路，這些值都可用實(shí)數(shù)來表達(dá)，主要值包括經(jīng)濟(jì)成本、總?cè)萘?、所用容量和剩余容量；這里還 使用兩個輔助的經(jīng)過修改的成本函數(shù)。在其它本發(fā)明適用的情況下(例如在所有光網(wǎng)絡(luò) 中)，可能需要非常復(fù)雜的成本函數(shù)來表達(dá)物理光纖參數(shù)和光信號質(zhì)量。為了本示范實(shí)施例 的目的，我們采取一個簡單的成本函數(shù)。
ef是故障鏈路；
nf是故障節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)上的路徑wp由節(jié)點(diǎn)序列及其對應(yīng)的鏈路來描述wp = [ni， ei， n2， e2， . . . nk—15
ek—p nk]，只要鏈路ei連接節(jié)點(diǎn)&和ni+1，即，它滿足屬性^ = (&， ni+1)。我們將稱為wp 的源，稱rik為其目標(biāo)。 給定一條路徑wp和該路徑上預(yù)期用保護(hù)路徑或繞行路來保護(hù)的資源(鏈路ef或
節(jié)點(diǎn)nf)，如下定義另外兩個成本函數(shù)cl和cn : 與各故障鏈路(ef)相關(guān)聯(lián)的成本cl是無限的(即，從未使用)。與路徑(wp)上
的工作鏈路相關(guān)聯(lián)的成本是零(即，始終使用)。否則，成本由函數(shù)c給定。
與各故障節(jié)點(diǎn)(nf)相關(guān)聯(lián)的成本cn是無限的(即，從未使用)。與路徑(wp)上 的工作鏈路相關(guān)聯(lián)的成本是零(即，始終使用)。否則，成本由函數(shù)c給定。成本函數(shù)c是 輸入網(wǎng)絡(luò)的定義的一部分，并且被視為例如在網(wǎng)絡(luò)初始化時是預(yù)定的。
這兩個成本函數(shù)(cl， cn)用來查找保護(hù)路徑wp的潛在故障源(ef)或(nf)的最 小成本繞行路。成本函數(shù)cl把成本①分配給鏈路ef，以防止它用作它本身的繞行路。成本 函數(shù)cl把成本0分配給wp中的一些鏈路，這些鏈路已被配置成確保只要可用，就總是被選 中。成本函數(shù)cn以類似的方式分配與節(jié)點(diǎn)rif相關(guān)的成本。 這些成本函數(shù)用來促進(jìn)局部性，即，最接近要保護(hù)的資源的資源。這樣，繞行路的
如果/ = /
如果/"以及e,e， 其它
如果3",使得e,. = (",，w;)或者e,.=(",，"》 如果("3";使得e,.=)或者e,.=("""》)并且e,. e wp 其它長度、所用資源量以及用于實(shí)現(xiàn)繞行路的時間都減至最小。 現(xiàn)在參照附圖來討論分擔(dān)風(fēng)險鏈路組(SRLG)的概念，其中圖1表示通過多個資源 的路徑。SRLG指明分擔(dān)同樣故障風(fēng)險的資源、例如共用同樣導(dǎo)管的光纖的池，共用同樣節(jié)點(diǎn) 的鏈路就屬于同一個SRLG。 —個鏈路可能屬于不止一個SRLG。在圖1中，例如，兩個導(dǎo)管定義兩個SRLG，而光
纖板定義另一個SRLG，由此從A到B的鏈路屬于三個SRLG。 這里使用以下命名慣例。 兩點(diǎn)A與B之間的路徑由AB來表示。 AB中的資源的連續(xù)子集被稱為AB的段，并且用下標(biāo)來標(biāo)明(例如AB" AB" ABk)。
如果是e鏈路，則把e所屬的SRLG集合寫為SRLG (e)。 如果路徑wp = [n" e" n2， e2， nk—" ek—" nk]，則把U iSRLG(e》寫為SRLG(wp)。
如果兩條鏈路屬于同一個SRLG，則一條鏈路干擾另一條鏈路。
如果g是SRLG并且g G SRLG (wp)，則其元素是鏈路。 稱關(guān)于鏈路集干擾的路徑wp閉合(更一般地說，鏈路集閉合)為IntClos (wp)= U igi，對于所有g(shù)i G SRLG(wp) 圖2舉例說明鏈路集關(guān)于干擾閉合的概念。參照圖2，可以斷言以下語句 AB禾口 CD屬于SRLG2 ; SRLG(AB) = {SRLGl, SRGL2}; SRLG((CD， EF}) = SRLG (CD) U SRLG(EF) = {SRLG2, SRLG3， SRLG4}; AB干J尤GH禾口CD; IntClos ({CD， EF}) = {AB， CD， EF， IJ} 當(dāng)從A到B請求具有保護(hù)的路徑時，應(yīng)當(dāng)計算工作路徑AB和一組保護(hù)繞行路 djAB)，…dk(AB)。 按照定義，繞行路di(AB)保護(hù)工作路徑的段ABi。 工作路徑通常借助于最短路徑算法來計算。保護(hù)繞行路應(yīng)當(dāng)滿足以下屬性
對于每個所考慮的支持工作路徑的資源(鏈路或節(jié)點(diǎn))，應(yīng)當(dāng)存在至少一個恢復(fù) 該資源上故障的繞行路U iABi = AB。這意味著，所有繞行路的組合將提供A與B之間的 完整備選路徑。有利的是，各繞行路應(yīng)當(dāng)使用盡可能少的資源來允許最大的資源恢復(fù)。通 過對于已用資源設(shè)置成本為零以及對于故障資源設(shè)置成本為①，促使繞行路盡可能近地沿 著AB，并且只是偏離故障資源。這通過對這些成本運(yùn)用最小成本算法來實(shí)現(xiàn)。
用于繞行路實(shí)現(xiàn)的允許資源為 [cm2] 空閑(未使用的)資源 已用于其它工作路徑的繞行路的資源，只要兩條繞行路所保護(hù)的段沒有共同故 障點(diǎn)即，對于di(AB)，一些資源已用于dj(XY)，如果ABi和XYj沒有共同故障點(diǎn)。
該算法保證以下 對于每個繞行路& (AB) ， SRLG(AB)nSRLG(di(AB))=0 否則，單個故障可能同時影響工作和保護(hù)。 如果SRLG(ABi)nSRLG(XY^0，則d^AB)和dj(XY)使用不相交的資源集， 因此可同時實(shí)現(xiàn)。
這是必需的，因?yàn)槿绻鸖RLG(ABi)nSRLG(XYj)^0，則存在至少一個資源，其
故障會同時影響段ABi和XYj，因此，為了有效的恢復(fù)，應(yīng)當(dāng)可以同時分配di(AB)和dj(XY)。
兩個路由或段、繞行路或者無論任何資源集如果未被相同的一個或多個鏈路支
持，則它們處于鏈路分集中，也就是說，沒有單個鏈路故障可同時使兩組資源發(fā)生問題。 在路徑的所有鏈路上迭代進(jìn)行用于保護(hù)的資源的調(diào)查，即一次考慮一條鏈路，并
調(diào)查在它上面防止故障有多好。 初始化 利用具有選擇算法的成本函數(shù)c在E中的空閑資源上計算AB二 [A = ni， n2，
e2， nk—p ek—p B = nk] 使繞行路集初始化DS二0 使迭代故障鏈路初始化fl = ei 設(shè)置i二l 設(shè)置一些工作路徑所用的所有資源"忙"而繞行路所用的所有資源"空閑" 迭代 利用成本函數(shù)cl(AB， fl)在E中的空閑資源上計算AB';其中AB'是從A到B的 另一條路徑，沿著與路徑AB不同的路線。 設(shè)置ABi = AB-(AB n AB，) 設(shè)置& (AB) = AB' - (AB H AB') 求出IntClos(AB》 求出所有dj (XY)，使得XYj使用IntClos (AB》中的一些鏈路 如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空閑資源，則 在DS中插入di(AB) 如果AB n AB'的B側(cè)僅包括節(jié)點(diǎn)B，終止 將fl設(shè)置到AB n AB'的B側(cè)上的第一鏈路 再次設(shè)置繞行路所用的所有資源"空閑" 遞增i 繼續(xù)迭代 否則 設(shè)置任何dj(XY)所用的資源"忙"(暫時用于這次迭代) 繼續(xù)迭代 現(xiàn)在考慮具有節(jié)點(diǎn)分集的保護(hù)路徑計算所用的算法。 兩個路由或段、繞行路或無論什么資源集如果未被相同節(jié)點(diǎn)支持，則處于節(jié)點(diǎn)分
集中，也就是說，沒有單個節(jié)點(diǎn)故障可同時使兩組資源發(fā)生問題。 初始化 利用具有選擇算法的成本函數(shù)c在E中的空閑資源上計算AB二 [A = ni， n2，
e2， nk—p ek—p B = nk] 使繞行路集初始化DS二0 使迭代故障節(jié)點(diǎn)初始化fn = n2 設(shè)置i = 1
14
設(shè)置一些工作路徑所用的所有資源"忙"而繞行路所用的所有資源"空閑"
迭代 利用成本函數(shù)cn(AB， fn)在E中的空閑資源上計算AB'
設(shè)置ABi = AB-(AB n AB，)
設(shè)置& (AB) = AB' - (AB H AB')
求出IntClos(AB》 求出所有dj (XY)，使得XYj使用IntClos (AB》中的一些鏈路
如果在di(AB)中有未被任何dj(XY)使用的空閑資源，則
在DS中插入di(AB) 將fn設(shè)置到AB n AB'的B側(cè)上的第一節(jié)點(diǎn)
如果fn二B，終止 再次設(shè)置繞行路所用的所有資源"空閑"
遞增i
繼續(xù)迭代
否則 設(shè)置任何dj(XY)所用的資源"忙"(暫時用于這次迭代)
繼續(xù)迭代 由于SDH傳送網(wǎng)的極大普及性，以上主要參照這種網(wǎng)絡(luò)通過舉例說明了本發(fā)明。 但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可應(yīng)用于所有形式的傳送網(wǎng)以及包括但不限于 網(wǎng)狀和環(huán)形拓?fù)涞乃型負(fù)洹?上述實(shí)施例僅以舉例的方式給出，不是用來限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明有利地提 供了用于快速切換到預(yù)定保護(hù)路徑的裝置和方法，還提供了適合在共享局部修復(fù)方案以及 其它形式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中計算用于保護(hù)路徑的繞行路的路由算法、方法和裝置。這種算 法考慮到工作路徑的干擾，從而允許針對在分擔(dān)風(fēng)險組中的多個資源的故障修復(fù)多個業(yè) 務(wù)。還考慮到局部性的最大化，以便允許在故障期間使用最少量的資源以及加速繞行路激 活。
權(quán)利要求
一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括多個節(jié)點(diǎn)和用于提供所述節(jié)點(diǎn)之間連接的多個鏈路；其中所述鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個子集形成用于通過所述通信系統(tǒng)傳送工作數(shù)據(jù)的工作路徑；其中所述系統(tǒng)包括鏈路和節(jié)點(diǎn)的另一個子集，用于形成保護(hù)路徑，以便在所述工作路徑中無故障時傳送非工作數(shù)據(jù)，并且在所述工作路徑中出故障的情況下為所述工作數(shù)據(jù)提供備選路徑；其中所述系統(tǒng)包括保護(hù)裝置，其中在檢測到所述工作路徑中的故障之前由所述保護(hù)裝置確定備選路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)裝置被設(shè)置成在檢測到所述工作 路徑中的故障時，激活整個保護(hù)路徑以傳送所述工作數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)裝置被設(shè)置成識別所述故障的位 置，并把所述工作數(shù)據(jù)返回到所述工作路徑中未受所述故障影響的那些部分。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)裝置被設(shè)置成去活所述保護(hù)路 徑中不需要為所述工作數(shù)據(jù)提供路徑的任何鏈路或節(jié)點(diǎn)。
5. 如任一上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)包括存儲器， 用于在檢測到所述工作路徑中的故障之前存儲所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況與唯一路徑標(biāo)識 符相關(guān)聯(lián)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一個子集中的各個節(jié)點(diǎn)包括用于 存儲所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況的保護(hù)表。
8. 如任一上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，兩個子集共有的節(jié)點(diǎn)中至少一個包 括用于檢測所述工作路徑中故障的裝置以及在檢測到所述工作路徑中故障時通過向所述 另一個子集的節(jié)點(diǎn)發(fā)送激活消息來激活所述保護(hù)路徑的裝置。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于發(fā)送所述激活消息的裝置的所述 節(jié)點(diǎn)還包括用于向所述另一個子集的每個相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述激活消息的裝置。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激活消息包含唯一路徑標(biāo)識符，用 于通知所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)要激活哪些連接。
11. 如任一上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)包括用于檢測所述工作路 徑中故障位置的裝置以及用于在檢測到所述故障位置時通過所述第一子集沿離開所述故 障的方向發(fā)送去活消息的裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，各個節(jié)點(diǎn)包括用于以下用途的裝置檢測 所述去活消息的接收，以及在收到這種消息時，去活從該節(jié)點(diǎn)經(jīng)由其中那些路徑未形成保 護(hù)路徑的所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)到所述工作路徑的故障部分的任何路徑。
13. —種在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中保護(hù)工作路徑的方法，所述系統(tǒng)包括多個節(jié)點(diǎn)和用于提供 所述節(jié)點(diǎn)之間連接的多個鏈路；包括通過構(gòu)成所述工作路徑的鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個子集傳遞 工作數(shù)據(jù)并且指定鏈路和節(jié)點(diǎn)的另一個子集形成保護(hù)路徑的步驟；其中所述保護(hù)路徑在所 述工作路徑中無故障時不傳送工作數(shù)據(jù)，以及在所述工作路徑中出故障的情況下為所述工 作數(shù)據(jù)提供備選路徑。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，包括以下步驟檢測所述工作路徑中的故障，并且在檢測到所述工作路徑中的故障時，激活整個保護(hù)路徑以傳送所述工作數(shù)據(jù)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，包括以下步驟識別所述故障的位置并把 所述工作數(shù)據(jù)返回到所述工作路徑中未受所述故障影響的那些部分。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，包括以下步驟去活所述保護(hù)路徑中不需要為所述工作數(shù)據(jù)提供路徑的任何鏈路或節(jié)點(diǎn)。
17. 如權(quán)利要求13到15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在檢測到所述工作路徑中的故障之前在所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)中存儲所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，包括以下步驟將所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況與唯一路徑標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述另一個子集中的各個節(jié)點(diǎn)包括 用于存儲所述保護(hù)路徑的詳細(xì)情況的保護(hù)表。
20. 如權(quán)利要求13到19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟兩個子集 共有的節(jié)點(diǎn)中至少一個檢測所述工作路徑中故障，以及在檢測到所述工作路徑中故障時， 通過向所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)發(fā)送激活消息來激活所述保護(hù)路徑。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，包括以下步驟發(fā)送所述激活消息的所述 節(jié)點(diǎn)向所述另一個子集的每個相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述激活消息。
22. 如權(quán)利要求20到21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在所述激 活消息中包括唯一路徑標(biāo)識符，以便通知所述另一個子集的節(jié)點(diǎn)要激活哪些連接。
23. 如權(quán)利要求13到22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟至少一個 節(jié)點(diǎn)檢測所述工作路徑中故障的位置，并且在檢測到所述故障位置時，通過所述第一子集 沿離開所述故障的方向發(fā)送去活消息。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，包括以下步驟節(jié)點(diǎn)檢測所述去活消息的 接收，以及在收到這種消息時，去活從該節(jié)點(diǎn)經(jīng)由其中那些路徑未形成保護(hù)路徑的所述另 一個子集的節(jié)點(diǎn)到所述工作路徑的故障部分的任何路徑。
25. 如權(quán)利要求13到24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括多個節(jié)點(diǎn)和用于提供 所述節(jié)點(diǎn)之間連接的多個鏈路；包括為鏈路和節(jié)點(diǎn)分配關(guān)于工作路徑的鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個 或多個成本值以及根據(jù)所述一個或多個成本值選擇節(jié)點(diǎn)和鏈路的另一個子集、從而為工作 路徑的至少一個鏈路或節(jié)點(diǎn)形成保護(hù)路徑的步驟。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，包括以下步驟選擇具有最低成本值的子集。
27. 如權(quán)利要求25到26所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述工作路徑上 除被保護(hù)的至少一個節(jié)點(diǎn)或鏈路以外的節(jié)點(diǎn)和鏈路設(shè)置低于其它節(jié)點(diǎn)和鏈路的成本值的 一個或多個成本值。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述較低成本值是零。
29. 如權(quán)利要求25到28所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述被保護(hù)的至 少一個節(jié)點(diǎn)或鏈路設(shè)置高于其它節(jié)點(diǎn)和鏈路的成本值的一個或多個成本值。
30. 如權(quán)利要求25到29所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述被保護(hù)的至 少一個節(jié)點(diǎn)或鏈路設(shè)置所述一個或多個成本值，使得該節(jié)點(diǎn)或鏈路不會被選中。
31. 如權(quán)利要求25到30所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括另一條工作路徑和用于所述另一條工作路徑的保護(hù)。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，包括以下步驟把關(guān)于節(jié)點(diǎn)或鏈路的工作 路徑的一個或多個成本值設(shè)置成中間值，只要所述工作路徑上以及由該節(jié)點(diǎn)或鏈路所保護(hù) 的另一工作路徑上的節(jié)點(diǎn)和/或鏈路沒有共同故障點(diǎn)。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述中間值位于所述較高值和較低值之間。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，包括以下步驟如果所述工作路徑上以及 由節(jié)點(diǎn)或鏈路所保護(hù)的另一工作路徑上的節(jié)點(diǎn)和/或鏈路具有至少一個共同故障點(diǎn)，則把 關(guān)于所述節(jié)點(diǎn)或鏈路的工作路徑的一個或多個成本值設(shè)置成較高值，使得該節(jié)點(diǎn)或鏈路不 會被選中。
35. 如權(quán)利要求25到34所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為每個鏈路和節(jié)點(diǎn) 分配一個或多個關(guān)于所述工作路徑的各個鏈路和節(jié)點(diǎn)的成本值。
36. 如權(quán)利要求25到35所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在檢測到所述工作 路徑中的故障之前確定所述保護(hù)路徑。
37. 如權(quán)利要求31到36所述的方法，其特征在于，包括以下步驟為所述鏈路和節(jié)點(diǎn) 分配關(guān)于所述另一條工作路徑的另一個成本值，并且根據(jù)所述另一個成本值選擇所述節(jié)點(diǎn) 和鏈路的另一個子集，從而為所述另一條工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點(diǎn)形成保護(hù)路徑。
38. 權(quán)利要求1到12的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于為鏈路和節(jié)點(diǎn)分配關(guān) 于工作路徑的鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個或多個成本值的裝置；以及用于根據(jù)所述一個或多個成本值選擇所述節(jié)點(diǎn)和鏈路的另一個子集、從而為所述工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點(diǎn)形成保 護(hù)路徑的裝置。
39. 如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于選擇具有最低成本值的子集的 裝置。
40. 如權(quán)利要求38到39所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于為所述工作路徑上除被保 護(hù)的至少一個節(jié)點(diǎn)或鏈路以外的節(jié)點(diǎn)或鏈路分配低于其它節(jié)點(diǎn)和鏈路的成本值的成本值。
41. 如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述較低成本值是零。
42. 如權(quán)利要求38到41所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述 被保護(hù)的至少一個節(jié)點(diǎn)或鏈路分配高于其它節(jié)點(diǎn)和鏈路的成本值的成本值。
43. 如權(quán)利要求38到42所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)或鏈路的成本值 經(jīng)過設(shè)置，使得該節(jié)點(diǎn)或鏈路不會被選中。
44. 如權(quán)利要求38到43所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來形成另一條工作路徑和 用于所述另一條工作路徑的保護(hù)路徑的節(jié)點(diǎn)和鏈路的另一個子集。
45. 如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為節(jié)點(diǎn)或鏈路 分配關(guān)于工作路徑的各鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個或多個中間成本值，只要所述工作路徑中的鏈路 或節(jié)點(diǎn)以及由所述節(jié)點(diǎn)或鏈路所保護(hù)的另一工作路徑中的鏈路和節(jié)點(diǎn)沒有共同故障點(diǎn)。
46. 如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中間值位于所述較高值和較低值之間。
47. 如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置在工作路徑中 的鏈路和節(jié)點(diǎn)以及由節(jié)點(diǎn)或鏈路所保護(hù)的另一工作路徑中的鏈路或節(jié)點(diǎn)具有共同故障點(diǎn)的情況下，把關(guān)于所述工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點(diǎn)的一個或多個較高成本值分配給所述節(jié)點(diǎn)或鏈路，使得該節(jié)點(diǎn)或鏈路不會被選中。
48. 如權(quán)利要求38到47所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述鏈路和節(jié)點(diǎn)分配關(guān)于所述工作路徑的各個鏈路和節(jié)點(diǎn)的成本值。
49. 如權(quán)利要求38到48所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于在檢測到所述工作路徑中的故障之前確定所述保護(hù)路徑的保護(hù)裝置。
50. 如權(quán)利要求43到49所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于以下用途的裝置為所述鏈路和節(jié)點(diǎn)分配關(guān)于所述另一條工作路徑的另一個成本值，并且根據(jù)所述另一個成本值選擇所述節(jié)點(diǎn)和鏈路的另一個子集，從而為所述另一條工作路徑的至少一個鏈路或節(jié)點(diǎn)形成保護(hù)路徑。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具有由多個鏈路連接的多個節(jié)點(diǎn)；其中所述鏈路和節(jié)點(diǎn)的一個子集形成用于通過通信系統(tǒng)傳送工作數(shù)據(jù)的工作路徑，鏈路和節(jié)點(diǎn)的另一個子集提供保護(hù)路徑，用于在工作路徑中無故障時傳送非工作數(shù)據(jù)，并且在工作路徑中出故障的情況下為工作數(shù)據(jù)提供備選路徑；其中在檢測到工作路徑中的故障之前由保護(hù)裝置來確定所述備選路徑。
文檔編號H04L12/26GK101778003SQ20101011017
公開日2010年7月14日 申請日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者D·卡維利亞, F·拉澤里, G·費(fèi)亞施, M·莫利納里 申請人:愛立信股份有限公司