专利名称：基于层次分析法的多度量参数的通信网路由方法
技术领域：
本发明涉及一种基于层次分析法的多度量参数的通信网路由方法，属于通信网中的路由交换技术领域。
背景技术：
现有技术的网络路由算法中，根据网络中的网络参数信息存储方式，目前主要有三类路由算法:源路由算法，分布式路由算法和分层路由算法。其中:源路由算法是假设网络中的每个节点都了解网络的全局状态，每个节点都分别维护一个全局状态信息库，当要发送消息时，源节点就能够决定数据转发的路径。使用源路由算法的典型协议有链路状态协议0SPF，该OSPF协议中的节点对网络其他节点广播本节点的状态信息，以使每个节点都能获知网络拓扑结构的变化和链路信息的变化。路由器根据这些状态信息生成网络拓扑结构，再根据拓扑结构计算出路由。其他的源路由算法有:Ma-Steenkiste algorithms,Guerin-Orda algorithms和 Chen-Nahrstedt algorithms 等
坐寸ο1996年Wang和Crowcroft证明了当约束条件数大于等于2时,服务质量路由问题为NP完全问题。随着网络规模的逐渐增大，源路由算法的复杂度呈几何阶数上升，而且，路由表的大小和周期更新报文的总量也在不断变大。这就使得在大型网络中有效更新和存储状态信息的难度日趋严重。如果不采取有效方法解决网络拓扑结构的伸缩性问题，在网络规模继续增大的发展趋势下，路由器的处理和存储能力最终将被耗尽。分布式路由算法中，每个节点只了解其相邻节点的情况，即只获知网络局部状态(包括时延、时延抖动、带宽和花费等)。它的路由过程不是在源节点完成的，而是经过节点的逐跳计算才完成的。分布式路由算法有Wang-Crowcroft algorithms,Sun-Landgendorfer algorithms 和 Shin-Chou algorithms 等等。分布式路由算法回避了复杂的路径计算问题，算法方法简单，链路开销小，同时也节省了维护全网状态的处理时间。其缺点是:节点间寻路协同性能降低，容易引起环路或忽略最佳路径。分层路由算法是把网络节点分级，每一级节点只了解自己所在范围内的情况，而对远处的上级节点只获知大致或基本情况。例如，ATM (Asynchronous Transfer Mode)网络中使用的PNNI (Private Network-to-Network Interface)协议。分层路由算法中，处于不同层级的路由器分别负责各自不同层次的路由，将路由计算分为多个层次，减轻了每个路由器的路由计算负担，同时也可以避免出现环路。但是，汇集成组后，组外节点无法完全获知组内节点的状态信息，会加重路由信息的不准确性。层次分析法AHP (Analytic Hierarchy Process)是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，即将设定目标分解为多个具体目标或准则，进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序，以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。其通常的操作步骤如
图1所示。目前，网络路由算法涉及的度量参数包括:带宽、延时、延时抖动、丢失率和跳数等等。根据运算规则，这些度量参数可以分为加性度量参数、乘性度量参数和凹性度量参数。假设路径P包含η条链路ΙΛ，I2...1J，f (Ii)是链路Ii的参数值，f (P)是路径P的参数值，则各种度量参数的定义如下:加性度量参数:
权利要求
1.一种基于层次分析法的多度量参数的通信网路由方法，其特征在于:所述方法是通过两次运用层次分析法，根据多度量参数，从业务源节点到业务目的节点顺序建立多条不同权重的路径；其中: 第一次使用层次分析法是根据流量的业务类型，从网络拓扑中任一节点的所有相邻节点中选择下一跳路由，建立从源节点到目的节点的多条路径； 第二次使用层次分析法是仍然根据流量的业务类型，计算得到不同业务对于不同路径依据相应权值的选择倾向； 最后，将不同业务类型的流量调度到不同权重的路径上，以便实现拥塞控制与负载均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法中的多度量参数至少包括:时延、丢包率和带宽，该三个参数分别作为加性度量参数、乘性度量参数和凹性度量参数的代表。
3.根据权利要求，2所述的方法，其特征在于:所述方法中使用的第一次层次分析法包括下列操作步骤: (11)随机建立满足源节点和目的节点之间存在多路径的网络拓扑，对从源节点传送到目的节点的业务流进行分类；采用两两比较的方法，评价每条链路中的时延、丢包率和带宽三个路由度量参数各自对每个设定业务流的影响程度，并构建每条链路中的业务流受到路由度量参数影响程度的成对比较矩阵AT()S，且在构建矩阵过程中，保证该矩阵是一致阵，SPη X η矩阵k'os中的每个元素都要满足X ast=art,且a =l，式中，两个顺序排列的下标字符依次分别是行序号和列序号，r、s和t是三个不同数值的自然数，其最大值均为η ； (12)网络中有链路相连的两个相邻节点之间都采用相互发送探测包的方法，获知该两个相邻节点间链路的时延，丢包率和带宽三个度量参数值；再对网络中的任意一个非源、非目的节点k，建立与其所有相邻节点之间的对于三个链路度量参数的列向量:链路时延向量链路丢包率向量!^(P1, P2，...Pn)T，和链路带宽向量Bi=Od1, b2,...!^'式中，^ Pi, bi分别表示节点k与其相邻节点i之间链路的时延,丢包率，带宽，式中，不同数值的自然数i和k为节点序号，其最大值均为η ； (13)对链路时延向量中的每个元素进行两两对比，得出网络中的任意一个非源、非目的节点k对其所有相邻节点对于时延的成对比较矩阵A11:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(15)中的单向顺序是从源节点出发一跳一跳地选择到目的节点，或者从目的节点出发，逐跳步进地选择到源节点，使得中间过程不出现环路。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法中使用的第二次层次分析法包括下列操作步骤: (21)根据各链路的不同度量参数分别采用相应的计算方式求出各路径的度量参数，即对时延使用加性运算，对丢包率使用乘性运算，对带宽使用凹性运算；分别建立该三个度量参数对于所有路径的向量:路径时延向量DP=(dpl, dp2,...，dpm)T,路径丢包率向量Pp= (ppl, pp2,...Ppm)τ,路径带宽向量Bp= (bpl, bp2,...bpn)T ;式中，下标P与其后侧数字分别表示路径及其序号，该序号最大值为m ;每一跳路径是由多条链路组成；dw_，ppj, bpJ分别表示源节点与目的节点之间不同序号路径j的时延，丢包率，带宽； (22)对路径时延向量Dp中的每个元素进行两两对比，得出源节点与目的节点之间多条路径对于时延的成对比较矩阵Adp;同理，分别对路径丢包率向量和路径带宽向量中的每个元素进行两两对比，分别得出源节点与目的节点之间多条路径对于丢包率的成对比较矩阵App和对于带宽的成对比较矩阵Abp:
全文摘要
一种基于层次分析法的多度量参数的通信网路由方法，是两次运用层次分析法，根据多度量参数，从业务源节点到业务目的节点顺序建立多条不同权重的路径；其中第一次层次分析法是根据流量的业务类型，从网络拓扑中任一节点的所有相邻节点中选择下一跳路由，建立从源节点到目的节点的多条路径；第二次层次分析法是仍然根据流量的业务类型，计算得到不同业务对于不同路径依据相应权值的选择倾向；最后，将不同业务类型的流量调度到相应权重的路径上，以实现拥塞控制与负载均衡。本发明使用多个网络性能度量指标确定权重，还兼顾不同业务类型；优先选择权重最大路径，出现拥塞时，选择次优路径；以此类推，就能有效解决通信网的拥塞，实现全网流量均衡。
文档编号H04L12/721GK103139069SQ20131008305
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者袁东明, 范智宇, 刘元安, 胡鹤飞, 冉静, 郑广杰, 杨学斌 申请人:北京安拓思科技有限责任公司