流S的发送速 率，_Kf是链路1上分配给业务类别k的带宽，Cl是链路1的总带宽，A = W,, ：Win是链路-路径关 联矩阵，用于刻画链路1和路径P的映射关系，若链路1存在于路径P，Aip= 1，否则Aip = O， R =[冷]是路径-流关联矩阵，用于刻画路径P和隶属于类别k的流S的映射关系，若隶属 于业务类别k的流S选择路径P传输数据时，《=1 ^否则< =9。 m'ax.mteG. " ~ S'" ^ (y );.) .皮
[0030] 主优化模型具体为：SUbj奶t份运心/，々'/多个子优化模型具体为： if策 van地1错.掉>0，々./，矣，. MMOiize W - Si。捧U.) 'W沪一 S峭说UO S心賊4《W 及护沪严F variables > (I V'v g , /：> b
[0031] 半分布式多级管理结构包含链路协调模块、聚合流量分配模块、离散分布的数据 中屯、，链路协调模块在每条链路上为各个聚合流量计算带宽，将聚合带宽发送给聚合流量 分配模块，并从各个聚合流量分配模块处接收最优拉格朗日乘子，对聚合带宽进行优化;聚 合流量分配模块保存聚合流的效用函数、各流的权重及聚合流与路径的映射关系，每个聚 合流量均对应有聚合流量分配模块，并从链路协调模块接收聚合带宽，确定聚合流量内部 各流在路径上的发送速率，该发送速率通过求解子优化模型得到，并将各个聚合流量在各 个路径的发送速率传输至数据中屯、。链路协调模块是网络中的集中式实体，拥有网络的拓 扑信息，特别的，在数据中屯、网络中，它保存有链路的物理带宽信息和链路与路径的关系信 息，但没有目标函数和流与路径的关系信息。链路协调模块首先在每一条链路上为各聚合 流量计算带宽，聚合流量内部的流共享此带宽;然后，它将该聚合带宽发送给二层的聚合流 量分配模块，聚合流量分配模块W此信息为基础，为各流确定发送速率，此类消息见图5中 的消息1和图6所示；同时，链路协调模块从各聚合流量分配模块处接收最优的拉格朗日乘 子，W此信息对聚合带宽调优，此类消息见图5中的消息2和图6,运里的拉格朗日因子为后 文所述的迭代过程中的最优子梯度;聚合流量分配模块保存有聚合流的效用函数、各流的 权重和聚合流与路径的映射关系信息，其中权重和路径映射信息来源于数据中屯、中的终端 主机，网络中的每个聚合流量均对应有聚合流量分配模块，它从链路协调模块通过图5中的 1类消息接收聚合带宽，然后确定聚合流量内部各流在各条路径上的发送速率，此速率通过 解决图4所示中的子问题而得到，运一过程中产生的拉格朗日因子，亦即最优子梯度通过图 5中的2类消息发送给链路协调模块，用于对聚合带宽调优。求得的各路径发送速率通过图5 所示的第3类消息发送给数据中屯、中的终端服务器。
[0032] 采用子梯度下降算法迭代求解包含:步骤3.1、链路协调模块下发聚合带宽分配信 息至聚合流量分配模块;步骤3.2、聚合流量分配模块计算链路发送速率，并向链路协调模 块发送子梯度信息，子梯度是指聚合带宽的变化率，即聚合带宽在相邻两次迭代求解过程 中的更新量;步骤3.3、链路协调模块根据子梯度信息，更新聚合带宽，计算网络效用；步骤 3.4、判断网络效用是否已经最大化，若是，则结束，否则返回步骤3.1。
[0033] 本发明并不局限于上述【具体实施方式】，本领域技术人员还可据此做出多种变化， 但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种面向相似性能需求的聚合流量传输方法，具体包含如下步骤： 步骤1.根据流量传输性能需求进行流量分类、聚合，并建立基于网络效用最大化分类 流量传输模型； 步骤2.根据流量聚合类别，将网络效用最大化分类流量传输模型分解为主优化模型和 多个子优化模型，形成优化模型求解的半分布式多级管理结构； 步骤3 .针对分解得到的主优化模型和多个子优化模型，采用子梯度下降算法迭代求 解，更新并计算网络效用，直至网络效用最大化。2. 根据权利要求1所述的面向相似性能需求的聚合流量传输方法，其特征在于： 步骤1中基于网络效用最大化分类流量传输模型具体为：>f >线々'&乂，巧中为采用关于传输性能指标的凹函数的效用函数，妇聚合流量内部带宽约束，为物理带宽约束，网 络的边集合为￡，可用路径集合为·Ρ，聚合流量类别集合K，第k类聚合流量包含的流集合 为ft，為表示在路径P上业务类别k中的流S的发送速率，公是链路1上分配给业务类别k的 带宽，C1是链路1的总带宽，A = [4，]W.iP|是链路-路径关联矩阵，用于刻画链路1和路径P的映 射关系，若链路1存在于路径P，Aip = 1，否则Aip = 0，R =[媒Wi,是路径-流关联矩阵，用于刻 画路径P和隶属于类别k的流S的映射关系，若隶属于业务类别k的流S选择路径P传输数据 时，<.=1，否则 <=〇。3. 根据权利要求2所述的面向相似性能需求的聚合流量传输方法，其特征在于：主优化模型具体为：多个子优化模型具体为：ο4. 根据权利要求1所述的面向相似性能需求的聚合流量传输方法，其特征在于:半分布 式多级管理结构包含链路协调模块、聚合流量分配模块、离散分布的数据中屯、，链路协调模 块在每条链路上为各个聚合流量计算带宽，将聚合带宽发送给聚合流量分配模块，并从各 个聚合流量分配模块处接收最优拉格朗日乘子，对聚合带宽进行优化;聚合流量分配模块 保存聚合流的效用函数、各流的权重及聚合流与路径的映射关系，每个聚合流量均对应有 聚合流量分配模块，并从链路协调模块接收聚合带宽，确定聚合流量内部各流在路径上的 发送速率，该发送速率通过求解子优化模型得到，并将各个聚合流量在各个路径的发送速 率传输至数据中屯、。5. 根据权利要求4所述的面向相似性能需求的聚合流量传输方法，其特征在于:采用子 梯度下降算法迭代求解具体包含如下步骤:步骤3.1、链路协调模块下发聚合带宽分配信息 至聚合流量分配模块;步骤3.2、聚合流量分配模块计算链路发送速率，并向链路协调模块 发送子梯度信息；步骤3.3、链路协调模块根据子梯度信息，更新聚合带宽，计算网络效用； 步骤3.4、判断网络效用是否已经最大化，若是，则结束，否则返回步骤3.1。
【专利摘要】本发明涉及一种面向相似性能需求的聚合流传输方法，在流量聚合的基础上，建立基于网络效用最大化的分类流量传输模型，将原始问题依据聚合流量类别分解成多个子问题，利用子梯度下降方法求解各个子问题。本发明为具有相似传输性能需求的聚合流在聚合带宽分配、路径选取、传输速率分配等方面提供联合保障，满足各类业务的数据传输性能需求，提高网络的效用，同时所提方法的操作对象是以传输性能分类的聚合流，对各类业务具有普遍适应性，方法具有较强的可扩展性，半集中式的架构方便网络管理者实施快速的网络管理策略部署和更新。
【IPC分类】H04L12/911, H04L12/729
【公开号】CN105577571
【申请号】CN201510987919
【发明人】胡宇翔, 马腾, 黄建洋, 张校辉, 兰巨龙, 张建辉, 刘宗海
【申请人】中国人民解放军信息工程大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月25日