专利名称：网络优化流量控制方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术，特别涉及一种网络优化流量控制方法、装置和系统。
背景技术：
传统互联网服务提供商(Internet Service Provider，简称ISP)主要是提供互联网连接，在网络优化功能上主要解决流量工程(TE)问题，为流量指定最优的路径、最小化网络的拥塞程度，以网络的性能为优化目标；而内容服务商(Content Provider，简称 CP)主要为用户提供所需的内容，为用户提供合理的资源，解决服务器选择(SQ的问题，是以用户的体验为优化目标。如果将ISP与CP的优化联合起来，进行TE和SS的联合优化 (JO)，可以得到整个网络的最优求解，在达到最小化链路拥塞的同时最小化端到端时延。获得网络性能全局最优的平衡，能够大幅提升网络性能。现有技术的网络优化流量控制方法，通常是单独设置一优化处理服务器，该服务器需要收集优化问题求解所需的全网状态信息(如链路容量、链路流量、用户请求信息、服务器状态信息等)，采用集中式方式获取网络最优解，并将最优解作用到网络。该集中式方式指的是，该网络中具有多个数据源节点以及作为数据传输目的地的多个服务器节点，相应的也具有多条子数据流传输路径，所有子数据流传输路径的数据流量都是由该优化处理服务器统一处理得到，再将得到的最优数据流量加载到网络中的子数据流传输路径上，网络最优解通常是网络中数据源节点到服务器节点之间的子数据流传输路径的数据流量。但是，上述现有技术存在如下技术缺陷由于该方案采用集中方式进行求解，在实际网络中，求解该最优问题需要的网络状态信息较多，尤其是在网络规模扩大时，信息需求随节点数量指数增加，收集信息和计算所耗费的时间将急剧增加，而且计算量过大，网络节点难以实时反应，给优化方案的实施带来极大的难度。
发明内容
本发明实施例提供一种网络优化流量控制方法、装置和系统，以实现ISP与CP的联合优化，并且计算量小，提高优化处理的速度和实时性。本发明实施例一方面提供一种网络优化流量控制方法，所述网络包括数据源节点、路由器节点和服务器节点，两个相邻的路由器节点之间为一条链路，且所述两个相邻的路由器节点组成链路控制模块；所述方法包括所述数据源节点根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；所述路由器节点将所述链路上的第一数据流流量聚合成链路流量，所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格；所述路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点；CN 102388585 A
说明书
2/10 页
所述数据源节点根据所述链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径。本发明实施例另一方面提供一种网络优化流量控制装置，包括初始加载模块，用于根据网络拓扑信息，得到数据源节点至服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；反馈接收模块，用于接收所述路由器节点反馈的所述子数据流传输路径的链路聚合价格，所述链路聚合价格由所述路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干的链路价格聚合得到；流量调节模块，用于根据所述链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重， 得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径。本发明实施例再另一方面提供一种网络优化流量控制系统，包括数据源节点、服务器节点和路由节点，两个相邻的路由器节点之间为一条链路，且所述两个相邻的路由器节点组成链路控制模块；所述数据源节点，用于根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；还用于根据所述路由器节点反馈的链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径；所述路由器节点，用于将所述链路上的第一数据流流量聚合成链路流量，所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格；将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节
点ο本发明实施例的网络优化流量控制方法、装置和系统，通过将网络优化中的流量计算分解到网络中的各个节点和链路上分别实现，解决了网络优化流量计算信息需求量大的问题，大大缩减了计算量，提高了网络优化的实时性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明网络优化流量控制方法实施例一的流程示意图；图2为本发明网络优化流量控制方法实施例二的流程示意图；图3为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的子数据流传输路径划分示意图4为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的仿真实例拓扑图；图5为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的指数函数求解得到的流量状态变化图；图6为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的指数函数求解得到的链路利用率状态变化图；图7为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的幂函数求解得到的流量状态变化图；图8为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的幂函数求解得到的链路利用率状态变化图；图9为本发明网络优化流量控制装置实施例一的结构示意图；图10为本发明网络优化流量控制装置实施例二的结构示意图；图11为本发明网络优化流量控制系统实施例的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。本发明实施例的主要技术方案是，将网络优化中的流量计算分解到网络中的各个节点和链路上分别实现，例如，对网络中的各条子数据流传输路径分别计算其子数据流流量，而且在流量计算中所需要的参数也分布在子数据流传输路径中的网络节点实现，从而相对于现有技术中的优化处理服务器集中式处理方式，大大缩减了计算量，提高了网络优化的实时性。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。实施例一图1为本发明网络优化流量控制方法实施例一的流程示意图，其中，网络中可以包括数据源节点、路由器节点和服务器节点；并且，两个相邻的路由器节点之间为一条链路且该两个相邻的路由器节点组成链路控制模块。如图1所示，本实施例的流量控制方法可以包括以下步骤步骤101、数据源节点根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在子数据流传输路径上加载第一数据流流量；例如，与现有技术相比较，现有技术中是采用网络之外单独设置的优化处理服务器来计算网络流量，而本实施例中不再设置上述的优化处理服务器，而是直接通过网络中的数据源节点来进行流量计算。并且，网络中包括多个数据源节点，该多个数据源节点是分别计算其所连接的子数据流传输路径上的流量的。数据流传输的源节点为数据源节点，数据流传输的目的节点是服务器节点，数据源节点和服务器节点之间的路径为数据流传输路径。本实施例中，每一数据源节点都可以根据网络拓扑信息，依据数据流可能的传输路径，划分出到服务器节点的若干条子数据流传输路径。并且，数据流从数据源节点到服务器节点之间可能经过多个路由器节点，相应的，即一条子数据流传输路径上可能经过若干条链路。其中，上述的网络拓扑信息可以是数据源节点从路由器节点获得。数据源节点在上述划分得到的各子数据流传输路径上分别加载第一数据流流量， 作为初始流量，该初始流量可以为一预设的起始值，为一个较小的常数。例如，假设数据源节点A到服务器节点B之间有三条子数据流传输路径，那么在这三条子数据流传输路径加载的均为第一数据流流量，但是各条子数据流传输路径上的第一数据流流量可以相同，也可以不相同。步骤102、路由器节点获取子数据流传输路径中的若干链路的链路价格，并将其聚合得到链路聚合价格，将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点；例如，路由器节点可以依据路由矩阵，将步骤101中得到的第一数据流流量加载到子数据流传输路径中的各条链路上。其中，有可能出现多条子数据流传输路径经过同一条链路，则该链路上就相应的可能加载有多个数据流；例如，路由器节点A和路由器节点B 之间的链路，同时被第一子数据流传输路径和第二子数据流传输路径，那么该链路上就加载有第一子数据流传输路径上的流量a和第二子数据流传输路径上的流量b。路由器节点 A可以将流量a和流量b聚合成链路流量。链路控制模块可以根据上述得到的链路流量计算链路价格。其中，链路价格的计算可以有多种方式，依据网络优化目标对链路的性能要求而定；例如，在网络优化中，较侧重于链路的利用率，希望使得链路的利用率较高，则链路价格就可以设定为反映链路利用率的指标，如“链路价格=链路流量/链路最大容量”。一条子数据流传输路径上可能具有多条链路，每一条链路都可以依据上述方式获取链路价格。路由器节点可以将该子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合，得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至数据源节点。其中，链路聚合价格的计算方式也可以有多种，例如，可以选择多个链路价格中的最大值作为链路聚合价格，或者将多个链路价格相加得到链路聚合价格，或者将多个链路价格分别赋权相加得到链路聚合价格等。步骤103、数据源节点根据链路聚合价格，以及服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径；例如，以链路价格为反映链路利用率的指标为例，数据源节点可以根据链路价格调整步骤101中加载的初始流量，若链路价格较低，则表示链路利用率还很低，可以增加链路流量，则数据源节点可以依据一定的增长因子在步骤101的初始流量的基础上继续增加流量。数据源节点还可以根据服务器节点的服务器权重调整步骤101中加载的初始流量，该服务器权重可以是反映服务器的处理能力，例如可以依据服务器的负载和服务平均时延等性能参数对服务器赋以权重值，若服务器权重较高，则表明该服务器的处理能力较高(如负载还较小、时延较小等)，则数据源节点可以依据一定的增长因子在初始流量的基础上继续增加流量。经过上述对于流量的调节，数据源节点可以得到第二数据流流量，该第二数据流流量是调整后的流量，可以将该第二数据流流量替换步骤101中的第一数据流流量，加载至子数据流传输路径上。其中，本实施例的方法中同时考虑了链路性能要求(链路价格)和服务器性能要求(服务器权重)，是ISP与CP的联合优化，可以获得网络性能全局最优的平衡。与现有技术相比较，本实施例的网络优化流量控制方法，不仅是一个分布式计算方式，即将流量计算分布到各个数据源节点和网络节点进行计算，相对于现有技术的集中式处理方式，大大减小了计算量和网络信令交互；而且，本实施例的网络优化流量控制方法是一个对流量进行动态调节的过程，可以根据网络链路状态和服务器状态等进行流量的实时调节，相对于现有技术中的静态优化计算方式，能够动态适应网络变化，快速应对网络异常状态，系统的鲁棒性好。本实施例的网络优化流量控制方法，通过将网络优化中的流量计算分解到网络中的各个节点和链路上分别实现，解决了网络优化流量计算信息需求量大的问题，大大缩减了计算量，提高了网络优化的实时性。实施例二图2为本发明网络优化流量控制方法实施例二的流程示意图，本实施例与实施例一基本相同，只是对实施例一中的各步骤进行更加详细的说明。如图2所示，本实施例的流量控制方法可以包括以下步骤步骤201、数据源节点根据网络拓扑信息，划分得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在子数据流传输路径上加载第一数据流流量；例如，参见图3所示，图3为本发明网络优化流量控制方法实施例二中的子数据流传输路径划分示意图。数据源节点Rl到服务器节点Sl之间的数据流传输路径可能有多条， 图3中所示为两条，分别为xll和xl2。其中，数据源节点是根据网络拓扑信息进行子数据流传输路径的划分的，该网络拓扑信息可以是由路由器节点接收。具体是，路由器节点将收集到的网络拓扑信息广播至周边节点，数据源节点在接收到该信息后，可以在本地生成网络拓扑表；数据源节点再根据网络拓扑表的内容，依据至服务器节点的数据流可能的传输路径划分得到若干独立的子数据流传输路径。数据源节点可以计算生成第一数据流流量，作为初始流量，加载至上述得到的子数据流传输路径上。其中，在数据流的加载时，中间路由器需要做相应的转发策略，可以包括基于MPLS和基于IP两种方式的加载。例如，基于MPLS时，由于路由器节点支持MPLS 数据管道功能，可以直接将第一数据流流量加载至MPLS管道上，依据管道建立时的路径转发；基于IP时，可以在第一数据流流量对应的数据包中添加路径标记，路由器节点可以根据该路径标记进行数据包转发。步骤202、路由器节点将链路上的流量进行聚合得到链路流量；其中，路由器节点可以依据路由矩阵，将步骤201中得到的第一数据流流量加载到子数据流传输路径中的各条链路上。其中，有可能出现多条子数据流传输路径经过同一条链路，则该链路上就相应的可能加载有多个数据流。例如，路由器节点A和路由器节点B之间的链路，同时被xll和xl2经过，那么该链路上就加载有xll上的流量a和xl2上的流量b。路由器节点A可以将流量a和流量b 聚合成链路流量。步骤203、链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格；
其中，链路价格是反映链路性能的参数，链路控制模块可以直接根据链路的性能要求设定。例如，在网络优化中，较侧重于链路的利用率，希望使得链路的利用率较高，则链路价格就可以设定为反映链路利用率的指标，如“链路价格=链路流量/链路最大容量”。链路价格依据预定的效用函数f( Si)设定，与链路的效用函数f( Si)线性相关， 该效用函数为非线性函数，例如可以为单调的凸函数；链路控制模块可以根据链路的效用函数f(Si)更新链路价格，该f(Si)就可以作为某一链路上获得的价格。其中，效用函数 f(5》由链路状态信息计算得到，例如步骤202中所获得的链路流量、链路时延、链路所要求的控制缓存队列长度等。其中，设置效用函数为非线性函数，可以使得该优化方法的响应速度更快，优化流量更快的逼近目标平衡点流量。此外，链路控制模块还可以同步网络的拓扑表以及链路计算参数，以同步链路间的分布式计算误差。步骤204、路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点；例如，一条子数据流传输路径上可能具有多条链路，每一条链路都可以依据上述方式获取链路价格。路由器节点可以将该子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合，得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至数据源节点。其中，路由器节点根据选定的公平性规则，对子数据流传输路径上的各条链路的链路价格进行聚合；该公平性规则一般有最大最小公平准则和比例公平准则等，分别对应不同的链路聚合方法；例如，如果选择最大最小公平准则，可以选择多个链路价格中的最大值作为链路聚合价格，或者选择比例公平准则，则将多个链路价格相加得到链路聚合价格， 或者选择加权比例公平准则，则将多个链路价格分别赋权相加得到链路聚合价格等。步骤205、数据源节点根据链路聚合价格，以及服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径；例如，服务器权重可以是反映服务器节点的处理能力的指标，其中，链路价格代表 ISP的优化要求，该服务器权重代表CP的优化要求，即将服务器节点的选择参数化，依据服务器节点的性能信息对服务器节点动态分配权重。本实施例中，依据如下公式(1)计算服务器权重w = H(y, D)...........................................(1)上述公式(1)例如可以为:w= H(y,D) = y (y/sc0) + (1-γ ) (D/D0)；其中γ为常数，且0彡γ彡1 ；SC0为单位时间内服务器能处理的数据流量；D0为参考时延常数；上述的公式(1)中，y为服务器节点的总负载，D为服务器节点的服务平均时延。 服务器性能信息(如负载、时延等)可以是服务器节点发送至数据源节点，再由该数据源节点根据服务器性能信息计算该服务器节点的服务器权重。在服务器节点向数据源节点发送的过程中，网络中的路由器节点可以进行转发。由于各个子数据流是独立计算的，在多条数据流经过一条链路时，该多条数据流将进行竞争，竞争的能力则可以通过各子数据流对应的目标服务器节点的服务器权重得以体现；例如，服务器权重较高，则表明该服务器的处理能力较高(如负载还较小、时延较小等)，则该服务器节点对应的子数据流就可以适当增大流量。通过上述各子数据流之间的自适应调节，可以同时实现TE与SS的目标。上述的服务器权重的计算没有时间步骤的限制，只要能够在流量计算之前得到即可。在获得服务器权重之后，数据源节点可以根据链路聚合价格，以及服务器节点的服务器权重，计算子数据流传输路径的流量。具体的，数据源节点可以依据如下的公式( 进行流量计算
权利要求
1.一种网络优化流量控制方法，其特征在于，所述网络包括数据源节点、路由器节点和服务器节点，两个相邻的路由器节点之间为一条链路，且所述两个相邻的路由器节点组成链路控制模块；所述方法包括所述数据源节点根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；所述路由器节点将所述链路上的第一数据流流量聚合成链路流量，所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格；所述路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点；所述数据源节点根据所述链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径。
2.根据权利要求1所述的网络优化流量控制方法，其特征在于，在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量，包括所述子数据流传输路径为MPLS管道，将所述第一数据流流量加载至所述MPLS管道上； 或者，在所述第一数据流流量对应的数据包中添加路径标记，以使得所述路由器节点根据所述路径标记，将所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径上。
3.根据权利要求1所述的网络优化流量控制方法，其特征在于，还包括所述数据源节点接收所述服务器节点发送的服务器性能信息，并根据所述服务器性能信息得到所述服务器节点的服务器权重。
4.根据权利要求1所述的网络优化流量控制方法，其特征在于，所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格，包括所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的效用函数，并根据所述效用函数得到所述链路的链路价格；所述效用函数为非线性函数。
5.根据权利要求1所述的网络优化流量控制方法，其特征在于，所述效用函数中包括试探因子，所述试探因子在所述链路聚合价格小于等于1时为正常数，在所述链路聚合价格大于1时为负常数。
6.一种网络优化流量控制装置，其特征在于，包括初始加载模块，用于根据网络拓扑信息，得到数据源节点至服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；反馈接收模块，用于接收所述路由器节点反馈的所述子数据流传输路径的链路聚合价格，所述链路聚合价格由所述路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干的链路价格聚合得到；流量调节模块，用于根据所述链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径。
7.根据权利要求6所述的网络优化流量控制装置，其特征在于，所述初始加载模块包括第一加载单元，用于将所述第一数据流流量加载至所述MPLS管道，所述子数据流传输路径为MPLS管道；或者，第二加载单元，用于在所述第一数据流流量对应的数据包中添加路径标记，以使得所述路由器节点根据所述路径标记，将所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径上。
8.根据权利要求6所述的网络优化流量控制装置，其特征在于，还包括权重计算模块，用于接收所述服务器节点发送的服务器性能信息，并根据所述服务器性能信息得到所述服务器节点的服务器权重。
9.一种网络优化流量控制系统，其特征在于，包括数据源节点、服务器节点和路由节点，两个相邻的路由器节点之间为一条链路，且所述两个相邻的路由器节点组成链路控制模块；所述数据源节点，用于根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；一条所述子数据流传输路径包括若干所述链路；还用于根据所述路由器节点反馈的链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径；所述路由器节点，用于将所述链路上的第一数据流流量聚合成链路流量，所述链路控制模块根据所述链路流量得到所述链路的链路价格；将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点。
全文摘要
本发明实施例提供一种网络优化流量控制方法、装置和系统，其中方法包括数据源节点根据网络拓扑信息，得到所述数据源节点至所述服务器节点之间的子数据流传输路径，并在所述子数据流传输路径上加载第一数据流流量；路由器节点将所述子数据流传输路径中的若干链路的链路价格聚合得到链路聚合价格，并将所述链路聚合价格反馈至所述数据源节点；数据源节点根据所述链路聚合价格，以及所述服务器节点的服务器权重，得到第二数据流流量，并将所述第二数据流流量替换所述第一数据流流量加载至所述子数据流传输路径。本发明实施例大大缩减了计算量，提高了网络优化的实时性。
文档编号H04L12/24GK102388585SQ201180001972
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者文刘飞, 项炎平 申请人:华为技术有限公司