[发明专利]面向负载均衡的IP网络弹性路由层优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IP网络弹性路由层优化方法，特别涉及一种面向负载均衡的IP网络弹性路由层优化方法。

背景技术

文献“Kvalbein A,Cicic T,Gjessing S.Post-failure routing performance with multiple routing configurations.”公开了一种IP网络快速重路由方法，即MRC（Multiple Routing Configurations）快速重路由方法。该方法采取优化原拓扑权重、创建备份拓扑、优化备份拓扑权重3步实现备份拓扑的生成及负载均衡，当网络发生故障时，直接将受影响的流量转换到备份拓扑中进行传输，实现流量的快速无中断转发。但是，MRC快速重路由算法尚存在以下问题：

（1）计算复杂度高。MRC快速重路由算法采用步骤式思路实现备份拓扑的生成及负载均衡，在第1步和第3步均需要采用启发式搜索算法来实现，且第3步中每一个备份拓扑均要采用启发式搜索算法得到新的链路权重，占用计算资源多，步骤复杂。

（2）未考虑传输效率问题。MRC生成算法在整个过程中以提高网络的负载均衡度为目的，负载均衡度相对较高，但没有考虑重路由路径是否为最佳路径。当网络流量较少或中等水平时，拥塞发生的概率相对较小，在此情况下，MRC生成算法以负载均衡为唯一标准则会牺牲流量的传输效率，因此该算法仅适用于网络流量繁忙时应用。

（3）修改网络拓扑信息。MRC生成算法通过调节链路权重来实现负载均衡，降低了原来链路权重所包含的传输代价、路径长短等信息的比重，且对原拓扑权重的修改不可控，很可能会造成因过多修改权重而导致其他代价增加。

发明内容

为了克服现有IP网络快速重路由方法链路传输效率低的不足，本发明提供一种面向负载均衡的IP网络弹性路由层优化方法。该方法首先建立层次化RRL技术体系，作为后续优化算法的框架基础，其次将RRL生成过程以矩阵的形式表示，给出了全拓扑矩阵和各弹性路由子层矩阵之间的约束关系，基于此建立了一种避免拥塞发生的IP网络RRL结构优化模型，优化目标为最小化平均最短重路由路径和最大链路利用率的加权和，在避免拥塞发生的条件下联合考虑最短重路由路径问题和负载均衡问题，最后采用单亲遗传算法对建立的RRL结构优化模型进行求解，经过初始编码、适应度计算、单亲繁殖、淘汰个体、竞争选择以及结束判断后，得到了既考虑负载均衡又考虑链路传输效率的RRL优化结果，实现了受损路径的有效快速修复，并克服了MRC快速重路由算法存在的复杂度高、修改拓扑信息等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种面向负载均衡的IP网络弹性路由层优化方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、建立层次化RRL技术体系，最底层为RRL技术平台；第二层为路由子层生成算法，用于得到确定的路由子层分配方案；第三层为转发流量的分发方式；第四层为RRL的应用模式；

步骤二、RRL定义的矩阵表示。

网络IP层拓扑是由节点和链路构成的无向图，记为G(V,E)，其中，V表示顶点的集合，E表示边的集合。若图的顶点个数为n，则表示为一个n×n的矩阵，用D=(d_ij)_n×n表示，其中

式中，(i,j)表示连接顶点i和j的一条边。

对于带权值的图

式中，w(i,j)表示链路(i,j)的权值，矩阵D沿主对角线对称。

定义1：若拓扑矩阵D^F与D¹、D²、…、D^l满足如下关系，

DF=1l-1Σk=1lDk---(3)]]>