采用循环深度优先遍历的最长路预置保护p圈生成方法
【专利摘要】本发明提供一种采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法，是先模拟出通信网络的拓扑图，在拓扑图中求给定两个相邻节点，如节点s和节点t间的最长路径r；在最长路径r上添加所述节点s和节点t间的直连边e，得到一条最长圈，即为所求的预置保护P圈。本发明首次将近似hamiton回路的简化方法应用于P圈搜索，得到了最长路径问题的多项式复杂度，提高了效率，可应用于大规模通信网络。
【专利说明】采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计算机及通信领域，具体涉及一种采用最长路预置保护P圈生成方法的光通信网络的链路故障保护。
【背景技术】
[0002]现有传输网的保护技术主要是采用冗余配置的方法进行，如1+1保护、1:N共享保护，这些技术的保护对象是业务通道，故是采用基于通道的容余配置，当网络中的业务数较多时，保护需要配置的预置容量将与通道数成正比，可能会造成保护效率的下降，增加业务阻塞的概率。
[0003]为了避免上述传统保护方式的资源浪费问题，提高保护效率，一种新的保护方式P圈保护近年来在理论上已经取得了长足发展。P圈保护方案是思想是采用一个预置保护环，在环上或者垮环的业务通道都能得到保护，保护对象不是单个业务通道，而是环上链路和弦，而环或弦上链路可以承载多业务通道，从而使得保护预置容量与系统的物理带宽有关，减小了保护资源配置数量，提升了保护效率。
[0004]P圈保护分为P圈生成与P圈配置两部分，在P圈生成的方案中，一般作法是采用哈密顿回路(hamiton)法，哈密顿回路的寻找方法是一个NPC难题，方法很多，现有的搜索方法要么采用穷举法，不但复杂度太大，而且时间成本高；要么只能适用于某一类特殊结构的网络图，如要求全连通图，从而大大限制了其应用范围，因此迄今为止尚没有一个理想的解决方案。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提出一种基于光网络的采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法，适用于绝大多数实际通信网络结构，其搜索复杂度低并且效率高，为通信网络引入新P圈保护作技术上的理论突破。
[0006]本发明提供的一种采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法，其改进之处在于，所述方法是先根据通信网络拓扑结构，模拟出图G，求取图G中给定的两个相邻节点，如节点s、t间的最长路径r ;在最长路径r上添加所述节点S、节点t间的直连边e，得到一条最长圈，即为所求的预置保护P圈。
[0007]其中，求节点s和节点t间的最长路径的步骤如下:
[0008]2-1)不考虑边s — t，以节点s为根进行深度优先遍历，求得节点s和节点t间的一条主路径r ；
[0009]2-2)依次忽略主路径r中的每条边及除了该边节点以外的其它节点，以该边开始节点为根进行递归深度优先遍历，求得每条边的一条替换路径，并记该边为替换路径的忽略边，一起存入路径集Q ;
[0010]2-3)在路径集Q中，依次取出最长路径r'，并删除路径集Q中对应的r'，并且调整主路径；[0011]2-4)调整完成后新的主路径r即为相邻节点S和t的间的最长路径；
[0012]其中，步骤2-2)所述递归深度优先遍历是一个递归循环过程，其步骤如下:
[0013]3-1)即在每一个深度优先遍历过程中，得到一条替换路径r''，
[0014]3-2)以该替换路径r''作为新的主路径r，重新进行深度优先遍历，进入下一个递归循环。
[0015]其中，步骤2-4)调整主路径是指在主路径r中将所述路径r'对应的忽略边替换为路径r,。
[0016]与现有技术比，本发明的有益效果为:
[0017]本发明只需要网络拓扑图是连通图，并且节点度数大于1，不要求网络拓扑为完全图或具有哈密顿性质，因此适用于绝大多数的通信网络，大大扩展了其应用范围。
[0018]本发明的最长路径寻找是一种简化方法，在绝大多数网络中所搜路径等于其最长路径，其搜索步骤的时间复杂度是多项式级，处于较低水平，大大节省了搜索时间，因此具有很高的实用性，可以适用于大规模网络(100节点以上)。
[0019]本发明为任意的连通图网络配置最佳保护P圈带来了理论技术上的突破，其所找P圈经过了最多的节点数，可以最大限度地对每条链路进行保护；对于特殊的哈密顿图网络，在绝大多数情况下，本发明所找的P圈就是其哈密顿回路。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明提供的为一个9节点的通信网络拓扑，本发明以链路SDH3 — SDH5作第一次深度优先遍历的结果，图中SDHl?SDH8表示节点。
[0021]图2为本发明提供的经过多次循环深度优先遍历后，所找的边SDH3 — SDHl的替
换路径。
[0022]图3为本发明提供的所求得最终的预置保护P圈。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0024]本实施例提出一种采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法，根据生成的网络拓扑，先求取相邻节点s与节点t间的最长路径，然后该最长路径与两节点的直接边共同构成一个新的预置保护P圈。其中，最长路径的求法如下:
[0025]I)设节点s和节点t间的初始主路径r为s — t ;
[0026]2)针对主路径r，定义新的路径集为Q ；
[0027]3)找出主路径r中未遍历的一条边e,记其始末节点为U，V,否则转步骤7)；
[0028]4)在主路径r中找出除了节点u, V以外余下的节点，记为节点集C ；
[0029]5)在图G中忽略所述边e与节点集C，以节点u为根进行深度优先遍历，找出节点U，V之间的一条新路径r'，如果r'为空，转步骤3)，否则转步骤6);
[0030]6)以所述路径r'作为新的主路径r，以新相邻节点U，V作为新始末节点s，t，返回步骤2)，进行递归循环，循环结束后(步骤10结束)，得到节点u，v间最长路径r'，存入路径集Q，并转步骤3)；
[0031]7)在路径集Q中，以路径长度为依据，将路径从大到小进行排序；[0032]本实施例的路径长度是指广义上的长度，如路径跳数、成本、实际长度或其它权重等都叫路径长度；而不指狭义的长度，仅仅指实际路径长度。
[0033]8)判断路径集Q是否为空，如果是，转步骤10)，如果不是，则取出路径集Q中最长路径记为r'，记其对应的排除边为e，在Q中删除路径r'，转步骤9);
[0034]9)判断所述路径r'中是否包含主路径r中的节点，如果不是，则调整主路径r，将其中边e替换为路径r'，转步骤8)，如果是，直接转步骤8);
[0035]10)所求新的主路径r记为相邻节点s和t的间的最长路径。
[0036]具体的，本实施例以一个9节点的通信网络图为例说明，如图1所示，本实施例以节点SDH3、SDH5作为相邻节点寻找该网络拓扑的预置保护P圈。
[0037]该方法如下:
[0038]I)假设节点SDH3、SDH5间的最长路径r的寻找已经进行了第一次深度优先遍历，求得的初始主路径如图1中实线所不，为3 — I — O — 2 — 6 — 5(以图中节点名称最后一位数字代替节点，后面步骤类似);
[0039]2)针对上述主路径，定义第一次递归循环路径集Q，(注每次递归都定义新的路径集Q)；
[0040]3)初始主路径的边均未遍历，找出其中未遍历的一条边e，本实施例以边3 — I为例说明，其始末节点为3和I ;
[0041]4)在主路径3 — I — O — 2 — 6 — 5中找出除节点3和I以外的节点，存入节点集 C，即 C={0、2、6、5}；
[0042]5)在图G中忽略所述边e与节点集C，以节点3为根进行深度优先遍历，寻找节点3，I之间的一条替换路径r '，路径r'为3 — 7 — 8 — 4 — I,如图2中点线所不；
[0043]6)以路径r'为3 — 7 — 8 — 4 — I作为新的主路径，返回步骤2)进行递归循环，这时定义第二次递归路径集V，依次类推，当循环结束后(步骤10结束)，得到节点3，I间最长路径3 — 7 — 8 — 4 — I存入路径集Q，转入步骤3)进行主路径的下一个边的遍历；
[0044]7)在路径集Q中，以路径长度为依据，将路径从大到小进行排序，本实施例中，最后一次递归循环结束后，Q= {3 — 7 — 8 — 4— I (忽略边3— 1)、6 — 8 — 4 — 5 (忽略边6 — 5) }；
[0045]8)路径集Q非空，取出路径集Q中最长路径记为^为3 — 7 — 8 — 4 — 1，对应的忽略边为3 — 1，在Q中删除路径^，转步骤9)；
[0046]9)判断所述路径r'中是否包含主路径r中的节点(始末节点除外)，本实施例路径r'不包含主路径3—I — O — 2 — 6 — 5的节点，则用3 — 7 — 8 — 4—I替换3—1，形成新王路径r={3 — 7 — 8 — 4 — I — O — 2 — 6 — 5},转步骤8)；
[0047]转入后，进行步骤8)和步骤9)的循环，但路径集Q中路径6 — 8 — 4 — 5包含主路径中的节点，所以删除此路径，此时Q为空集，进入步骤10)；
[0048]10)所求新的主路径r= {3 — 7 — 8 — 4— I — O — 2 — 6 — 5}记为相邻节点3和5的间的最长路径。最长路径r上添加所述节点3、5间的直连边3 — 5，得到一条最长圈，如图3中实线所示。该回路同时也是该9节点网络的一条哈密顿回路。
[0049]本发明P圈保护方法的特点在于，本发明是完全依据网络物理拓扑，用改进的最长路径法一次性找出一个经过大多数节点的回路作为最终P圈，将复杂度降低，从而提高了整体的效率，并且适用于大规模网络。另外，本发明只是P圈生成方法，不包括P圈配置，也不涉及具体业务，是与业务和网络类型无关的普适方法，具有很强的适用性。
[0050]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种采用循环深度优先遍历的最长路预置保护P圈生成方法，其特征在于，所述方法是先根据通信网络拓扑结构，模拟出图G，求取图G中给定的两个相邻节点，如节点s、t间的最长路径r ;在最长路径r上添加所述节点S、节点t间的直连边e，得到一条最长圈，即为所求的预置保护P圈。
2.如权利要求1所述的最长路预置保护P圈生成方法，其特征在于，求节点s和节点t间的最长路径的步骤如下: 2-1)不考虑边s — t，以节点s为根进行深度优先遍历，求得节点s和节点t间的一条主路径r ; 2-2)依次忽略主路径r中的每条边及除了该边节点以外的其它节点，以该边开始节点为根进行递归深度优先遍历，求得每条边的一条替换路径，并记该边为替换路径的忽略边，一起存入路径集Q ； 2-3)在路径集Q中，依次取出最长路径r'，并删除路径集Q中对应的r'，并且调整主路径； 2-4)调整完成后新的主路径r即为相邻节点s和t的间的最长路径。
3.如权利要求2所述的最长路预置保护P圈生成方法，其特征在于，步骤2-2)所述递归深度优先遍历是一个递归循环过程，其步骤如下: 3-1)即在每一个深度优先遍历过程中，得到一条替换路径r'，， 3-2)以该替换路径r'，作为新的主路径r，重新进行深度优先遍历，进入下一个递归循环。
4.如权利要求2所述的最长路预置保护P圈生成方法，其特征在于，步骤2-4)调整主路径是指在主路径r中将所述路径r’对应的忽略边替换为路径r’。
【文档编号】H04L12/707GK103428087SQ201310215583
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】卢利锋, 周静, 丁慧霞, 滕玲, 刘革 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 四川省电力公司