一种基于服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法及装置，相应的方法包括根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量；将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限；累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。本发明利用获取的流量服务等级信息分别进一步减少解的数量，从而直接缩小解空间方式，从而实现提高解的精确度。
【专利说明】一种基于服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法及装置，属于通信流量统计【技术领域】。
【背景技术】
[0002]针对通信网络，流量矩阵表示网络中所有端到端节点对之间流动的流量，它提供给网络操作员关于当前网络状态的有价值的和全局的信息。流量矩阵是网络设计、流量工程、容量评估与优化等网络管理活动的必要输入。然而，尽管流量矩阵很重要，但直接测量流量矩阵非常困难，原因有:(1)可能有的设备不支持流量统计(如不支持NETFL0W部署)；
[2]全网的流量统计带来海量的数据，相关处理开销巨大；(3)全网的流量统计需要路由和网络配置信息，流量矩阵分析器相关存储和分析开销大。因此通过像链路流量等信息来估算流量矩阵的方法作为一种更为经济型的方案被业界广泛关注。
[0003]流量矩阵估算可应用多种计算技术来完成，其中一种技术是利用局部的链路流量和通过Y=AX计算得到。其中Y为链路流量，可以通过一般的流量数据采集方法得到；A为路由矩阵，可以通过收集内部网络路由协议等配置信息分析计算得到，或通过向路由器学习计算得到。X为所需求解的端到端流量。由于网络中所需求解的端到端流量的数量要远大于链路数，A是欠定矩阵，这意味着将有无穷多组解，是一种病态的线性逆问题。
[0004]为求解出更准确的端到端流量矩阵，现有技术提出了在设备节点中统计入端口 -出端口流量，即肘型组件，如图1所示的B->E->A流量，然后基于此肘型组件的流量信息进行流量矩阵估算，估算出的流量矩阵需要满足所有端到端流量流经肘型组件的流量满足肘型组件的流量约束。但该方案欠定程度仍比较大(方程的秩仍远小于所需求解的未知数)，需要进一步提高解的精确度。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种流量矩阵的计算结果较准确的技术方案，提高了容量规划和流量工程的计算结果，并降低了部署风险。为此，本发明提出了如下的技术方案:
[0006]一种基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法，包括:
[0007]根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量；
[0008]将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限；
[0009]累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
[0010]一种基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置，包括:
[0011]第一最大流量计算模块，用于根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量；
[0012]第一最大流量上限计算模块，用于将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限；
[0013]第一流量矩阵计算模块，用于累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
[0014]一种基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法，包括:
[0015]根据获取的每个肘型组件的服务等级流量以及在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量;
[0016]将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限；
[0017]累加每个所述肘型组件的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述肘型组件的总流量上限，并将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
[0018]一种基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置，包括:
[0019]第二最大流量计算模块，用于根据获取的每个肘型组件的服务等级流量以及在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量；
[0020]第二最大流量上限计算模块，用于将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限；
[0021]第二流量矩阵计算模块，用于累加每个所述肘型组件的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述肘型组件的总流量上限，并将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
[0022]本发明通过采用获悉链路服务等级流量信息、肘型组件服务等级流量信息，并利用获取的流量服务等级信息分别进一步减少解的数量，从而直接缩小解空间方式，从而实现提闻解的精确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为现有技术中的端到端流量流经肘型组件的结构示意图；
[0025]图2为本发明的【具体实施方式】提供的基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法的流程示意图；
[0026]图3为本发明的【具体实施方式】提供的包含4个节点的简单网络的结构示意图；
[0027]图4为本发明的【具体实施方式】提供的基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置的结构示意图；
[0028]图5为本发明的【具体实施方式】提供的基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法的流程示意图；
[0029]图6为本发明的【具体实施方式】提供的基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]本发明的【具体实施方式】提供了一种基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法，其基本原理是需要根据如下信息进行估算:拓扑、路由和链路服务等级流量。其中拓扑数据包括网络节点、链路；路由是指从源节点到目的节点的所经过链路序列，如一个配置了路由协议信息如OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先)的简单网络，采用最短路算法计算得到，但其中需要考虑ECMP (Equal-Cost Multipath Routing,等价多路径)分流和合流情况的支持。通过端到端流量经过链路的流量比例，以及链路的服务等级流量大小，可确定出端到端对应所述服务等级类型的流量上限，然后再结合所述端到端各种服务等级类型流量上限，确定出端到端总体流量上限，以此缩小端到端流量的解空间，提高解的精度。下面结合说明书附图对本【具体实施方式】作详细说明，如图2所示，相应的基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法包括:
[0032]步骤21，根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量。
[0033]具体的，以一个如图3所示的简单网络为例，该网络已经部署OSPF协议，并且各链路的开销(用于计算最短路径)为10。已知PE3->PE1链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为1M，CoS2流量为2M ；PE1->PE2为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为2M，CoS2流量为IM ；PE3->PE4为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为1M，CoS2流量为2M ；PE4->PE2为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为2M，CoS2流量为IM ;其它未告知链路(PE1_>PE3，PE2->PE1, PE4->PE3, PE2_>PE4)的流量为OM(所述的链路是相邻节点间的，所述的流量是设备可以直接统计得到的，将任意一个节点对之间的流量统计后可得到相应的流量矩阵，所述的流量矩阵包括任意一个节点对之间的流量)，已知PE3->PE1的VPNl (CoS类型为I)为1M，PE3->PE2至少存在2M流量。估算中对于负载分担，考虑为均分方式，即逐包分担。
[0034]首先去掉PE3->PE1的VPNl的已知流量，即PE3_>PE1链路的CoSl流量为IM-1M=OM(因为VPNl的流量类型为CoSl)，总流量为3M_1M=2M。此时网络中各链路的承载流量变为:
[0035]PE3->PE1链路总流量为2M，CoS2为2M，其他CoS类型流量为OM ；
[0036]PE1->PE2为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为2M，CoS2流量为IM ;其他CoS类型流量为OM ；
[0037]PE3->PE4为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为1M，CoS2流量为2M ；PE4->PE2为链路承载的流量为3M，其中CoSl流量为2M，CoS2流量为IM ；
[0038]其它未告知链路的流量为0M。
[0039]然后计算出每个节点对之间的最短路径，根据所述的最短路径经过的链路的CoS流量值，确定每个节点对最大承载的CoS流量(即CoS流量最大值)，再累加每个节点对的CoS流量最大值，得到每个节点对间的最大流量值。
[0040]步骤22，将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限。
[0041]在图3中，PE3->PE2的路由经过PE3、PEl和PE2，以及PE3、PE4和PE2两条路径，两条路径负载分担的流量分割比例为1:1，计算得到PE3->PE2节点对间的流量上限为2M，即由于PE3->PE1链路的CoSl未知流量为OM,则PE3_>PE2间不存在CoSl的流量，从PE3->PE1->PE2的CoS2流量路径按照同样原则确定出PE3_>PE2间可存在IM CoS2流量上限，PE3->PE4->PE2流量路径按照同样原则确定出PE3_>PE2间可存在IM CoS2流量上限，选择PE3->PE1->PE2路径和PE3->PE4_>PE2路径最小的CoS2流量，即每条路径最大CoS2流量为1M，再按照1:1分割，则确定出PE3->PE2间存在2M CoS2流量上限。
[0042]基于上述技术方案相同的计算方法，能够确定出PE3->PE1节点对间承载的CoSl最大流量上限为1M，CoS2流量为2M，最大承载流量上限为3M ;确定出PE1_>PE3节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，CoS2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE3_>PE4节点对间承载的CoSl最大流量上限为1M，CoS2流量为2M，最大承载流量上限为3M ;确定出PE4->PE3节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，CoS2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE1->PE2节点对间承载的CoSl最大流量上限为2M，CoS2流量为1M，最大承载流量上限为3M ;确定出PE2->PE1节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，CoS2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE4->PE2节点对间承载的CoSl最大流量上限为2M，CoS2流量为1M，最大承载流量上限为3M ;确定出PE2->PE4节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，CoS2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE2_>PE3节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，C0S2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE1_>PE4节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，C0S2流量为0M，最大承载流量上限为OM ;确定出PE4_>PE1节点对间承载的CoSl最大流量上限为OM，CoS2流量为0M，最大承载流量上限为0M。
[0043]步骤23，累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
[0044]将更新后的链路流量以及新的节点对流量，并结合约束PE3->PE2至少存在2M流量(网络场景下已知)，采用线性规划方法(也可采用其他流量矩阵估算方法)，得到图3所示网络的流量矩阵结果为:
[0045]PE3->PE1 为 2M (COSI 为 1M, C0S2 为 1M)；
[0046]PE3->PE4 为 2M (COSI 为 1M, C0S2 为 1M)；
[0047]PE4->PE2 为 2M (COSI 为 2M, C0S2 为 OM)；
[0048]PE1->PE2 为 2M (COSI 为 2M, C0S2 为 OM)；
[0049]PE3->PE2 为 2M (C0S2 为 2M, COSl 为 OM)；
[0050]PE4->PE1 为 OM。[0051]本【具体实施方式】提供的基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法通过增加约束，提高了求解的精度，如果需要进一步提高解的精度，可增加其它约束信息，如增加VPN已知流量矩阵信息。当已知端到端部分或完全流量(如VPN流量等)和对应的服务等级信息时，对于已知的端到端流量经过的各链路，可先去掉承载在所述链路的端到端流量(所述链路的服务等级流量-已知承载在所述链路上的端到端的服务等级流量)，然后将剩余的流量作为约束条件，再按照上述方法进行计算获得流量矩阵；当已知端到端部分或完全流量(如VPN流量)且未知对应的服务等级信息时，增加所需求解端到端流量大于等于已知的端到端流量约束信息，并将增加后的流量作为约束条件，按照上述方法求解得到更为精确的流量矩阵。
[0052]而对于复杂的网络，可以通过建立求解模型的方法计算获得流量矩阵，相应的求解模型包括目标模型和约束模型，相应的目标模型包括:
【权利要求】
1.一种基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法，其特征在于，包括: 根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量； 将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限； 累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵包括: 当已知端到端流量和对应的服务等级信息时，从每个所述链路的总流量上限中减掉承载端到端流量经过链路的端到端服务等级流量，并将剩余的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵包括: 当已知端到端流量且未知对应的服务等级信息时，在每个所述链路的总流量上限中增加所需求解端到端流量大于等于已知的端到端流量约束信息，并将增加后的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例通过公式
5.一种基于链路服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置，其特征在于，包括: 第一最大流量计算模块，用于根据获取的每个链路的服务等级流量以及在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量； 第一最大流量上限计算模块，用于将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限； 第一流量矩阵计算模块，用于累加每个所述链路的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述链路的总流量上限，并将每个所述链路的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述第一流量矩阵计算模块中包括:第一流量计算子单元，用于当已知端到端流量和对应的服务等级信息时，从每个所述链路的总流量上限中减掉承载端到端流量经过链路的端到端服务等级流量，并将剩余的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述第一流量矩阵计算模块中包括:第二流量计算子单元，用于当已知端到端流量且未知对应的服务等级信息时，在每个所述链路的总流量上限中增加所需求解端到端流量大于等于已知的端到端流量约束信息，并将增加后的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的装置，其特征在于，在所述第一最大流量计算模块中，所述在每个端到端流量经过链路中服务等级流量的比例通过公式
9.一种基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算方法，其特征在于，包括: 根据获取的每个肘型组件的服务等级流量以及在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量；将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限； 累加每个所述肘型组件的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述肘型组件的总流量上限，并将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵包括: 当已知端到端流量和对应的服务等级信息时，从每个所述肘型组件的总流量上限中减掉承载端到端流量经过所述肘型组件的端到端服务等级流量，并将剩余的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵包括: 当已知端到端流量且未知对应的服务等级信息时，在每个所述肘型组件的总流量上限中增加所需求解端到端流量大于等于已知的端到端流量约束信息，并将增加后的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
12.根据权利要求9至11任意一项所述的方法，其特征在于，所述在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例通过公式
13.一种基于肘型组件服务等级流量信息的流量矩阵的计算装置，其特征在于，包括: 第二最大流量计算模块，用于根据获取的每个肘型组件的服务等级流量以及在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例，获得所述端到端流量的每个服务等级类型能够承载的最大流量； 第二最大流量上限计算模块，用于将所述每个服务等级类型能够承载的最大流量累加获得所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限； 第二流量矩阵计算模块，用于累加每个所述肘型组件的所述端到端流量的所有服务等级类型的最大流量上限，获得每个所述肘型组件的总流量上限，并将每个所述肘型组件的总流量上限作为约束条件通过线性规划方法计算获得端到端流量矩阵。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述第二流量矩阵计算模块中包括:第三流量计算子单元，用于当已知端到端流量和对应的服务等级信息时，从每个所述肘型组件的总流量上限中减掉承载端到端流量经过所述肘型组件的端到端服务等级流量，并将剩余的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述第二流量矩阵计算模块中包括:第四流量计算子单元，用于当已知端到端流量且未知对应的服务等级信息时，在每个所述肘型组件的总流量上限中增加所需求解端到端流量大于等于已知的端到端流量约束信息，并将增加后的流量作为约束条件计算获得端到端流量矩阵。
16.根据权利要求13至15任意一项所述的装置，其特征在于，在所述第二最大流量计算模块中，所述在每个端到端流量经过所述肘型组件中服务等级流量的比例通过公式
【文档编号】H04L12/851GK103636175SQ201380000438
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】李刚 申请人:华为技术有限公司