鮑寧海，蘇國(guó)慶，陳靜波

(重慶郵電大學(xué)，重慶 400065)

恢復(fù)時(shí)間敏感的光網(wǎng)絡(luò)混合通路保護(hù)算法

鮑寧海，蘇國(guó)慶，陳靜波

(重慶郵電大學(xué)，重慶 400065)

針對(duì)波分復(fù)用(wavelength division multiplexing，WDM)光網(wǎng)絡(luò)中雙鏈路失效的抗毀需求，研究并提出一種恢復(fù)時(shí)間敏感的混合通路保護(hù)算法。該算法通過(guò)引入業(yè)務(wù)連接的恢復(fù)時(shí)間約束，利用專(zhuān)用保護(hù)業(yè)務(wù)切換時(shí)間快而共享保護(hù)資源利用率高的特點(diǎn)，采用專(zhuān)用通路保護(hù)(dedicated path protection，DPP)與共享通路保護(hù)(shared path protection，SPP)相結(jié)合的方式，解決業(yè)務(wù)切換時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)資源利用率之間的矛盾，根據(jù)服務(wù)等級(jí)協(xié)定(service level agreement，SLA)，在網(wǎng)絡(luò)資源較少的情況下，優(yōu)先保證高等級(jí)業(yè)務(wù)的保護(hù)資源分配，從而為不同等級(jí)業(yè)務(wù)提供靈活的區(qū)分業(yè)務(wù)恢復(fù)度的資源配置方案。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的DPP和SPP相比，恢復(fù)時(shí)間敏感的混合通路保護(hù)算法在滿足業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間門(mén)限的前提下，能夠在平均恢復(fù)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)資源利用率以及業(yè)務(wù)連接恢復(fù)度性能上獲得較好地折中。

波分復(fù)用(WDM)；光網(wǎng)絡(luò)；生存性；恢復(fù)時(shí)間敏感；混合通路保護(hù)

0 引 言

作為電信骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，波分復(fù)用(wavelength division multiplexing，WDM)光網(wǎng)絡(luò)的生存性問(wèn)題一直是通信領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。網(wǎng)絡(luò)生存性是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，仍可維持必要的服務(wù)質(zhì)量的能力[1-2]。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)組件失效的抗毀方法主要包括兩類(lèi)：保護(hù)(protection)和恢復(fù)(restoration)。保護(hù)是指在故障發(fā)生前為網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)預(yù)留保護(hù)(備份)資源，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，將受損業(yè)務(wù)切換到預(yù)留的保護(hù)資源上；恢復(fù)是指在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，為受損業(yè)務(wù)尋找可用資源，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的恢復(fù)。保護(hù)技術(shù)由于保護(hù)資源的事先配置，具有較快的業(yè)務(wù)恢復(fù)速度，但卻降低了網(wǎng)絡(luò)的資源利用率；恢復(fù)技術(shù)是在故障發(fā)生后才尋找和配置可用資源，因此資源利用率較高，但業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)[3]。

傳統(tǒng)的通路保護(hù)方法主要有兩種：專(zhuān)用通路保護(hù)(dedicated path protection，DPP)和共享通路保護(hù)(shared path protection，SPP)。為簡(jiǎn)化問(wèn)題描述，下面以WDM光網(wǎng)絡(luò)中單鏈路失效的情況為例，說(shuō)明傳統(tǒng)的通路保護(hù)方法與措施。DPP方法中，保護(hù)通路上預(yù)留的波長(zhǎng)資源與光交叉連接(optical cross-connect，OXC)均已配置完成，且被一個(gè)業(yè)務(wù)連接專(zhuān)用和獨(dú)享。如圖1所示，通路a-b-c-d是業(yè)務(wù)連接(a,d)的工作通路，通路a-e-f-g-d是對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用保護(hù)通路。當(dāng)工作通路上的鏈路b-c失效時(shí)，節(jié)點(diǎn)b將向源節(jié)點(diǎn)a發(fā)送告警消息，隨后源節(jié)點(diǎn)a立即啟動(dòng)業(yè)務(wù)通路的切換。SPP方法中，某些保護(hù)通路在特定條件下可以共享網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)留波長(zhǎng)資源，但在業(yè)務(wù)切換前需對(duì)相應(yīng)的OXC進(jìn)行配置。如圖2所示，通路a-b-c-d是業(yè)務(wù)連接(a,d)的工作通路，a-e-g-d是對(duì)應(yīng)的共享保護(hù)通路，通路h-o-p-q是業(yè)務(wù)連接(h,q)的工作通路，h-e-g-d是對(duì)應(yīng)的共享保護(hù)通路。由于a-b-c-d與h-o-p-q2條通路分離，在單鏈路故障模式下，鏈路l上的保護(hù)資源可以被業(yè)務(wù)連接(a,d)與(h,q)共享。當(dāng)工作通路a-b-c-d上的鏈路b-c失效時(shí)，節(jié)點(diǎn)b將向源節(jié)點(diǎn)a發(fā)送告警消息，并由源節(jié)點(diǎn)a觸發(fā)，對(duì)保護(hù)通路a-b-c-d上所有的OXC進(jìn)行配置，最后由目的節(jié)點(diǎn)d沿配置好的保護(hù)通路向a點(diǎn)發(fā)送切換指令。

由于DPP具有獨(dú)占保護(hù)資源的特點(diǎn)，業(yè)務(wù)連接配置消耗的網(wǎng)絡(luò)資源較大，特別是在網(wǎng)絡(luò)資源較少時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大量的業(yè)務(wù)因缺乏足夠的資源而無(wú)法建立保護(hù)通路。而SPP具有業(yè)務(wù)切換時(shí)間滯后的特點(diǎn)，業(yè)務(wù)的臨時(shí)中斷時(shí)間將出現(xiàn)不同程度的延長(zhǎng)，特別是對(duì)于高等級(jí)的業(yè)務(wù)連接，將難以保證其相應(yīng)的服務(wù)等級(jí)協(xié)定(service level agreement，SLA)。而以上任何一種情況的發(fā)生，都可能給用戶和運(yùn)營(yíng)商造成極大的損失。因此，單純依靠傳統(tǒng)的專(zhuān)用保護(hù)和共享保護(hù)難以解決業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間和資源利用率矛盾。

圖1 專(zhuān)用通路保護(hù)示例Fig.1 Dedicated path protection example

圖2 共享通路保護(hù)示例Fig.2 Shared path protection example

為了解決業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間與資源利用率之間的矛盾，文獻(xiàn)[4]提出一種區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)的共享通路保護(hù)算法，通過(guò)引入鏈路門(mén)限和鏈路負(fù)載等指標(biāo)，為網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)連接配置相應(yīng)的工作通路和共享保護(hù)通路，從而為不同等級(jí)的業(yè)務(wù)提供區(qū)分可靠性的通路配置，并縮短高等級(jí)業(yè)務(wù)的恢復(fù)時(shí)間。文獻(xiàn)[5]針對(duì)單鏈路故障模型，為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)業(yè)務(wù)建立一條工作通路與一條保護(hù)通路，根據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的SLA需求，采用DPP或SPP方法配置保護(hù)通路，甚至取消配置保護(hù)通路，從而滿足資源利用率最大化和業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間最小化的需求。

由于網(wǎng)絡(luò)中SLA的多樣性，不同等級(jí)的業(yè)務(wù)連接在資源利用率、恢復(fù)時(shí)間上會(huì)有不同的要求，需要在資源利用率與恢復(fù)時(shí)間之間取得良好的折中。此外，考慮到網(wǎng)絡(luò)中可用資源(如：帶寬)的動(dòng)態(tài)變化，也需要對(duì)不同等級(jí)業(yè)務(wù)的恢復(fù)度(業(yè)務(wù)帶寬的可恢復(fù)程度)加以區(qū)分，以此減少甚至避免資源配置時(shí)可能出現(xiàn)的業(yè)務(wù)阻塞。因此，本文針對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的雙鏈路失效模型，提出一種恢復(fù)時(shí)間敏感的混合通路保護(hù)方法(recovery-time aware hybrid path protection,RTA-HP)。該方法基于業(yè)務(wù)連接的恢復(fù)時(shí)間約束，采用共享通路保護(hù)和專(zhuān)用通路保護(hù)相結(jié)合的方式，為不同SLA等級(jí)的業(yè)務(wù)提供靈活的保護(hù)資源配置方案，在滿足業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間門(mén)限的前提下，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率，為業(yè)務(wù)連接提供區(qū)分恢復(fù)度的混合通0路保護(hù)配置。

1 恢復(fù)時(shí)間模型

1.1 保護(hù)切換過(guò)程

為簡(jiǎn)化問(wèn)題描述，下面以WDM光網(wǎng)絡(luò)中單鏈路失效的情況為例，分析說(shuō)明在不同保護(hù)方法下受損業(yè)務(wù)的保護(hù)切換過(guò)程。

圖3 保護(hù)切換過(guò)程示例Fig.3 Protection switching process example

如圖3所示，假設(shè)一個(gè)a到d的業(yè)務(wù)連接，a為源節(jié)點(diǎn)，d為目的節(jié)點(diǎn)?；謴?fù)過(guò)程分為2個(gè)步驟：第1步，如果在工作通路上，鏈路b-c出現(xiàn)故障，則節(jié)點(diǎn)b和c將首先檢測(cè)到該故障，并將故障告警消息分別發(fā)送給源節(jié)點(diǎn)a和目的節(jié)點(diǎn)d。第2步，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)a接收到故障告警消息時(shí)，觸發(fā)業(yè)務(wù)的保護(hù)切換過(guò)程。

業(yè)務(wù)的保護(hù)切換過(guò)程分為兩種情況：對(duì)于專(zhuān)用保護(hù)，如圖3a所示，源節(jié)點(diǎn)a收到故障告警消息后，沿保護(hù)通路a-e-f-g-d向目的節(jié)點(diǎn)d發(fā)送通知消息。目的節(jié)點(diǎn)d接收到該消息之后，原路返回確認(rèn)消息給源節(jié)點(diǎn)a，隨后源節(jié)點(diǎn)a啟動(dòng)通路切換，完成受損業(yè)務(wù)的恢復(fù)。對(duì)于共享保護(hù)，如圖3b所示，源節(jié)點(diǎn)a收到故障告警消息后，沿保護(hù)通路a-e-f-g-d向目的節(jié)點(diǎn)d發(fā)送配置消息，逐級(jí)配置該保護(hù)通路上的每一個(gè)OXC。當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)d完成相應(yīng)配置后，原路返回確認(rèn)消息給源節(jié)點(diǎn)a，隨后源節(jié)點(diǎn)a啟動(dòng)通路切換，從而完成受損業(yè)務(wù)的恢復(fù)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)模型

給定一個(gè)WDM光網(wǎng)絡(luò)G(N,L)，其中，N為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，L為網(wǎng)絡(luò)中的雙向鏈路集合。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有完全的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力，每條鏈路具有相同的波長(zhǎng)帶寬。

假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)G中可能出現(xiàn)的故障為隨機(jī)且獨(dú)立的單鏈路故障或雙鏈路故障，并且網(wǎng)絡(luò)G中所有的節(jié)點(diǎn)度數(shù)不小于3，即保證任一節(jié)點(diǎn)對(duì)間至少存在3條鏈路分離的通路。

1.3 恢復(fù)時(shí)間模型

在本文的恢復(fù)時(shí)間模型中，恢復(fù)時(shí)間定義為從故障發(fā)生到業(yè)務(wù)切換完成所花費(fèi)的時(shí)間。

專(zhuān)用保護(hù)的最大業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間如(1)式所示，共享保護(hù)的最大業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間如(2)式所示。

RTci=FT+(hW-1)×PT+hW×DT+ 2×hB×PT+2×(hB+1)×DT

(1)

RTci=FT+(hW-1)×PT+hW×DT+ 2×hB×PT+2×(hB+1)×DT+hB×CT

(2)

(1)—(2)式中：FT表示故障鏈路相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)間；DT表示消息在一個(gè)節(jié)點(diǎn)中的處理時(shí)間；PT表示消息在一條鏈路上的傳播時(shí)間；CT表示節(jié)點(diǎn)中OXC的配置時(shí)間；hW表示工作通路的跳數(shù)；hB表示保護(hù)通路的跳數(shù)；RTci表示連接ci的最大業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間。

2 恢復(fù)時(shí)間敏感的保護(hù)配置方案

2.1 混合通路保護(hù)方案

本方案中業(yè)務(wù)連接的保護(hù)通路是否能夠采用資源共享方案，將取決于2個(gè)條件，即：首先根據(jù)任意2個(gè)業(yè)務(wù)連接的各通路位置關(guān)系，判斷相應(yīng)的保護(hù)通路是否滿足可共享?xiàng)l件(判斷標(biāo)準(zhǔn)采用文獻(xiàn)[6]提出的保護(hù)資源共享規(guī)則)；然后在該共享關(guān)系下，計(jì)算業(yè)務(wù)連接的最大恢復(fù)時(shí)間，并判斷是否滿足給定的恢復(fù)時(shí)間門(mén)限條件，最終確定該業(yè)務(wù)連接能否采用共享配置。具體方案步驟如下。

2.2 帶寬資源配置方案

為實(shí)現(xiàn)帶寬資源的最優(yōu)配置，本方案采用ILP(integer linear program)模型為網(wǎng)絡(luò)中的所有業(yè)務(wù)連接分配相應(yīng)的工作帶寬與保護(hù)帶寬，具體模型設(shè)計(jì)如下。

輸入：

1)G(N,L)：網(wǎng)絡(luò)G中，N={n}為節(jié)點(diǎn)集合，L={l}為雙向鏈路集合；

2)C：業(yè)務(wù)連接集合{ci或ci′}，1≤i≤|C|，1≤i′≤|C|；

4)W：每條鏈路的帶寬容量，即總波長(zhǎng)數(shù)；

5)bci(或bci′)：業(yè)務(wù)連接ci或ci′的工作帶寬需求；

6)k(或k′)：連接ci或ci′的業(yè)務(wù)等級(jí)。設(shè)k或k′={1,2,3}，其中，1代表普通業(yè)務(wù)，2代表高級(jí)業(yè)務(wù)，3代表緊急業(yè)務(wù)；

輸出：

3)βk：k類(lèi)業(yè)務(wù)的保護(hù)帶寬分配比例。

目標(biāo)函數(shù)為

(3)

(3)式中：第1項(xiàng)通過(guò)最大化各類(lèi)業(yè)務(wù)的保護(hù)帶寬分配比例β1，β2，β3，使各類(lèi)業(yè)務(wù)獲得更多的保護(hù)資源配置，選擇適當(dāng)?shù)臋?quán)重系數(shù)(如：100，70，50)，可在有限的網(wǎng)絡(luò)資源情況下，優(yōu)先為高等級(jí)業(yè)務(wù)提供更多的保護(hù)資源，并提供更高的業(yè)務(wù)恢復(fù)度保障；第2項(xiàng)，通過(guò)在一定程度上限制各鏈路保護(hù)資源Bl的消耗，促進(jìn)保護(hù)資源的共享，以實(shí)現(xiàn)總體網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化。其中，利用網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)W與L調(diào)整第1項(xiàng)與第2項(xiàng)間的權(quán)重比例，使提高業(yè)務(wù)恢復(fù)度成為優(yōu)先目標(biāo)。

約束條件為

?l∈L,ci∈C

(4)

(4)式保證業(yè)務(wù)連接ci分配的工作帶寬滿足原始帶寬需求。

0≤β1≤β2≤β3≤1

(5)

(5)式保證高等級(jí)業(yè)務(wù)優(yōu)先獲得較多的保護(hù)資源。

i≠i′,k≠k′

(6)

(6)式給出保護(hù)資源共享約束。

?l∈L

(7)

(7)式限定鏈路l上分配的帶寬資源量不超過(guò)鏈路容量。

3 仿真分析

仿真采用美國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)圖(增加了部分節(jié)點(diǎn)的度數(shù)，使最小節(jié)點(diǎn)度數(shù)不小于3)，如圖4所示，節(jié)點(diǎn)數(shù)|N|=24，鏈路數(shù)|L|=46。假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有完全的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力，每條鏈路的帶寬容量均為W個(gè)波長(zhǎng)(仿真中W=30,60,90,120,150,180分別代表6種不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬容量)，每條鏈路的長(zhǎng)度均設(shè)為1(跳)。網(wǎng)絡(luò)中采用靜態(tài)業(yè)務(wù)模型，任意節(jié)點(diǎn)對(duì)間的業(yè)務(wù)連接，其帶寬需求隨機(jī)產(chǎn)生(4個(gè)至8個(gè)波長(zhǎng)帶寬)，業(yè)務(wù)等級(jí)隨機(jī)設(shè)定且滿足緊急業(yè)務(wù)、高級(jí)業(yè)務(wù)、普通業(yè)務(wù)的數(shù)量比例為1∶3∶6，仿真結(jié)果對(duì)30組隨機(jī)業(yè)務(wù)模型取平均。對(duì)比算法采用DPP(2條保護(hù)通路均為專(zhuān)用保護(hù)，且?guī)捒山导?jí)配置)和SPP(2條保護(hù)通路均為共享保護(hù)，且?guī)捒山导?jí)配置)。根據(jù)文獻(xiàn)[5, 7]，設(shè)時(shí)間參數(shù)FT=10 ms，PT=0.5 ms，DT=1 ms，CT=5 ms。取恢復(fù)時(shí)間門(mén)限RT0=50 ms。

圖4 美國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 US national network

(8)

(9)

(10)

ART的仿真結(jié)果如圖5所示，RTA-HP的業(yè)務(wù)平均恢復(fù)時(shí)間介于DPP和SPP之間，DPP的恢復(fù)時(shí)間最短，而SPP的恢復(fù)時(shí)間最長(zhǎng)，甚至超過(guò)50 ms的預(yù)設(shè)門(mén)限。這是因?yàn)镾PP在業(yè)務(wù)切換前需要對(duì)保護(hù)通路上的OXC進(jìn)行配置，使業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，而DPP無(wú)需對(duì)OXC進(jìn)行臨時(shí)配置，因此，能夠獲得較快的業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間。RTA-HP在進(jìn)行保護(hù)資源配置時(shí)，引入了恢復(fù)時(shí)間約束，只有在滿足恢復(fù)時(shí)間門(mén)限的情況下，才采用共享配置，因此，能夠取得較短的業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間，且ART性能接近DPP。

圖5 不同保護(hù)方法的平均恢復(fù)時(shí)間Fig.5 Average recovery time for various protection methods

SRD的仿真結(jié)果如圖6所示，SPP的業(yè)務(wù)可恢復(fù)度最高，這是因?yàn)镾PP的目標(biāo)是促進(jìn)資源共享最大化，從而能夠獲得更多的保護(hù)帶寬資源。RTA-HP由于部分采用了共享保護(hù)配置，因而其SRD性能接近于SPP，并且在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源較多時(shí)，迅速接近甚至等于SPP，進(jìn)而獲得100%的業(yè)務(wù)可恢復(fù)度。而DPP采用專(zhuān)用的保護(hù)資源配置，資源耗費(fèi)較大，只有在網(wǎng)絡(luò)資源足夠豐富時(shí)，才能在SRD指標(biāo)上接近SPP和RTA-HP。

圖6 不同保護(hù)方法的業(yè)務(wù)恢復(fù)度Fig.6 Service recovery degree for various protection methods

圖7 不同保護(hù)方法的資源利用率Fig.7 Resource utilization ratio for various protection methods

RUR的仿真結(jié)果如圖7所示，3種配置方案的資源利用率均隨著鏈路帶寬容量的增加逐漸降低。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的可用資源越多，為保護(hù)通路預(yù)留的帶寬就越充足，從而使得RUR指標(biāo)降低。其中，SPP通過(guò)促進(jìn)保護(hù)資源的共享實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化，因此能夠獲得最優(yōu)的RUR性能。而RTA-HP的資源利用率介于DPP和SPP之間，這是因?yàn)镽TA-HP采用的是一種混合通路保護(hù)方法，保護(hù)資源的消耗量介于SPP和DPP之間，可以認(rèn)為這是在解決業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間問(wèn)題上的一種折中。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中不同等級(jí)的業(yè)務(wù)，RTA-HP的SRD性能指標(biāo)如圖8所示。仿真數(shù)據(jù)說(shuō)明，在保護(hù)資源的配置過(guò)程中，RTA-HP將優(yōu)先保證高等級(jí)業(yè)務(wù)的帶寬配置需求。并且，隨著網(wǎng)絡(luò)資源的增加，各等級(jí)業(yè)務(wù)的保護(hù)帶寬容量同時(shí)上升并迅速接近工作帶寬，進(jìn)而達(dá)到100%保護(hù)帶寬配置。

圖8 RTA-HP保護(hù)方法的業(yè)務(wù)恢復(fù)度Fig.8 Service recovery degree for RTA-HP protection method

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)的SPP與DPP抗毀方法在業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)資源利用率之間的矛盾，研究并提出一種恢復(fù)時(shí)間敏感的混合通路保護(hù)方法RTA-HP。該方法通過(guò)設(shè)置業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間約束，采用SPP與DPP相結(jié)合的保護(hù)資源混合配置方案，合理提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率和業(yè)務(wù)的可恢復(fù)度。通過(guò)與SPP及DPP的對(duì)比仿真發(fā)現(xiàn)，RTA-HP在保證業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間門(mén)限的基礎(chǔ)上，能夠在ART，RUR以及SRD性能上取得較好的折中。

[1] KATIYAR P, DWIVEDI R K, JAIN A K. Network Survivability in WDM[C]// International conference on Futuristic Trends on Computational Analysis and Knowledge Management. Noida, India :IEEE, 2015: 623-628.

[2] ZHENG Yanlei, HUANG Shanguo, ZHANG Xian, et al. Fault management: analysis of fault location algorithm in optical network[J]. The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications, 2009, 16(4): 23-28.

[3] HABIB M F, TORNATORE M, DIKBIYIK F, et al. Disaster survivability in optical communication networks[J]. Computer Communications, 2013, 36(6): 630-644.

[4] 梁俊, 沈建華. 一種基于區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)的光網(wǎng)絡(luò)共享通路保護(hù)算法[J]. 光通信研究，2013, 39(2): 19-21. LIANG Jun, SHEN Jianhua. An improved shared path protection algorithm supporting differentiated service levels in optical networks[J]. Study on Optical Communications, 2013, 39(2): 19-21.

[5] HONG K, KYUNG Y, NGUYEN Tri M, et al. A Provisioning Scheme for Guaranteeing Recovery Time in WDM Mesh Networks[C]// 7th International conference on Ubiquitous and Future Networks. Sapporo, Japan: IEEE, 2015: 585-587.

[6] BAO Ninghai, LI Lemin, LUO Hongbin, et al. On exploiting sharable resources with resource contention resolution for surviving double-link failures in optical mesh networks[J]. IEEE/OSA, Journal of Lightwave Technology, 2012, 30(17): 2788-2795.

[7] OUYANG Yong, ZENG Qingji. Connection provisioning with guaranteed recovery time in survivable WDM optical networks[J]. Springer, Photonic Network Communications, 2006, 12(3): 309-319.

[8] FAWAZ W, DAHEB B, AUDOUIN O, et al. Service Level Agreement and Provisioning in Optical Networks[J]. IEEE Communications Magazine, 2004, 42(1): 36-43.

[9] HUANG Sheng, MUKHERJEE Biswanath, MARTEL Charles U. Survivable Multipath Provisioning with Differential Delay Constraint in Telecom Mesh Networks[J]. IEEE/ACM, Transactions on Networking, 2011, 19(3): 657-669.

(編輯：魏琴芳)

s：The National Natural Science Foundation of China (61671092); The Fundamental Science and Frontier Technology Research Project of Chongqing (cstc2016jcyjA0083); The Chongqing City College Innovation Team (KJTD201312)

Recovery-time aware hybrid path protection algorithm in optical networks

BAO Ninghai, SU Guoqing, CHEN Jingbo
(Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, P.R. China)

For the requirement of surviving against double-link failures in WDM (wavelength division multiplexing) optical networks, we study and propose a recovery-time aware hybrid path protection algorithm. By introducing a constraint of service connection recovery time, as well as exploiting its characteristics of short service switching time of dedicated protection and high resource utilization ratio of shared protection, the proposed algorithm cooperates the dedicated path protection (DPP) and the shared path protection (SPP) to solve the conflict between the service switching time and the network resource utilization ratio, then, in accordance with the service level agreement (SLA), preferentially assigns protection resource for high-level services under a lack of network resource, so as to provide flexible recovery-degree-differentiated resource deployments for multi-level services. The simulation results indicate that, compared with the traditional DPP and SPP, the recovery-time aware hybrid path protection can meet the requirement of service recovery-time threshold, while achieving a good trade-off among average recovery-time, network resource utilization ratio, and service connection recovery degree.

wavelength division multiplexing (WDM); optical network; survivability; recovery-time aware; hybrid path protection

2016-12-11

2017-04-21 通訊作者：鮑寧海 baonh@cqupt.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金(61671092)；重慶市基礎(chǔ)科學(xué)與前沿技術(shù)研究項(xiàng)目(cstc2016jcyjA0083)；重慶市高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(KJTD201312)

10.3979/j.issn.1673-825X.2017.03.005

TN929.11

A

1673-825X(2017)03-0313-07

鮑寧海(1973-)，男，浙江寧波人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)閷拵ㄐ啪W(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)生存性技術(shù)等。E-mail: baonh@cqupt.edu.cn。

蘇國(guó)慶(1991-)，男，安徽六安人，碩士生，主要研究方向?yàn)楣饩W(wǎng)絡(luò)生存性。

陳靜波(1992-)，男，浙江麗水人，碩士生，主要研究方向?yàn)楣饩W(wǎng)絡(luò)生存性。