[发明专利]控制网络路由配置的设备和方法

说明书

提出了用于控制网络路由配置的设备和方法。所述设备用于：获取预测流量矩阵和多个流量矩阵；从在所述预测流量矩阵和所述多个流量矩阵之上按层次结构排列的多个集群中确定分配给包含所述预测流量矩阵的较低层级的第一集群。每个所述集群与路由配置相关联，所述多个集群被分配到至少两个不同的层级。所述设备从所述多个集群中选择分配给较高层级的第二集群，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群，所述较低层级包含当前流量矩阵；确定与所述第二集群相关联的第二路由配置；并激活所述第二路由配置作为网络路由配置。

技术领域

本发明涉及网络，如在软件定义网络(Software Defined Network，SDN)中的流量工程(traffic engineering，TE)领域。本发明尤其涉及通过网络进行流量路由。为此，本发明涉及一种控制网络路由配置的设备和相应的方法。基于流量矩阵控制网络路由配置，将流量矩阵划分成不同层级的集群。

背景技术

TE可以优化网络资源的利用率，因此在网络管理中起着至关重要的作用。现在，例如SDN控制器或路径计算单元(path computation element，PCE)集成TE方法，以便不断优化网络。然而，网络的突然和不可预测的变化(例如：流量变化和/或网络故障)仍然是传统TE方法的主要挑战。为了适应网络变化，传统的TE方法大致可以分为三类：动态TE、静态TE和半静态TE。

每当网络中发生新事件(如流量变化、链路故障)时，动态TE都会重新配置网络。通常，动态TE方法使用监测系统，以便在相对较短的时间内收集信息，并预测网络系统的未来演化。例如，使用一定数量的历史流量矩阵来预测下一个流量矩阵。然后，将这个预测用作动态TE方法的输入来对网络进行重新配置。每当流量发生变化时，可使用成熟方法(如线性规划)计算最佳网络配置。然而，由于硬件设备的编程需要时间，所以过于频繁地重新配置网络会影响其稳定性。因此，过于频繁的网络重新配置可能会导致性能恶化。出于这个原因，还提出了减少网络重新配置的次数的TE方法，例如只有在目标函数捕获的重新配置的益处大于进一步使用当前网络配置的益处时才重新配置网络的方法。尽管如此，动态TE方法的有效性取决于用于估计系统演化的预测方法的准确性。实际上，当使用动态TE方法进行优化时，预测误差会导致网络性能出现较大偏差。

图9示出了SDN控制器的一般架构的示例，其中动态TE机制使用监控系统收集的信息，以便预测网络系统的下一个状态，并相应地计算/更新网络路由配置。

与上文描述的动态TE相反，稳定TE计算单个配置，这在预测错误或不可预测事件的情况下相对于最优配置提供有界性能损失。稳定TE的第一技术中的一种是遗忘路由，其使用预选节点的小子集随机选择路径(路由)来连接源和目的地，而无需任何关于流量的信息。完全忽略任何流量信息和系统变化的路由技术可针对任何系统演化提供对最大鲁棒性。但随着网络规模增大，性能损失会快速变大。为此，还可以在计算网络配置时集成部分流量的信息来改善遗忘路由。

一些稳定TE方法计算的网络配置有适用于任一流量矩阵(traffic matrix，TM)的性能保证，流量矩阵属于使用监控系统收集的信息获得的有界域/集合。其它方法针对流量不确定性引入了不同的模型，例如，通过表示链路上可预期的最大负载(管道模型)或从源节点发出并指向目的节点的流量上限(软管模型)。基于这些模型计算具有性能保证的网络配置。然而，这些不确定性模型包括的信息少于多个TM方法，因此带来了更大的性能损失。为了进一步提高解决方案的最优性，一些方法只考虑用最有可能的TM来建立有界集以及计算最优配置。在优化中针对可能性较小的TM增加惩罚项。虽然在流量平稳变化时，这种方法提供了很好的解决方案，但由于无法从意外事件或不太可能发生的事件中进行计算，因此不能保证进行可行的配置。