[发明专利]实现最小化优先级抢占代价的方法

权利要求书

1.一种在多协议标记交换流量工程中因特网路由器或网络管理实体实现最小化优先级抢占代价的方法，包括：

设在链路l上出现一个新的标记交换路径建立请求，该链路l上剩余的带宽无法满足该新的标记交换路径的带宽需求，从而需要抢占低优先级的标记交换路径带宽，设L为链路l上保持优先级低于该新的标记交换路径的建立优先级的所有标记交换路径的集合，L中含有N条待抢占标记交换路径，分别编号为1......n......N，n为自然数，1≤n≤N，

定义一个命名为H-PREPT的抢占代价函数，其表达式为：

F(z)＝α(z·y^T)+β(z·1^T  )+γ(z·b^T-r)-公式1

其中α、β和γ分别是运营商为被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价分配的系数，用于强调被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价的重要性权重，

矢量z是需要求解的优化变量矢量，由N维二进制变量构成，其中每个二进制变量定义为：

z(n)＝1，如果第n条标记交换路径被抢占；

z(n)＝0，如果第n条标记交换路径未被抢占；

矢量y是抢占优先级代价矢量，由N维抢占优先级代价构成，其中每个抢占优先级代价定义为：

y(n)＝q-p(n)，其中q为多协议标记交换网络支持的优先级总级数，p(n)为该第n条标记交换路径的保持优先级，

公式1右边第2项中的矢量1是N维矢量，其由N个自然数1构成，

矢量b是带宽代价矢量，由N维带宽代价构成，其中每个带宽代价定义为：

b(n)＝第n条标记交换路径的已预留带宽，

r表示为了该新的标记交换路径建立请求而实际需要抢占的带宽，

在满足z·b^T≥r的条件下求解当z取何值时公式1的F(z)达到最小值，从求出的z的解中哪些二进制变量为1，从而得到相应要被抢占的标记交换路径，即为满足抢占代价函数最小的最优解。

2.一种在多协议标记交换流量工程中因特网路由器或网络管理实体实现最小化优先级抢占代价的、命名为H-PREPT启发式方法的方法，包括：

设在链路l上出现一个新的标记交换路径建立请求，该链路l上剩余的带宽无法满足该新的标记交换路径的带宽需求，从而需要抢占低优先级的标记交换路径带宽，

步骤1：将链路l上保持优先级低于该新的标记交换路径的建立优先级的所有标记交换路径按照带宽从小到大的顺序排列，形成集合L，L中含有N条按照带宽从小到大的顺序排列的待抢占标记交换路径，分别按照带宽从小到大的顺序编号为1......n......N，n为自然数，1≤n≤N，

定义每一条待抢占的标记交换路径的抢占代价为：

C＝αy(n)+β+γ(b(n)-r)-公式2

其中α、β和γ分别是运营商为被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价分配的系数，用于强调被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价的重要性权重，

y(n)是链路上第n条标记交换路径的抢占优先级代价，定义为y(n)＝q-p(n)，其中q为多协议标记交换网络支持的优先级总级数，p(n)为该第n条标记交换路径的保持优先级，

b(n)是链路上第n条标记交换路径的抢占带宽代价，定义为b(n)＝第n条标记交换路径的已预留带宽，

r表示为了该新的标记交换路径建立请求而实际需要抢占的带宽，

步骤2：判断是否满足r≤b(N)，

步骤3：如果满足r≤b(N)，在L中选择所有满足r≤b(n)的标记交换路径，分别对每一条满足r≤b(n)的标记交换路径按公式2计算抢占代价函数C，并找出抢占代价函数C最小的标记交换路径，令此时的抢占代价函数C值为MIN_C，然后设这N条标记交换路径中不满足r≤b(n)的标记交换路径为N1条，从这N1条标记交换路径中任选2条标记交换路径，这种组合数有C_N1²个，从这C_N1²个组合中的那些所含2条标记交换路径的带宽和大于或等于r的组合中选择这样一个组合，使以下的公式1的抢占代价函数F(z)最小：

F(z)＝α(z·y^T)+β(z·1^T)+γ(z·b^T-r)-公式1

其中α、β和γ仍然分别是运营商为被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价分配的系数，用于强调被抢占标记交换路径优先级代价、被抢占标记交换路径数目代价、被抢占标记交换路径总带宽浪费代价的重要性权重，

矢量z是需要求解的优化变量矢量，由N维二进制变量构成，其中每个二进制变量定义为：

z(n)＝1，如果第n条标记交换路径被抢占；

z(n)＝0，如果第n条标记交换路径未被抢占；

矢量y是抢占优先级代价矢量，由N维优先级代价构成，其中每个抢占优先级代价定义为：

y(n)＝q-p(n)，其中q为多协议标记交换路径支持的优先级总级数，p(n)为该第n条标记交换路径的保持优先级，

公式1右边第2项中的矢量1是N维矢量，其由N个自然数1构成，

矢量b是带宽代价矢量，由N维带宽代价构成，其中每个带宽代价定义为：

b(n)＝第n条标记交换路径的已预留带宽，

r仍然表示为了该新的标记交换路径建立请求而实际需要抢占的带宽，

看使公式1的抢占代价函数F(z)最小的z的值中哪些二进制变量为1，从而得出使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合，

如果所有这C_N1²个组合中的每个组合中的2条标记交换路径带宽的和都大于或等于r，或者上述得出的使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合的抢占代价函数F(z)值大于或等于当前MIN_C，则结束计算，这时如果使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合的抢占代价函数F(z)值小于当前MIN_C，则当前MIN_C将被这个计算出的最小的抢占代价函数F(z)值替代，并认为抢占代价为此时的MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径；如果未满足上述结束计算的条件，当前MIN_C将被这个计算出的最小的抢占代价函数F(z)值替代，然后从这N1条标记交换路径中任选3条标记交换路径，这种组合数有C_N1³个，

从这C_N1³个组合中的那些所含3条标记交换路径的带宽和大于或等于r的组合中选择这样一个组合，使上述的公式1的抢占代价函数F(z)最小，看使公式1的抢占代价函数F(z)最小的z的值中哪些二进制变量为1，从而得出使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合，如果所有这C_N1³个组合中的每个组合中的3条标记交换路径带宽的和都大于或等于r，或者上述得出的使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合的抢占代价函数F(z)值大于或等于当前MIN_C，则结束计算，这时如果使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个标记交换路径组合的抢占代价函数F(z)值小于当前MIN_C，则当前MIN_C将被这个计算出的最小的抢占代价函数F(z)值替代，并认为抢占代价为此时的MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径；如果未满足上述结束计算的条件，当前MIN_C将被这个计算出的最小的抢占代价函数F(z)值替代，然后从这N1条标记交换路径中任选4条标记交换路径，这种组合数有C_n1⁴个，依次类推，循环往复，直到被选择抢占的标记交换路径数目达到设定上限值M，当达到上限值M时就认为对应于当前MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径，M为自然数；

如果实际需要抢占的带宽r＞b(N)，则计算b(N)+b(N-1)，如果其和大于或等于r，则今一个变量m＝2；如果仍小于r，则计算b(N)+b(N-1)+b(N-2)，如果其和大于或等于r，则使m＝3；如果仍小于r，则依次类推，最后找到使b(N)+b(N-1)+b(n-2)+......+b(n-m+1)大于或等于r的m，判断此时的m是否大于设定上限值M，如果大于M，则进入后述的流程δ；如果不大于M，则基于这个数值m，从L中任选m条标记交换路径，这种组合数有C_N^m个，从这C_N^m个组合中选择使其标记交换路径带宽的和能大于或等于r，且使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个组合，令变量MIN_C＝该抢占代价函数F(z)最小值，如果所有这C_N^m个组合中的每个组合中的标记交换路径带宽的和都大于或等于r，则结束计算，并认为对应于该MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径；否则，从这N条标记交换路径中任选m+1条标记交换路径，这种组合数有C_N^m+1个，从这C_N^m+1个组合中选择使其标记交换路径带宽的和能大于或等于r且使公式1的抢占代价函数F(z)最小的那个组合，然后如果所有这C_N^m+1个组合中的每个组合中的标记交换路径带宽的和都大于或等于r，或者该抢占代价函数F(z)最小值大于或等于当前MIN_C，则结束计算，这时如果该抢占代价函数F(z)最小值低于当前MIN_C，则将该当前MIN_C更新为该抢占代价函数F(z)最小值，并认为抢占代价为此时的MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径；如果未满足上述结束计算的条件，将该当前MIN_C更新为该抢占代价函数F(z)最小值，然后从这N条标记交换路径中任选m+2条标记交换路径，这种组合数有C_N^m+2个，依次类推，循环往复，直到被选择的标记交换路径数目达到设定上限值M，当达到上限值M时就认为对应于当前MIN_C的标记交换路径就是要抢占的标记交换路径，

所述流程δ为：此时一定有b(N)+b(N-1)+.......+b(N-m+1)≥r，依次计算b(N-1)+b(N-2)+......+b(N-m)，b(N-2)+b(N-3)+......+b(N-m-1)......，一直找到h，使b(N-h)+b(N-h-1)+......+b(N-h-m+1)≥r，而b(N-h-1)+b(N-h-2)+......+b(N-h-m)＜r，其中h为大于或等于0的整数，设从第N-h-m+1条标记交换路径开始一直到第N条标记交换路径共有N2条标记交换路径，仅从这N2条标记交换路径中任选m条标记交换路径，共有C_N2^m种组合，对这C_N2^m种标记交换路径的组合中的每一种组合分别计算F(z)，选择使F(z)最小的那个组合就是要抢占的标记交换路径的组合。