灵活栅格光网络的栅格能力信息通知、路由方法及装置

摘要

一种灵活栅格光网络的栅格能力信息通知、路由方法及装置，该栅格能力信息通知方法包括：获取对象的栅格能力信息，所述栅格能力信息包括以下信息中的部分或全部：栅格类型、信道间隔、中心频率调谐粒度、支持的最小频隙宽度及支持的最大频隙宽度信息；对所述栅格能力信息编码；将编码后的所述栅格能力信息携带在报文中发送。该路由方法包括：确定网络中各节点之间的链路的栅格能力；根据业务频隙需求，排除不满足栅格能力约束条件的链路；基于满足栅格能力约束条件的链路进行路由选择。本发明还提供了相应的装置。本发明可以将节点的栅格能力信息通知到其他节点，从而在路由过程中考虑了栅格能力约束，可以增加建路成功率。

说明书

技术领域

本发明涉及波长交换光网络(Wavelength Switched Optical Network， WSON)技术领域，更具体的说，涉及灵活栅格光网络(Flexible-Grid Optical  Network)中的信息发送，及路由和频谱资源分配(Routing and Spectrum  Assignment，RSA)。

背景技术

网络流量的快速增长和用户带宽需求的不断提升，促使传送网技术不断 向前发展，通过使用新的调制方式和编码技术，使得超高速传输(400G、1T 等)成为可能。然而，在当前的DWDM网络中，光通道的通路间隔(Channel  Spacing)受ITU-T G.694栅格(DWDM Grids)规范限制(ITU-T规定四种 Grids：12.5GHz、25GHz、50GHz和100GHz)，不能满足超高速传输对频谱 宽度的需求，因此，迫切需要一种新的技术来打破传统DWDM网络的固定 栅格限制。灵活栅格网络技术正是在这种背景下产生并且发展的。其基本思 想是，通过引入支持灵活栅格技术的光器件和交换单元如滤波器和波长选择 开关(Wavelength Selective Switch，WSS)等，使得光网络具备中心频率(Center  Frequency)和频隙宽度(Slot Width)可调谐能力，实现灵活频谱资源提供以 适应超高速传输的需求。

尽管灵活栅格技术能够根据用户的需求灵活地分配不同粒度的光层资 源，实现光层按需提供。但是，随着灵活性提高，灵活栅格技术也将面对比 传统DWDM网络更复杂的应用场景，由此带来许多不可忽视的新问题，其 中关键的一点是路由和频谱资源分配问题。

目前灵活栅格光网络的RSA问题主要在频谱一致性和连续性约束下考 虑，相应研究在学术和标准领域取得一定进展。然而，本发明的发明人经研 究发现，若在灵活栅格光网络中实现快速业务提供，RSA仅考虑频谱资源一 致性和连续性约束是远远不够的，网络中的节点设备和收发单元也是重要的 制约因素。例如，根据组成设备的类型，网络中的各节点端口的栅格类型、 频隙宽度调节范围(Slot Width Range，SWR)和调节粒度(Slot Width  Granularity，SWG)可能不同，而ITU-T对此并没有一致性的规定，只要满 足G.694.1规范的子集即可，因此，即使当前路径上存在满足一致性和连续 性约束的频谱资源，也很可能受到节点端口栅格能力的限制，无法成功建路。

当前灵活栅格光网络相关的文献中，并没有考虑上述节点端口栅格能力 约束下的RSA问题，此外，当前协议也未提供相应对象以描述栅格能力信息， 从而无法保证灵活栅格光网络建路成功率，导致业务承载能力下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于灵活栅格光网络的节点中的 栅格能力信息通知方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种栅格能力信息通知方法，应 用于灵活栅格光网络的节点中，该通知方法包括：

获取对象的栅格能力信息，所述栅格能力信息包括以下信息中的部分或 全部：栅格类型、信道间隔、中心频率调谐粒度、支持的最小频隙宽度及支 持的最大频隙宽度信息；

对所述栅格能力信息编码；

将编码后的所述栅格能力信息携带在报文中发送。

进一步地，

所述对象包括节点端口和链路中的一种或多种。

进一步地，

所述对所述栅格能力信息编码后，包括：

栅格类型标识字段，不同取值表示不同的栅格类型；

信道间隔/中心频率调谐粒度字段，不同取值来表示不同的信道间隔/中心 频率调谐粒度，其中，对于固定栅格类型，该字段指信道间隔，对灵活栅格 类型，该字段指中心频率调谐粒度；

最小频隙宽度字段，每一取值对应一个最小频隙宽度；

最大频隙宽度字段，每一取值对应一个最大频隙宽度。

进一步地，

所述对所述栅格能力信息编码，包括：

如获取的栅格类型是只具备固定栅格能力的栅格类型时，将支持的最小 频隙宽度和支持的最大频隙宽度信息置为0。

进一步地，

所述将编码后的所述栅格能力信息携带在报文中发送，包括：

将所述栅格能力信息编码后携带在报文中，作为静态信息以路由洪泛的 方式在所述灵活栅格光网络中发送；或者

将所述栅格能力信息编码后携带在报文中，直接发送给灵活栅格光网络 中的路由计算单元。

进一步地，

所述栅格能力信息包括节点端口的栅格能力信息，将编码后的节点端口 的栅格能力信息携带在报文中，包括：

将节点端口的栅格能力信息写入报文中的端口标签约束子TLV，该子 TLV中使用一新增的约束类型来表示其中的约束为节点端口栅格能力约束。

进一步地，

所述获取对象的栅格能力信息，包括：获取该节点的各个出端口和入端 口的栅格能力信息，或者，获取该节点的各个出端口、入端口和内部端口的 栅格能力信息。

进一步地，

所述对所述栅格能力信息编码，包括：

如获取的节点端口对各种栅格类型、信道间隔/中心频率调谐粒度和频隙 宽度都支持，编码时，将栅格类型标识置为“任意”类型，将信道间隔/中心 频率调谐粒度字段、最小频隙宽度字段及最大频隙宽度字段均置为0。

相应地，本发明还提供了一种栅格能力信息通知装置，应用于灵活栅格 光网络的节点中，该通知装置包括：

获取单元，用于获取对象的栅格能力信息，所述栅格能力信息包括以下 信息中的部分或全部：栅格类型、信道间隔、中心频率调谐粒度、支持的最 小频隙宽度及支持的最大频隙宽度信息，所述对象包括节点端口和链路中的 一种或多种；

编码单元，用于对所述栅格能力信息编码；

发送单元，用于将编码后的所述栅格能力信息携带在报文中发送。

进一步地，

所述编码单元对所述栅格能力信息编码后，包括：

栅格类型标识字段，不同取值表示不同的栅格类型；

信道间隔/中心频率调谐粒度字段，不同取值来表示不同的信道间隔/中心 频率调谐粒度，其中，对于固定栅格类型，该字段指信道间隔，对灵活栅格 类型，该字段指中心频率调谐粒度；

最小频隙宽度字段，每一取值对应一个最小频隙宽度；

最大频隙宽度字段，每一取值对应一个最大频隙宽度。

进一步地，

所述发送单元对编码后的所述栅格能力信息携带在报文中发送，包括：

将所述栅格能力信息编码后携带在报文中，作为静态信息以路由洪泛的 方式在所述灵活栅格光网络中发送；或者

将所述栅格能力信息编码后携带在报文中，直接发送给灵活栅格光网络 中的路由计算单元。

进一步地，

所述栅格能力信息为节点端口的栅格能力信息，所述将所述栅格能力信 息编码后携带在报文中，包括：

将节点端口的栅格能力信息写入报文中的端口标签约束子TLV，该子 TLV中使用一新增的约束类型来表示其中的约束为节点端口栅格能力约束。

进一步地，

所述获取单元获取对象的栅格能力信息，包括：获取该节点的各个出端 口和入端口的栅格能力信息，或者，获取该节点的各个出端口、入端口和内 部端口的栅格能力信息。

进一步地，

所述编码单元对所述栅格能力信息编码，包括：

如获取的节点端口对各种栅格类型、信道间隔/中心频率调谐粒度和频隙 宽度都支持，编码时，将栅格类型标识置为“任意”类型，将频率调节粒度 字段、最小频隙宽度字段及最大频隙宽度字段均置为0。

上述方案能够将一个节点的栅格能力信息通知到其他节点，为在路由和 频谱资源分配中使用栅格能力约束的提供了基础。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种灵活栅格光网络中的路由方法 及装置，以提高灵活栅格光网络的建路成功率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种灵活栅格光网络中的路由方 法，包括：

确定网络中各节点之间的链路的栅格能力；

根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路；

基于余下的满足条件的链路进行路由选择。

进一步地，

所述确定网络中各节点之间的链路的栅格能力，包括：

根据各节点发送的相关链路的栅格能力信息，确定网络中各节点之间的 链路的栅格能力；或者

根据各节点发送的相关链路的出端口和入端口的栅格能力信息，确定相 应链路的栅格能力。

进一步地，

所述根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路，包括：

根据业务对频隙宽度的需求，排除最大频隙宽度小于业务需求的频隙宽 度和/或最小频隙宽度大于业务需求的频隙宽度的链路。

进一步地，

所述基于余下的满足条件的链路进行路由选择之后，还包括：

检验该路由所经的上路端口、下路端口及各节点中的内部端口能否满足 业务频隙需求，如果满足，路由选择成功，结束；如果不满足，重新选择路 由或返回失败。

相应地，本发明还提供了一种灵活栅格光网络中的路由装置，包括：

确定单元，用于确定网络中各节点之间的链路的栅格能力；

排除单元，用于根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路；

路由单元，用于基于余下的满足条件的链路进行路由选择。

进一步地，

所述确定单元确定网络中各节点之间的链路的栅格能力，包括：

根据各节点发送的相关链路的栅格能力信息，确定网络中各节点之间的 链路的栅格能力；或者

根据各节点发送的相关链路的出端口和入端口的栅格能力信息，确定相 应链路的栅格能力。

进一步地，

所述排除单元根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路，包括：

根据业务对频隙宽度的需求，排除最大频隙宽度小于业务需求的频隙宽 度和/或最小频隙宽度大于业务需求的频隙宽度的链路。

进一步地，

还包括：检测单元，用于检验所述路由单元选择的路由所经的上路端口、 下路端口及各节点中的内部端口能否满足业务频隙需求，如果满足，路由选 择成功，如果不满足，通知所述路由单元重新选择路由或返回失败。

上述方案在路由过程中考虑了栅格能力约束，可以增加建路成功率，提 升业务承载能力。

附图说明

图1是本发明实施例一栅格能力信息通知方法流程图；

图2是本发明实施例一栅格能力信息编码格式的示意图；

图3是本发明实施例一节点端口栅格能力约束编码格式的示意图；

图4是本发明实施例一栅格能力信息通知装置的结构示意图；

图5是本发明实施例二考虑栅格能力约束的路由方法的流程图；

图6是本发明实施例二考虑栅格能力约束的路由装置的结构示意图；

图7是本发明应用示例的实验网络拓扑结构图；

图8是图7中的节点的结构示意图；

图9是图7中实验网络节点的配置图；

图10是图7中实验网络A-E1节点端口栅格能力信息编码的示意图；

图11是图7中实验网络A-E2节点端口栅格能力信息编码的示意图；

图12是图7中实验网络B-E2节点端口栅格能力信息编码的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图 对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申 请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

本实施例提供一种应用于灵活栅格光网络的节点中的栅格能力信息通知 方法及相应的装置，如图1所示，该栅格能力信息通知方法包括：

步骤110，获取对象的栅格能力信息；

上述对象可以是节点端口和链路中的一种或多种。

上述栅格能力信息包括以下信息中的部分或全部：

栅格类型，如可以是密集波分复用(DWDM)、粗波分复用(CWDM)和灵 活DWDM，其中DWDM和CWDM是固定栅格类型，Flexible DWDM是灵 活栅格类型；

信道间隔/中心频率调谐粒度，对于固定栅格类型，指信道间隔，对灵活 栅格类型，指中心频率调谐粒度；及

最小频隙宽度及最大频隙宽度，即对象支持的最小频隙宽度和支持的最 大频隙宽度。

本步骤中获取的栅格能力信息，可以包括：该节点的各个出端口和入端 口的栅格能力信息，或者，该节点的各个出端口、入端口和内部端口的栅格 能力信息。

步骤120，对所述栅格能力信息编码；

图2所示是本实施例使用的栅格能力信息编码格式，包括栅格类型标识、 信道间隔/中心频率调谐粒度、最小频隙宽度和最大频隙宽度等字段，其中：

栅格类型标识字段，用Grid表示，不同取值(Value)表示不同的栅格类 型，如DWDM、CWDM和Flexible DWDM，分别用取值1、2、3来表示；4 表示类型为Any，即支持任何栅格类型；Reserved是保留值。

信道间隔/中心频率调谐粒度字段，用C.S.表示，不同取值来表示不同的 信道间隔/中心频率调谐粒度，对传统的DWDM或CWDM网络，C.S.标识信 道间隔；在灵活栅格光网络中，C.S.标识信道中心频率调节粒度。频隙宽度 调节粒度SWG＝2×C.S.。图中值1、2、3、4、5分别表示信道间隔/中心频 率调谐粒度为100、50、25、12.5、6.25，单位是GHz。

最小频隙宽度字段和最大频隙宽度字段，用Min-Width和Max-Width表 示，每一取值对应一个实际的频隙宽度。在一个示例中，其取值(未示出) 乘以12.5GHz，即为实际的最小频隙宽度和最大频隙宽度，如最小频隙宽度 为50GHz时，Min-Width字段的值取为4，最大频隙宽度为200GHz时， Max-Width的值取为16。在固定栅格网络中，节点端口支持的频隙宽度不可 调节，恒等于信道间隔，因此，Min-Width和Max-Width字段没有实际意义， 可以置0。

按以上编码，具备灵活栅格能力时(Grid＝3)，频隙宽度可在 [12.5GHz·Min-Width，12.5GHz·Max-Width]范围内，以2·C.S.为粒度进行频隙 宽度调节。

有一些交换设备比较特殊，如光分束器(Split)，其上的入端口没有栅 格能力约束，该入端口和出端口(如WSS器件)组成的单向链路的栅格能力 由该出端口的栅格能力决定。此时认为该节点端口对三种栅格类型(ITU-T DWDM，ITU-T CWDM和Flexible DWDM)、各种信道间隔/中心频率调谐粒 度和频隙宽度都支持，在此种情况下，在编码时，将中心频率调谐粒度(C.S.)、 支持的最小频隙宽度(MinWidth)及支持的最大频隙宽度(MaxWidth)置0。

步骤130，将编码后的栅格能力信息携带在报文中发送。

例如，对节点端口的栅格能力信息编码，编码后的信息可以携带在端口 标签约束子TLV对象(Port Label Restriction sub-TLV)中，如图3所示。该 Port Label Restriction sub-TLV中，RetType字段表示约束类型，新增一个约束 类型RstType＝5来表示栅格能力约束；交换矩阵标识(MatrixID)字段用于标 识节点端口所属的交换单元，当节点端口不与交换单元关联时，MatrixID可 以设置为0xff。

将栅格能力信息携带在报文中发送，可以是：

将栅格能力信息编码后携带在报文中，作为静态信息以路由洪泛的方式 在所述灵活栅格光网络中发送；或者

将栅格能力信息编码后携带在报文中，直接发送给灵活栅格光网络中的 路由计算单元(Path Computation Element，PCE)。

以上是以节点端口的栅格能力信息为例，设备的栅格能力信息编码可以 包括设备上的各个节点端口的栅格能力信息编码。链路的栅格能力信息编码 可以写入相应的扩展对象中。

相应地，本实施例的栅格能力信息通知装置如图4所示，包括：

获取单元10，用于获取对象的栅格能力信息。

编码单元11，用于对所述栅格能力信息编码；

发送单元12，用于将编码后的栅格能力信息携带在报文中发送。

各单元的功能的详细说明参照上文相应步骤，这里不再重复。

实施例二

本实施例提供一种灵活栅格光网络中的路由方法，该路由方法可以用于 路由和频谱资源分配(RSA)过程中，在路由选择时考虑栅格能力约束，如 图5所示，该路由方法包括：

步骤210，确定网络中各节点之间的链路的栅格能力；

相对于不同的栅格能力信息通知方式，本步骤可以有以下两种方式：

如果各节点发送的栅格能力信息包括相关链路的栅格能力信息，则根据 各节点发送的相关链路的栅格能力信息，确定网络中各节点之间的链路的栅 格能力；或者

如果各节点发送的栅格能力信息不包括相关链路的栅格能力信息，而是 节点端口的栅格能力信息，则某一个链路的栅格能力信息可以根据该链路的 出端口和入端口的栅格能力信息确定。

步骤220，根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路；

业务频隙需求可以包括频隙宽度的需求，本步骤可以根据业务对频隙宽 度的要求，排除最大频隙宽度小于业务需求的频隙宽度和/或最小频隙宽度大 于业务需求的频隙宽度的链路。

假设一个业务的频隙宽度需求为(12.5·m)GHz，对于有效链路集合中的每 一条链路，检查其能够支持的最大频隙宽度是否能满足该需求，即 MaxWidth≥m；若能，在有效链路集合保留此链路；若不能，则在有效链路集 合中排除此链路。

步骤230，基于余下的满足条件的链路进行路由选择。

在此过程中，可以考虑链路的信道间隔/中心频率调谐粒度，以优化路由 选择。如业务频隙需求为87.5Ghz，则路由中优先选择SWG＝12.5GHz的链路； 若选择SWG＝25GHz的链路，则实际分配频隙宽度为100GHz，造成频谱资 源浪费。

通过以上步骤，已排除了不满足业务频隙需求的链路，此处的路由选择 已经考虑了栅格能力约束，因而可以增加建路成功率，提升业务承载能力。

可选地，如果节点交换结构复杂，且是有阻交换，需要检查内部的上、 下路端口的栅格能力。为进一步提高建路成功率，可以在选择路由后执行步 骤240的校验。

步骤240，检验路由所经的上路端口、下路端口及各节点中的内部端口 能否满足业务频隙需求，如果满足，路由选择成功，结束；如果不满足，重 新选择路由或返回失败。

相应地，本实施例提供灵活栅格光网络中的路由装置如图6所示，包括：

确定单元21，用于确定网络中各节点之间的链路的栅格能力；

排除单元22，用于根据业务频隙需求，排除不满足条件的链路；

路由单元23，用于基于余下的满足条件的链路进行路由选择；

检验单元24，用于检验路由所经的交换设备中的上、下路端口能否满足 业务频隙需求，如果满足，路由选择成功，结束；如果不满足，重新选择路 由或返回失败。

各单元的功能的详细说明参照上文相应步骤，这里不再重复。

下面结合一个应用示例对本发明的技术方案进行详细描述。

本应用示例的网络拓扑如图7所示，包含6个节点和7条双向链路。网 络节点结构如图8所示，是典型的ROADM设备，由光分束器(Split)、波 长选择开关和上下路设备组成。网络中包含3种类型的节点：

固定栅格节点，即所有的交换节点端口只支持传统DWDM和CWDM的 固定栅格交换能力；

灵活栅格节点，即所有的交换节点端口都支持灵活栅格交换能力；

混合节点，即部分节点端口支持灵活栅格交换能力，部分节点端口只支 持固定栅格交换能力。

网络的节点配置如图7所示，其中，节点C属于固定栅格节点，节点A、 D和E属于灵活栅格节点，节点B和F属于混合节点。只有灵活栅格节点和 混合节点可以支持100GHz以上的大带宽高速业务；固定栅格节点可以通过 增加灵活栅格节点端口升级成混合节点。

网络中共有三种类型的节点端口，图8、图9和图10以示例的方式示出 了其中A-E1、A-E2和B-E2节点端口栅格能力信息的编码格式。网络中各单 向链路的类型由其对应节点端口的WSS器件决定(另一节点端口为Split，没 有节点端口类型约束)。

假定一个业务请求到达，业务参数为：源节点：A、目的节点：B、频隙 宽度为100GHz(m＝8)。首先，根据业务频隙需求判断，排除所有50Ghz 通道间隔的固定栅格链路。由最短路算法，选择路由为A-＞B-＞E。最后，可 以再检查该路由上各节点相关的上、下路端口的栅格能力是否满足业务频隙 需求。

假定另一个业务请求到达，业务参数为：源节点A、目的节点B、频隙 宽度为250GHz(m＝20)。首先，根据业务频隙需求判断，只有链路AD和 DE满足要求。由最短路算法，选择路由为A-＞D-＞E。最后，可以再检查该路 由上各节点相关的上、下路端口的栅格能力是否满足业务频隙需求。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读 存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用 硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任 何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本 领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。