摘要：本文研究了网状WDM网中基于共享通路保护的双链路失效保护方案，提出一种双链路失效的共享保护算法DLF-SPP，该算法根据网络状态的不同，调整链路代价，为每条业务请求选择一条最小代价的工作通路和两条最小代价且SRLG分离的保护通路。仿真表明，该算法不仅能完全保护双链路失效，而且能使业务更加均衡，资源利用率更少，阻塞率更低。

　　关键词：WDM光网络 双链路失效 共享通路保护

　　Abstract:In this paper,The protection design for double-link failures based on shared-path protection in wavelength division multiplexing (WDM)mesh network in studied,We propose a shared-path protection of double-link failures algorithm called DLF-SPP.Which according to the network state and dynamically adjust the link-cost.It searches a minimum cost primary path and two minimum cost and SRLG-disjoint backup paths for each connection request.The simulations show that DLF-SPP not only can completely protect double-link failures,But also can make the connection more balance,less resource utilization and less block ratio.

　　Keyword: WDM mesh network Double-Link failures Shared-Path protection 引言 波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术，在宽带需求迅速增长的今天，是解决带宽问题的最佳可行方案之一。随着WDM技术的发展，单播道的传输速率越来越高，单纤复用信道的数目越来越多，网络的容量也越来越大，因此，在WDM光网络中，光纤链路的失效将会导致大量业务的中断，显然研究WDM光网络的生存性具有重要的意义。在WDM光网络生存性的设计中，包括保护和恢复两种机制【1，2】，保护机制为每个光路请求建立两条“物理分离”的路径，即工作路径和保护路径，一但工作路径出现故障，业务立即倒换到保护路径上，IETF对此提出了共享风险链路组(Shared Risk Link Groups)SRLG概念;恢复机制在工作路径失效时，在网络中动态寻找可用资源恢复链接。

　　本文主要是针对保护机制进行研究，文献【3—5】研究了在单链路失效情况下的保护。单链路失效也是目前研究最多的，但是随着网络规模的不断扩大，网络结构的不断复杂，各种失效风险发生的可能性都大大增加，发生双链路失效的可能性已经不能忽视，同时，很多新业务需要非常可靠的传输，并且客户愿意为所受到的高质量的服务支付更多的费用，因此，双链路失效已经成为必须考虑的因素。文献【6】研究了双链路失效问题的SPP方案，但是只为每个业务的工作路径配两条保护路径，没有考虑到SRLG的限制;文献【7】采用了“剪裁相继最短路”法计算工作通路和两条保护通路，但是没有采用动态链路代价函数对网络代价进行调整;文献【8】在双链路失效问题中考虑了SRLG限制和动态代价函数调整方案，但是动态代价函数没有考虑到路由跳数对选路的影响。

　　在此基础上，本文提出了一种使负载更加均衡的共享通路双链路保护(Double-link failures Shared Path Protection)DLF-SPP算法。它的基本思想是通过动态链路代价函数对网络状态进行调整，为每个业务请求的工作路由寻找两条保护路由，三条路由之间满足两两SRLG分离。

　　2.网络模型

　　假设网络物理拓扑G=(N,L,W)，N为节点集，L为链路集，W为每根光纤上的波长集，每条链路为一根双向光纤，节点数，链路数和波长数分别用∣N∣,∣L∣,∣W∣表示。假定每个业务请求(s,d,b)动态到达，s,d分别为源，宿节点，b为业务请求带宽。

　　需要用到的符号定义为：l为一根双向光纤链路(l∈L),cl是链路l的基本代价，由物理长度等因素决定，c1l,c2l和c3l是链路l的动态代价函数，由cl和当前网络状态决定。fl,rl和wl分别为链路l上的剩余波长，预留波长和工作波长，其中预留波长只能被保护通路使用而工作波长只能被工作通路使用。Wpn为业务请求n的工作通路，bp1n和bp2n为业务请求n的第一条保护通路和第二条保护通路，需要满足Wpn，bp1n和bp2n之间相互链路分离。Vel,

　　Vtl分别为工作通路经过链路e和t且相应的保护通路经过链路l的业务请求集合，FRl,SRl,RFRl,RSRl为链路l上预留保护带宽的临时记录。

　　预留波长资源分配为：

　　FRl=max{∣Vel∣} (e∈L,e≠l) (RFRl=Vel)

　　SRl=max{∣vtl-vtl∩RFRl∣} (t∈L,t≠l) (RSRl=vtl-vtl∩RFRl)

　　从上面的预留波长资源分配可以看出，需要预留的波长数应大于等于FRl+SRl,只有这样才能在最恶劣的情况下任意链路e和t失效时提供有效保护。

　　3.链路代价函数

　　在对业务请求寻径过程中，为了合理利用波长带宽，提高网络资源的共享度，对链路代价进行了动态调整，在用最短路径法建立工作路径过程中，需要重新分配工作波长带宽，因此要考虑网络负载的平衡，这样就不会因为单纯考虑最短路径而使其中的一些链路波长资源很快耗尽，从而后续业务可选择路由的链路就比较多，业务的阻塞率就会降低，用公式(1)对链路代价进行调整，求Wpn。

　　其中fl起到调节负载均衡的作用，当λ不变时，剩余波长λ越大，c1l就越小，当c1l越小时，此链路被选中的可能性就会大大增加，通过这样的调节，占用的工作资源就会更加均衡的分布到网络中，从而降低了阻塞率。λ是一个经验值，它对路由跳数起到调节作用，当λ设置的相对较大时，跳数就占了绝对优势，这样工作路由选路时所经过的条数就会减少，发生故障的几率就会减小，通过对λ的调整，使得网络负载更加的均衡，从而提高了资源利用率，本文的λ和下文中的μ在0～1之间选取。

找到工作通路后，在计算第一条保护通路前，需要通过公式(2)调整所有的链路代价，在计算第二条保护通路前，需要通过公式(3)调整所有的链路代价。

　　当fl+rl< FRl+SRl时，说明保护链路已经没有足够的备用资源，因此链路代价为+∞，当 rl≥FRl+SRl时，说明存在足够的备用资源，这时需要链路代价最小以保证此链路被选中的几率加大，因此分母用最大值∣W∣，μ和λ一样是对路由跳数的调整。

　　4.算法步骤

　　双链路失效的DLF-SPP算法步骤如下：

　　·步骤(1) 等待业务请求到达，若无业务请求到达，更新网络状态，继续等待，若有业务请求到达，则执行步骤(2)。

　　·步骤(2) 根据公式(1)调整链路代价，用Dijkstra算法在网络拓扑图上为业务请求寻找一条工作路由Wpn。若没有找到，转步骤(6)，否则转步骤(3)。

　　·步骤(3) 根据公式(2)调整链路代价，用Dijkstra算法在网络拓扑图上为业务请求寻找一条SRLG分离的保护路由bp1n，若没有找到，转步骤(6)，否则转步骤(4)。

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