專利名稱：用于鑒于最優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配來匹配鏈路權(quán)重的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于在由鏈路構(gòu)成的通信網(wǎng)中匹配鏈路權(quán)重，以便鑒于通信網(wǎng)所期望的業(yè)務(wù)量并根據(jù)與鏈路使用有關(guān)的參數(shù)在通信網(wǎng)中最優(yōu)化地分配業(yè)務(wù)。
本發(fā)明屬于通信技術(shù)的領(lǐng)域，并且尤其論述通過面向分組的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。
目前，對經(jīng)由面向分組的網(wǎng)絡(luò)、尤其經(jīng)由基于IP(因特網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol))的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域中的最重要的工作范圍。首先，傳輸對業(yè)務(wù)質(zhì)量具有不同要求的數(shù)據(jù)是提供新業(yè)務(wù)的前提，所述新業(yè)務(wù)例如是通過面向分組的網(wǎng)絡(luò)來傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。為了達(dá)到盡可能最優(yōu)化的傳輸，必須考慮各種參數(shù)、例如延遲、易受干擾性或者業(yè)務(wù)分配。
盡可能好地分配通過通信網(wǎng)引導(dǎo)的業(yè)務(wù)是重要的，一方面，鑒于此來避免過載情況，另一方面，好的業(yè)務(wù)分配是極好地利用現(xiàn)有資源和尤其極好地利用可供使用的帶寬的前提。在通信網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)分配取決于在網(wǎng)絡(luò)或者路徑內(nèi)的路由，其中在所述路徑上引導(dǎo)業(yè)務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)。基于IP協(xié)議的面向分組的網(wǎng)絡(luò)中的可能最流行的路由方法是所謂的OSPF(開放式最短路徑優(yōu)先(Open Shortest Path First))方法或者協(xié)議。這里，針對要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間路由的業(yè)務(wù)確定所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間在度量標(biāo)準(zhǔn)的意義上的最短路徑。在通常情況下借助于所謂的鏈路成本進(jìn)行所述的路徑確定。下面，也使用與鏈路成本同義的、在學(xué)術(shù)界中普遍的概念“鏈路權(quán)重”。鏈路成本或者鏈路權(quán)重是行政性地分配給鏈路的值，該值表示使用相應(yīng)鏈路的有利程度。在最簡單的情況下，每條鏈路的鏈路成本同為1，也就是說，所有鏈路被相同對待。因此，在使鏈路成本最小化的路由中，自動地確定兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間就鏈路或者跳點(diǎn)的數(shù)目而言的最短路徑。通過改變鏈路成本，可以影響路由的確定并且從而影響在通信網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)分配。通常在借助于度量標(biāo)準(zhǔn)或者借助于鏈路成本的分配而工作的路由方法中，例如在IS-IS(中間系統(tǒng)-中間系統(tǒng)(Intermediate System-Intermediate System))協(xié)議或者例如已在OSPF協(xié)議的范圍內(nèi)被定義的并且規(guī)定為在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由而使用多條借助于OSPF確定的路徑的ECMP(等價(jià)多徑(Equal Cost Multipath))方法中，可以借助于鏈路成本的匹配來控制業(yè)務(wù)分配。
傳統(tǒng)的用于通過對鏈路成本進(jìn)行匹配來優(yōu)化業(yè)務(wù)分配的方法相對比較復(fù)雜。通常，進(jìn)行鏈路成本的整體優(yōu)化，其中反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞哪繕?biāo)函數(shù)被優(yōu)化。由于該方法的復(fù)雜性，目前通常不進(jìn)行鏈路成本的優(yōu)化。通常手動地進(jìn)行鏈路成本的絕對必要的匹配，這帶來高的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中容忍次優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配。
本發(fā)明的任務(wù)是，給出一種用于鑒于最優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配在通信網(wǎng)中確定鏈路成本的簡單方法。
該任務(wù)通過權(quán)利要求1來解決。
本發(fā)明基于下述思想，即應(yīng)該增加承受重負(fù)荷的鏈路的鏈路成本或者鏈路權(quán)重，以便減小這些鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)荷。將表示單條鏈路的負(fù)荷程度的參數(shù)用于所述優(yōu)化。優(yōu)選地，通過單條鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)荷給出該參數(shù)。其他的可能性是與鏈路帶寬有關(guān)的相對業(yè)務(wù)負(fù)荷、可能在鏈路使用時(shí)出現(xiàn)的依賴于業(yè)務(wù)的成本(甚至可能以實(shí)際出現(xiàn)的費(fèi)用的形式)、鏈路的可用性、在單條鏈路上的運(yùn)行時(shí)間或者相應(yīng)鏈路的終端節(jié)點(diǎn)的承載能力。本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是，要由網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)量是已知的或者至少存在對此的估計(jì)。在通信業(yè)務(wù)理論中，通常使用所謂的業(yè)務(wù)矩陣，以便更準(zhǔn)確地說明業(yè)務(wù)量。該業(yè)務(wù)矩陣給出在源和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對之間要傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)容量。在通過通信網(wǎng)引導(dǎo)業(yè)務(wù)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)例如對應(yīng)于入口節(jié)點(diǎn)，以及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)例如對應(yīng)于出口節(jié)點(diǎn)，因此鑒于這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，該業(yè)務(wù)矩陣具有針對在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的項(xiàng)。
如下進(jìn)行在參數(shù)方面的優(yōu)化。首先初始化單條鏈路的鏈路成本，也就是說，為其分配起始值。在鏈路中，優(yōu)選地在兩個(gè)方向上進(jìn)行區(qū)分，即兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接對應(yīng)于兩個(gè)有方向的鏈路，這兩個(gè)有方向的鏈路分別一次從第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)傳輸業(yè)務(wù)，而一次以反方向傳輸業(yè)務(wù)。于是，可以如下改進(jìn)本發(fā)明，即尤其針對對稱的業(yè)務(wù)矩陣同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向的鏈路成本的優(yōu)化。在為鏈路成本分配了起始值之后，借助于路由協(xié)議(例如OSPF或者IS-IS)為在通信網(wǎng)內(nèi)路由業(yè)務(wù)而計(jì)算路徑。借助于所假設(shè)的業(yè)務(wù)量，可以計(jì)算或者確定在這些路徑上運(yùn)送的業(yè)務(wù)，并且從而可以計(jì)算或者確定在單條鏈路上的業(yè)務(wù)量。于是，確定例如業(yè)務(wù)量等參數(shù)具有最高值的鏈路。接下來，增加所確定的鏈路的鏈路成本的值、例如增加1。一直作為循環(huán)進(jìn)行路徑的計(jì)算、參數(shù)的值的確定、參數(shù)具有最高值的鏈路的確定和所確定的鏈路的鏈路成本值的增加，直到在某一步驟中所確定的具有最高參數(shù)值的鏈路的參數(shù)值大于在前一步驟或者運(yùn)行中所確定的具有最高參數(shù)值的鏈路的參數(shù)。如果滿足該中斷準(zhǔn)則，那么確定在倒數(shù)第二步驟中所確定的鏈路成本值和用于在通信網(wǎng)內(nèi)路由的所屬的路徑。
通過本發(fā)明，通過增加承受重負(fù)荷的鏈路的鏈路成本來實(shí)現(xiàn)改善的或者最優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法更簡單，并且可以毫無問題地被實(shí)現(xiàn)。在ECMP(等價(jià)多徑)方法的范圍內(nèi)確定路徑時(shí)，在所述方法中以整數(shù)的鏈路成本或者鏈路成本的整數(shù)增加工作是有意義的，因?yàn)橐赃@種方式更可能得出用于連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的、具有相同累計(jì)成本的替代路徑，所以如在ECMP方法中規(guī)定的那樣，可以在不同的等價(jià)路徑上進(jìn)行業(yè)務(wù)分配。作為起始點(diǎn)，以相同的值、例如1來初始化所有的鏈路成本是有意義的。
可以借助于集中的或者分布式的計(jì)算容量來執(zhí)行本發(fā)明方法。對于其中的部分、例如路徑計(jì)算，可以動用傳統(tǒng)方法(所述方法例如在OPSF或者IS-IS協(xié)議的范圍內(nèi)被定義)。
下面，在實(shí)施例的范圍內(nèi)，借助于流程圖對本發(fā)明主題進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
在本實(shí)施例中出發(fā)點(diǎn)是，通信網(wǎng)是用節(jié)點(diǎn)和鏈路構(gòu)成的IP網(wǎng)絡(luò)，以及應(yīng)該在ECMP原理的范圍內(nèi)進(jìn)行用于路由的路徑確定。開始時(shí)，以值1來初始化鏈路成本LK。然后，基于該鏈路成本LK，計(jì)算ECMP路徑P(LK)。通過以下方式進(jìn)行所述計(jì)算，即如在OSPF協(xié)議中規(guī)定的那樣為在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行路由而確定具有最小累計(jì)鏈路成本LK的路徑。
可以例如按照下述方式確定到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小成本路徑。首先，確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的所有相鄰節(jié)點(diǎn)，并且將鏈路成本作為節(jié)點(diǎn)成本分配給這些相鄰節(jié)點(diǎn)。因此，針對在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)周圍的節(jié)點(diǎn)的第一環(huán)來確定路由。隨后，逐環(huán)地進(jìn)行，其中分別從一個(gè)環(huán)行進(jìn)到下一較高的環(huán)。這里，環(huán)的特征在于，必須至少經(jīng)過一定數(shù)目的鏈路，以便到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。逐環(huán)地逐步計(jì)算單條路徑的成本。這里，在每個(gè)步驟中，路徑成本是作為鏈路成本和節(jié)點(diǎn)成本的和而組成的，其中鏈路成本是相應(yīng)的離開的鏈路的當(dāng)前成本，而節(jié)點(diǎn)成本是該鏈路的相應(yīng)終端節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前成本。然后，比較如此計(jì)算出的路徑的成本，并且只保留具有最小路徑成本的路徑(如也在OSPF原理中規(guī)定的那樣)。經(jīng)常找到多條具有最小路徑成本的路徑，這些路徑根據(jù)ECMP原理為業(yè)務(wù)分配而保留。也同樣可以很好地使用用于確定最小成本路徑的其他方法、例如Dijkstra算法。
在本發(fā)明方法所規(guī)定的迭代的范圍中重新確定路徑時(shí)，可以使用上述方法。在根據(jù)鏈路成本計(jì)算了路徑P(LK)之后，借助于業(yè)務(wù)矩陣VM確定單條鏈路的業(yè)務(wù)容量V(L)。識別具有最高或者最大業(yè)務(wù)量Vmax，n的鏈路L(Vmax，n)，并且將在該步驟中的最大業(yè)務(wù)量Vmax，n與前一步驟中的最大業(yè)務(wù)量Vmax，n-1進(jìn)行比較。如果當(dāng)前步驟中的最大業(yè)務(wù)量Vmax，n比前一步驟中的最大業(yè)務(wù)量Vmax，n-1少，那么具有最大業(yè)務(wù)量Vmax，n的鏈路L(Vmax，n)的鏈路成本LK(L(Vmax，n))增加1，并且根據(jù)改變了的鏈路成本LK重新計(jì)算路徑P(LK)。于是，將重新運(yùn)行循環(huán)。否則，即如果最大業(yè)務(wù)負(fù)荷Vmax，n大于前一步驟中的最大業(yè)務(wù)負(fù)荷，那么將在前一步驟中確定的鏈路成本LK用作最優(yōu)化的鏈路成本LKopt，并且將與之有關(guān)的路徑P(LK)用作針對最優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配為路由所確定的路徑P(LKopt)。
權(quán)利要求
1.用于在用鏈路(L)構(gòu)成的通信網(wǎng)中匹配鏈路權(quán)重(LK)以便鑒于所述通信網(wǎng)所期望的業(yè)務(wù)量(VM)并根據(jù)與鏈路使用有關(guān)的參數(shù)(V(L))在所述通信網(wǎng)中最優(yōu)化地分配業(yè)務(wù)的方法，因此，借助于計(jì)算機(jī)a)將所述鏈路權(quán)重(LK)的起始值分配給所述通信網(wǎng)的鏈路(L)，b)基于所述鏈路權(quán)重(LK)，計(jì)算用于在所述通信網(wǎng)內(nèi)路由業(yè)務(wù)的路徑(P(LK))，c)借助于所計(jì)算的路徑(P(L))和所期望的業(yè)務(wù)量(VM)確定單條鏈路(L)的參數(shù)(V(L))的值，d)確定所述參數(shù)(V(L))具有最高值(Vmax，n)的鏈路(L(Vmax，n))，e)增加所確定的鏈路(L(Vmax，n))的鏈路權(quán)重(LK(L(Vmax，n)))，以及f)一直重復(fù)步驟b)、c)、d)和e)，直到在步驟d)中所確定的具有最高參數(shù)值(Vmax，n)的鏈路(L(Vmax，n))的參數(shù)(V(L))的值(Vmax，n)比在前一步驟d)中所確定的具有最高參數(shù)值的鏈路的參數(shù)值(Vmax，n-1)大。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過絕對業(yè)務(wù)負(fù)荷、與鏈路帶寬有關(guān)的相對業(yè)務(wù)負(fù)荷、在鏈路使用時(shí)出現(xiàn)的依賴于業(yè)務(wù)的成本、鏈路可用性、相應(yīng)鏈路的運(yùn)行時(shí)間或者相應(yīng)鏈路的終端節(jié)點(diǎn)的承載能力給出所述參數(shù)(V(L))。
3.按照權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，將所有鏈路(L)的所述鏈路權(quán)重(LK)的起始值選擇成相同的。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于OSPF協(xié)議或者IS-IS協(xié)議來計(jì)算所述路徑(P(LK))。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在滿足中斷準(zhǔn)則f)時(shí)，將所計(jì)算的路徑用于在ECMP原理的范圍內(nèi)的路由。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，總是通過整數(shù)來表示所述鏈路權(quán)重(LK)及其增加。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，針對所確定的鏈路(L(Vmax，n))的兩個(gè)傳輸方向執(zhí)行所述鏈路(L(Vmax，n))的鏈路權(quán)重(LK(L(Vmax，n))的增加。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于業(yè)務(wù)矩陣來描述所期望的業(yè)務(wù)量(VM)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為了在通信網(wǎng)內(nèi)最優(yōu)化地分配業(yè)務(wù)而對鏈路權(quán)重或者鏈路成本(LK)進(jìn)行匹配的方法。在該方法中，進(jìn)行循環(huán)，直到滿足中斷準(zhǔn)則。單個(gè)迭代包含以下步驟基于鏈路成本(LK)，計(jì)算用于在通信網(wǎng)內(nèi)路由業(yè)務(wù)的路徑(P(LK))。借助于所計(jì)算的路徑(P(L))和所期望的業(yè)務(wù)量(VM)為單條路徑(L)確定針對優(yōu)化所使用的參數(shù)(V(L))、例如與所述鏈路有關(guān)的業(yè)務(wù)量的值，并且確定所述參數(shù)(V(L))具有最高值(Vmax，n)的鏈路(L(Vmax，n))。如果所確定的最高值(Vmax，n)不大于前一步驟中的值(Vmax，n－1)(中斷準(zhǔn)則)，那么使所確定的鏈路(L(Vmax，n))的鏈路成本(LK(L(Vmax，n)))增加。該方法允許低花費(fèi)地為最優(yōu)化的業(yè)務(wù)分配確定鏈路成本(LK)和路徑(P(LK))。
文檔編號H04L12/56GK1765091SQ200580000086
公開日2006年4月26日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者G·肖爾邁爾, C·溫克勒 申請人:西門子公司