一種利用帶寬分配簡化復雜網(wǎng)絡的新型路由算法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一個全新的基于帶寬的流量分配算法—TDBB(Traffic?Distribution?Based?on?Bandwidth)。TDBB算法利用帶寬分配，逐步將一個復雜網(wǎng)絡簡化為一個等效的簡單網(wǎng)絡，從而進行流量分配，通過將源端的流量按一定比例(此比例由各路徑的帶寬決定)分成多份，分別分發(fā)給多條路徑(每條路徑的帶寬由該路徑最小帶寬決定)傳輸，最大限度地利用了網(wǎng)絡資源。采用本發(fā)明，可以實現(xiàn)三個目的：A.使網(wǎng)絡帶寬利用率得到最大限度地提高：不會出現(xiàn)資源閑置的情況；B.用最短的時間將流量從源端發(fā)送到宿端：將一定量的流量通過多條路徑傳輸，而不是單一路徑，傳輸速率大大提高；C.實現(xiàn)流量均衡：只有當流量超過整個網(wǎng)絡資源的總負載時，才會出現(xiàn)擁塞情況。
【專利說明】—種利用帶寬分配簡化復雜網(wǎng)絡的新型路由算法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術領域】，其中在光分組交換中引入流量工程的思路進行流量分配的均衡化。特別設計一種利用帶寬分配簡化復雜網(wǎng)絡的新型路由算法。
技術背景
[0002]I,光分組交換是指從信源到信宿的過程中，數(shù)據(jù)包的凈荷部分保持在光域中，而依據(jù)交換、控制的技術不同，數(shù)據(jù)包的控制部分(開銷)可以在中間交換節(jié)點處經(jīng)過或不經(jīng)過0/E/0的變換。換句話說，數(shù)據(jù)包的傳輸在廣域中進行，而路由在電域或者光域中進行。光分組交換目前都使用這種混合的解決方案，傳輸與交換在光域中實現(xiàn)，路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能以電的方式實現(xiàn)。
[0003]2，光分組交換的關鍵技術為:光分組的產(chǎn)生，光分組的同步，解決競爭的方法以及光緩存，光分組的再生。
[0004]3，流量工程的主要實現(xiàn)方法是利用約束路由計算顯示路徑，再利用顯示路徑方式建立標簽交換路徑(LSP)和利用標簽交換路徑進行流量分配。采用流量工程的好處有:支持顯示路由，不受按照目的來轉(zhuǎn)發(fā)分組的限制實現(xiàn)路徑選擇，流量均衡，自愈恢復，路徑優(yōu)先級等。流量工程一般有兩種實現(xiàn)方式:在線模式和離線模式。
[0005]引入GMPLS流量工程控制平面，可以簡化光分組交換網(wǎng)絡中控制信息處理路由選擇的過程，同時，GMPLS完善的流量工程機制可以減少網(wǎng)絡流量業(yè)務擁塞率并且降低丟包率，從而實現(xiàn)負載均衡，以及保護和恢復機制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]傳統(tǒng)流量工程的算法是找到網(wǎng)絡中的一條最短路徑，然后數(shù)據(jù)就只沿著這條最短路徑傳輸，直到數(shù)據(jù)傳輸量達到該路徑的最大負載，即造成了該路徑的擁塞，才將多余的數(shù)據(jù)通過其余路徑轉(zhuǎn)發(fā)。可知，傳統(tǒng)流量算法有三個問題:
[0008]A.只通過最短路徑傳輸，其余路徑的閑置無疑是對網(wǎng)絡資源的一種浪費；
[0009]B.一定量的流量從源端到宿端，若只通過一條路徑(即使是最短路徑)，和將流量按一定比例分開，分別通過多條路徑傳輸，所用時間必然是前者遠遠大于后者；
[0010]C.在最短路徑出現(xiàn)擁塞后，才考慮將數(shù)據(jù)通過其他路徑轉(zhuǎn)發(fā)，而判斷某條路徑是否擁塞以及對擁塞的處理都會耗費很多不必要的時間。
[0011](二)技術方案
[0012]不同于傳統(tǒng)算法的是，本發(fā)明提供了一種利用帶寬分配，逐步將一個復雜網(wǎng)絡簡化為一個等效的簡單網(wǎng)絡，從而進行流量分配的新型路由算法。其特征是按照簡化的網(wǎng)絡，將源端的流量按一定比例(此比例由各路徑的帶寬決定)分成η份，分別分發(fā)給η條路徑(每條路徑的帶寬由該路徑最小帶寬決定)傳輸。具體有以下步驟。
[0013]步驟一、給定一個網(wǎng)絡匕=(V，Ε)，有一定的流量需要通過源端Vs發(fā)送到宿端Vt ；[0014]步驟二、網(wǎng)絡G1的每一條邊ei(i，j)有兩個屬性:
[0015]a.這條邊的代價W1 (i，j);
[0016]b.這條邊每秒最多可以通過的流量fji，」)，即帶寬；
[0017]步驟三、根據(jù)每條邊的代價W1 (i, j)，用最短路徑算法找出源端Vs到宿端Vt的最短路徑P!；
[0018]步驟四、在最短路徑P1中，找出帶寬最小的邊，將此邊的帶寬作為最短路SP1的帶寬；于是，這條最短路徑簡化為一條邊ei (S，t)，即這條邊的兩端是源端Vs和宿端vt，且:
[0019]邊ei (s，t)的代價如公式(I)所示
[0020]
【權利要求】
1.一種利用帶寬分配，逐步將一個復雜網(wǎng)絡簡化為一個等效的簡單網(wǎng)絡，從而進行流量分配的新型路由算法，其特征在于通過將源端的流量按一定比例(此比例由各路徑的帶寬決定)分成η份，分別分發(fā)給η條路徑(每條路徑的帶寬由該路徑最小帶寬決定)傳輸，具體有如下步驟: Α:給定一個網(wǎng)絡G1 = (V, Ε)，有一定的流量需要通過源端Vs發(fā)送到宿端Vt ； B:網(wǎng)絡G1的每一條邊ei(i，j)有兩個屬性: a.這條邊的代價W1(i, j)； b.這條邊每秒最多可以通過的流量Ktj)，即帶寬； C:根據(jù)每條邊的代價W1 (i, j)，用最短路徑算法找出源端Vs到宿端Vt的最短路徑P1 ；D:在最短路徑P1中，找出帶寬最小的邊，將此邊的帶寬作為最短路SP1的帶寬；于是，這條最短路徑簡化為一條邊ei (S，t)，即這條邊的兩端是源端Vs和宿端Vt，且: &ei(s，t)的代價如公式⑴所示 VV1 (.V,O = [H,(/, /) e, (/, / ) e Ep(1) aejs，!:)的帶寬如公式(2)所示.
2.如權利要求1中所述的網(wǎng)絡的兩個屬性:代價和帶寬，其特征在于:所述步驟B中的“帶寬”，是指這條鏈路每秒最多可以傳輸?shù)牧髁?，其中考慮了路由器的對數(shù)據(jù)的處理的時間，所以并不是單純的帶寬；但為了方便討論，這里暫且將其看作帶寬:比如說，A到B之間每秒最多可以傳輸80M/s，這個數(shù)據(jù)是綜合考慮了鏈路的帶寬以及路由A和B對數(shù)據(jù)處理的時間等因素得出的，也可以說是在實際傳輸中，A到B每秒可以傳輸?shù)淖畲罅髁?，是一個可以測量的值；決定代價和“帶寬”的因素，有些是共同的，甚至兩者之間也會有影響，但是并不需要具體知道他們之間是怎么影響的，因為，代價這個參數(shù)的作用只是尋找在原網(wǎng)絡基礎上不斷生成的新網(wǎng)絡的最短路徑(包括原網(wǎng)絡)；同時，還需說明的一點是，并不是說代價越高，“帶寬”就一定越小，因為兩者之間并不是正反比的關系。
3.如權利要求1中的將最短路徑簡化為一條邊，其特征在于:所述步驟D中的邊，端點是源端Vs和宿端vt，這條簡化的邊的代價是這條最短路徑的各邊代價之和；這條簡化的邊的帶寬是這條最短路徑上，帶寬最小的邊的帶寬。
4.如權利要求1中的由原有網(wǎng)絡得到的新網(wǎng)絡，其特征在于:所述步驟E中的新生成的網(wǎng)絡，是原網(wǎng)絡的某些邊改變帶寬值后得到的；這些邊是最短路徑上的邊，其新的帶寬值是原有帶寬減去了這條最短路徑上最小的帶寬得到的，這樣就得到了新的網(wǎng)絡，新網(wǎng)絡中必然有些邊的帶寬值變?yōu)榱?O，可以去掉這些帶寬為O的邊。
5.如權利要求1中的在新網(wǎng)絡的基礎上，尋找新網(wǎng)絡的最短路徑，按照之前相似的步驟，新的最短路徑又可以簡化成一條端點是源端Vs和宿端Vt的邊，然后依據(jù)新的最短路徑對新網(wǎng)絡進行”改造“，便生成了一個更新的網(wǎng)絡，這樣，一直重復下去，直到新的網(wǎng)絡是“殘存”的網(wǎng)絡為止；“殘存”的網(wǎng)絡的特征是:所述步驟H中的“殘存”的網(wǎng)絡沒有路徑可以使Vs到達vt。
6.如權利要求1中所述，原有網(wǎng)絡會簡化成一個很簡單的網(wǎng)絡，其特征是:所述步驟I的簡化后的網(wǎng)絡只有Vs和Vt兩個端點，且這兩個端點之間有η條邊相連:ei (s，t)，e2(s，t),......en(s, t) ο
7.如權利要求1中將源端的流量分成η份，分別通過η條路徑傳輸，每條路徑傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量之間是有比例的，其特征是:所述步驟J的每條路徑Pi上應該分配的流量值是
8.如權利要求1中最后得到的三個數(shù)據(jù)(傳輸速率、傳輸時間及網(wǎng)絡帶寬利用率)，其特征是:這三個數(shù)據(jù)是在流量按照步驟J分配后得到的，和傳統(tǒng)算法相比，有更快的傳輸速率，更短的傳輸時間和更高的網(wǎng)絡帶寬利用率。
【文檔編號】H04L12/803GK104009915SQ201410252449
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】張麗佳, 忻向軍, 劉博 , 張琦, 王擁軍, 尹霄麗, 郝靖鵬, 李博文, 田清華 申請人:北京郵電大學