引用本文:

王为亮,谭绍锋,肖雁鹏. 一种基于光网络的搜索K最短路径的Yen改进算法[J]. 光通信技术,2022,46(4):101-106.

一种基于光网络的搜索K最短路径的Yen改进算法

王为亮,谭绍锋,肖雁鹏

(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:为提高K最短路径(KSP)算法中路径计算的效率和规划路径的相异性,首先介绍了光网络的图论描述、路径相近性定义和平行边的理论,然后对KSP问题和传统Yen算法进行了简单描述,分析了KSP算法研究现状,最后提出一种Yen改进算法,重点阐述了相异路径计算策略和Yen改进算法实现步骤。通过构建与实际生产环境类似的拓扑图,对Yen改进算法进行验证,并与其它算法进行路径相近性和计算时间对比,证明了其有效性。

关键词:K-最短路径;Yen算法;光网络;相异路径

中图分类号:TN256  文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)04-0101-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.04.019

0 引言

  使用光网络传输用户业务时,为保证业务可靠传输,通常会为业务规划一条工作路径和多条保护路径。由工作路径切换到保护路径的时间通常为毫秒级,用户业务不会中断。如果所有传输路径(工作路径、保护路径)同时中断,用户业务会出现中断。因此,减小工作路径和保护路径同时中断的概率尤为重要。

  在铺设光缆时,受地理环境和成本的限制,2个通信节点之间的多根光纤可能放置在同一条光缆中。传统光路径规划算法通常未考虑路径在地理空间上的相异性,导致同一业务的多条光传输路径可能经过同一光缆,当光缆断开,用户业务中断的概率大大增加。所以规划光路径时,不能只考虑路径长短,还需考虑光传输路径在地理空间上的相异性。此外,当极端情况发生时,光路径计算速度应足够快,尽量缩短业务中断时间。

  Dijkstra算法通常被用于计算2个节点间的最短路径,在需要计算K条渐次最短路径的场景下,通常使用K最短路径(KSP)算法,但KSP算法搜索的K条最短路径往往存在路径相近性大的问题[1]。为此,本文对传统Yen算法进行改进,提高所规划的路径间的相异性,并采用启发式搜索[2]的方法,提高路径计算的速度。

5 结束语

  为光网络用户业务规划多条光路径应用场景时,针对传统Yen算法计算路径相异性小的问题,本文引入节点完全偏离和路径完全偏离的思想,提出了一种Yen改进算法。测试结果表明:在拓扑图中存在平行边的情况下,Yen改进算法计算的最短路径相异性明显优于传统Yen算法。Yen改进算法还采用启发式搜索方法,使得路径的整体搜索效率得到提高。此外,还构建了与实际生产环境类似的各类拓扑图,设计了不同的计算初始条件(如源、目的和路径计算数量等)进行路径计算,并记录测试数据,从路径相近性和路径计算时间这2个维度与极小极大法、传统Yen算法进行比较,证明了本文提出的Yen改进算法的有效性。