本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種資源通道聯(lián)合優(yōu)化P圈配置方法。

背景技術(shù)：

隨著光纖通信技術(shù)的廣泛采用，由于光纖的高速大容量的特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)故障給社會和經(jīng)濟(jì)造成的危害非常嚴(yán)重，因此需要研究光網(wǎng)絡(luò)的生存性技術(shù)，P圈是網(wǎng)狀網(wǎng)的一種保護(hù)方法，可以為圈上鏈路提供1條保護(hù)路徑，為跨接鏈路提供2條保護(hù)路徑，它綜合了環(huán)網(wǎng)恢復(fù)速度快和網(wǎng)狀網(wǎng)資源利用效率高的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)50ms級的保護(hù)。目前對P圈配置方法的研究主要可以分為兩類：啟發(fā)式算法和線性規(guī)劃算法，啟發(fā)式算法耗時較少，得到的是一個優(yōu)化解，而線性規(guī)劃算法雖然得到的是一個最優(yōu)解，但是耗時巨大。如何找到耗時少且資源利用效率高的P圈配置方法是P圈配置研究的主流方向，然而無論哪一類方法，P圈的配置方法都分為兩步：高質(zhì)量的備選P圈集合的計算和空閑容量的分配，其中備選P圈集合的計算需要消耗大量的時間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種資源通道聯(lián)合優(yōu)化P圈配置方法，來減少P圈的配置時間并提高資源利用效率，它屬于線性規(guī)劃方法，。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種資源通道聯(lián)合優(yōu)化P圈配置方法，包含以下三個步驟，如附圖1所示。

1.P圈集合數(shù)量估算

總的P圈集合數(shù)量J是求解模型的一個預(yù)置參數(shù)，可以通過待求解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作容量來估算，估算按照如下公式：

其中(u,v)表示節(jié)點(diǎn)u和v之間的鏈路，l_uv是節(jié)點(diǎn)u和v之間的工作容量；E是網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路的集合；將段定義為一條至少包含兩條鏈路并且中間節(jié)點(diǎn)的度數(shù)為2的路徑，則S是所有段上的鏈路的集合；δ是一個較小的正整數(shù)。

2.目標(biāo)函數(shù)設(shè)置

本發(fā)明使用空閑容量最小作為求解目標(biāo)，具體的公式如下：

其中j是P圈集合CS_j的索引號；c_uv是系統(tǒng)為鏈路(u,v)增加一個單位的空閑容量所需的成本，如果節(jié)點(diǎn)之間的距離僅采用跳數(shù)作為衡量單位，則對于網(wǎng)絡(luò)中存在的所有鏈路來說，c_uv＝1；表示在P圈集合CS_j中，節(jié)點(diǎn)u和v之間是否存在向量u→v，取1表示存在，取0表示不存在。

3.約束條件設(shè)定

3.1基于節(jié)點(diǎn)梯度值構(gòu)造向量

本發(fā)明使用一個圈上向量u→v或者v→u表示一個P圈集合CS_j的圈上鏈路，對于向量u→v，定義u是頭部節(jié)點(diǎn)，v是尾部節(jié)點(diǎn)，在構(gòu)造P圈集合CS_j的時候，給節(jié)點(diǎn)u分配一個P圈節(jié)點(diǎn)梯度值尾部節(jié)點(diǎn)的P圈節(jié)點(diǎn)梯度值比頭部節(jié)點(diǎn)大，在一個P圈中，如果節(jié)點(diǎn)u同時作為2個向量的頭部節(jié)點(diǎn)，則定義節(jié)點(diǎn)u為根節(jié)點(diǎn)，如果節(jié)點(diǎn)v同時為2個向量的尾部節(jié)點(diǎn)，則定義節(jié)點(diǎn)v為反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)梯度值構(gòu)造的向量如附圖2所示。

3.2排除節(jié)點(diǎn)梯度值沖突的P圈

如果一個P圈中有唯一的根節(jié)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)成對出現(xiàn)，那么一系列合理的P圈節(jié)點(diǎn)梯度值就可以分配到當(dāng)前的P圈，但是如果沒有唯一的根節(jié)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)成對出現(xiàn)，就會出現(xiàn)P圈節(jié)點(diǎn)梯度值的沖突，如附圖3所示，因為尾部節(jié)點(diǎn)的值總是比頭部大，如果缺乏反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)將會無法形成一個閉合的P圈。為了避免沖突的出現(xiàn)，當(dāng)一個P圈集合CS_j中有多個P圈出現(xiàn)時，只保留具有唯一的根節(jié)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)成對出現(xiàn)的那個P圈，將其它所有的P圈都排除掉。

本發(fā)明的有益效果是：是簡化了P圈配置步驟，不需要先計算備選P圈集合，與啟發(fā)式算法相比，本發(fā)明具有更高的資源利用效率，與傳統(tǒng)的線性規(guī)劃方法相比，本發(fā)明取消了備選P圈集合計算這個步驟，耗時更短。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體步驟示意圖；

圖2為基于節(jié)點(diǎn)梯度值的向量構(gòu)造示意圖；

圖3為節(jié)點(diǎn)梯度值沖突的示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

1.P圈集合數(shù)量估算

總的P圈集合數(shù)量J是求解模型的一個預(yù)置參數(shù)，可以通過待求解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作容量來估算，估算按照如下公式：

其中(u,v)表示節(jié)點(diǎn)u和v之間的鏈路；l_uv是節(jié)點(diǎn)u和v之間的工作容量；E是所有鏈路的集合；將段定義為一條至少包含兩條鏈路并且中間節(jié)點(diǎn)的度數(shù)為2的路徑，則S是所有段上的鏈路的集合；δ是一個較小的正整數(shù)。

2.目標(biāo)函數(shù)設(shè)置

本發(fā)明使用空閑容量最小作為求解目標(biāo)，具體的公式如下：

其中j是P圈集合CS_j的索引號；c_uv是系統(tǒng)為鏈路(u,v)增加一個單位的空閑容量所需的成本，如果節(jié)點(diǎn)之間的距離僅采用跳數(shù)作為衡量單位，則對于網(wǎng)絡(luò)中存在的所有鏈路來說，c_uv＝1；表示在P圈集合CS_j中，節(jié)點(diǎn)u和v之間是否存在向量u→v，取1表示存在，取0表示不存在。

3.約束條件設(shè)定

3.1所有鏈路的集合E中每一條鏈路(u,v)在構(gòu)造一個P圈集合CS_j時最多能夠用一個向量表示，可以是u→v或者v→u，或者沒有被選中，可以用如下的公式表示：

3.2使用向量構(gòu)造P圈集合CS_j,網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)都有2個或者0個圈上向量與之相關(guān)(不考慮向量的方向)，可以用如下的公式表示：

其中V是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的集合；是0-1變量，如果節(jié)點(diǎn)u在P圈集合CS_j上，則取1，否則取0；

3.3確保工作容量受到100％的保護(hù)，可以用如下的公式表示：

其中是0-1變量，表示鏈路(u,v)能否受到P圈集合CS_j的保護(hù)，如果能受到保護(hù)，則取1，否則取0；

3.4每一個P圈集合CS_j中最多有一個根節(jié)點(diǎn)，可以用如下的公式表示:

其中為0-1變量，表示節(jié)點(diǎn)u是否為P圈集合CS_j的根節(jié)點(diǎn)，是則取1，否則取0；

3.5在一個P圈集合中，只有根節(jié)點(diǎn)可以作為2個向量的頭部節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)最多可以作為1個向量的頭部節(jié)點(diǎn)，這樣能夠保證根節(jié)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)可以唯一成對出現(xiàn)，用如下的公式表示：

3.6向量u→v的尾部節(jié)點(diǎn)比頭部節(jié)點(diǎn)的P圈節(jié)點(diǎn)梯度值更大，可以用如下的公式表示：

其中為小數(shù)變量，是構(gòu)造P圈集合CS_j時節(jié)點(diǎn)u的P圈節(jié)點(diǎn)梯度值，α是一個預(yù)先定義的小數(shù)常量，滿足

3.7只有鏈路(u,v)的兩個端節(jié)點(diǎn)都在P圈集合CS_j上時，鏈路(u,v)才能夠被P圈集合CS_j中唯一的P圈保護(hù)，可以用如下的公式表示：

3.8對單個P圈的長度或者跳數(shù)進(jìn)行限制，可以用如下的公式表示：

其中L為單個P圈允許的最多跳數(shù)；

以步驟2為目標(biāo)函數(shù)，以步驟1中的J值為參數(shù)，使用步驟3中的約束條件，進(jìn)行線性規(guī)劃求解就是本發(fā)明的內(nèi)容。