[发明专利]一种应用于软件定义网络的流量工程方法

说明书

本发明公开了一种应用于软件定义网络的流量工程方法，其步骤主要为：获取网络拓扑、链路容量、业务流集合和近似参数；初始化链路长度、第一流变量和第二流变量；将源节点相同的业务流分为一类；依次对每类业务流进行带宽分配；输出最终带宽分配方案。本发明虽然基于近似算法，但得到的近似解非常接近利用线性规划所求得的最优解，同时，本发明提出的近似算法对近似率参数并不敏感，与近似算法相比，即使采用较大近似参数求得的目标函数值与采用较小的近似参数求得的目标函数值非常接近，由于本发明提出的算法与近似算法在计算复杂度上一样，因此，选择较大的近似参数可显著地提升算法的计算效率，而这对大规模网络的流量工程是非常有意义的。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种应用于软件定义网络的流量工程方法。

背景技术

传统网络架构中的控制逻辑和数据转发功能是结合在一起的，即控制平面与数据平面是 耦合的。随着用户需求的持续增长，网络需承载的业务类型越来越多，大量复杂的网络功能 需要加入到移动网络中。这种情况下，运营商需要对每一台网络设备单独地进行配置、管理 和功能更新，带来了极大的操作困难和开销。一种新的网络架构——软件定义网络(SDN) 提出将网络的控制平面和数据平面分离，并将各种网络节点的控制和管理功能逻辑上集中至 一个站点，从而简化了网络的控制和管理。同时，SDN以业务流为控制粒度，利用全局的网 络和业务信息，可以精确的控制业务行为和分配网络资源，使网络能够更加高效地运行。

流量工程将业务需求映射到网络拓扑上，包括为业务寻找可行的传输路径和为其分配网 络带宽资源，以避免网络出现拥塞和保证用户获得一定的服务质量。在传统网络架构中，网 络资源管理主要基于路由协议实现。Internet的路由协议如RIP，OSPF，基于分布式的最短路 径算法为业务流寻找路径，并没有面向业务流的网络资源分配机制。各个业务流互相竞争网 络资源，容易使网络出现负载不均衡，造成网络拥塞并浪费网络资源。将流量工程与传统有 线网络路由协议结合，如OSPF-TE通过调整网络中链路的权重来改变路由路径，等代价多路 径(ECMP)同时使用多条等价路径来分散业务负载，减少了网络拥塞的发生，提高网络性 能。在SDN网络架构下，流量工程能够发挥更大作用，更加灵活地位业务分配资源。由于 SDN的具有全局的网络和业务信息，因此流量工程机制可以利用这些信息进行全局优化，得 到多路径路由机制，从而优化网络资源利用率。虽然基于多路径路由的流量工程机制为了网 络资源分配带来了极大的灵活性，但是，其对应的数学问题(线性规划)在中等或大规模网 络下难以有效地实时求解，造成基于多路径路由的流量工程机制不能有效地应用到已有网络 中。如果不追求准确解，采取近似解法，则通常要求较高的近似精度才能满足实际应用需求， 而较高的近似精度反之又提高了近似解法的计算复杂度，使之难以实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于软件定义网络的流量工程方法， 在获得近似最优网络资源分配方案的同时保证计算时间在可接受的范围内。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用于软件定义网络的流量工程方法， 包括以下步骤：

S1.获取网络拓扑信息，网络拓扑信息包括：网络拓扑其中代表节点集合， 节点数量为n，代表链路集合，链路总数为m；链路e的链路容量业务流集 合其中业务流k的带宽需求为d(k)；近似参数w；

S2.定义链路e的链路长度为l(e)，将链路长度l(e)初始化为δ/c(e)，其中式中，ε为中间参数；

为链路e关联第一流变量f_k(e)和第二流变量并将第一流变量f_k(e)和第二流变量 初始化为0；

S3.根据源节点对业务流进行分类，将源节点相同的业务流分为一类，得到S类业务流， S≥1，业务流k待分配的带宽需求初始化为d^k＝d(k)；