面向相似性能需求的聚合流量传输方法技术

本发明专利技术涉及一种面向相似性能需求的聚合流传输方法，在流量聚合的基础上，建立基于网络效用最大化的分类流量传输模型，将原始问题依据聚合流量类别分解成多个子问题，利用子梯度下降方法求解各个子问题。本发明专利技术为具有相似传输性能需求的聚合流在聚合带宽分配、路径选取、传输速率分配等方面提供联合保障，满足各类业务的数据传输性能需求，提高网络的效用，同时所提方法的操作对象是以传输性能分类的聚合流，对各类业务具有普遍适应性，方法具有较强的可扩展性，半集中式的架构方便网络管理者实施快速的网络管理策略部署和更新。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及计算机网络领域，特别设及一种面向相似性能需求的聚合流量传输方 法。
技术介绍
随着用户规模的增长和业务多样化发展，尤其是部署于全球的大规模数据中屯、骨 干网络的出现，使得IP网络中的业务流在数据传输需求(如时延、吞吐量、丢包率)上呈现出 明显的汇聚性。网络中的流量在数据传输性能指标上呈现相同或相似的需求，据此可对网 络流量进行聚类、划分，然后对汇聚流提供统一的传输性能保障策略，如路径选取、带宽分 配、传输速率分配等。 目前，面向相似性能需求的聚合流量传输技术主要针对现有IP/MPLS网络，采用完 全分布式的技术方法实现。运类方法收敛速度慢，而且造成网络管理难度大、网络无法适应 新兴业务、扩展性较差等一系列问题，严重影响了网络性能和用户体验。与此同时，控制平 面与数据平面分离成为网络发展的大趋势，尤其是SDN技术的飞速发展，为破解完全分布式 相似性能流量传输技术的弊端提供了新的思路。控制平面与数据平面分离，极大的方便了 网络管理者集中式的实施流量的分类管理，满足不同业务的数据传输需求，亟需一种控制 平面和数据平面分离情况下面向相似性能需求的聚合流传输技术，来满足网络中各种业务 需求，进一步提高网络效用。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种面向相似性能需求的聚合流量传输方 法，为具有相似传输性能需求的聚合流在聚合带宽分配、路径选取、传输速率分配等方面提 供联合保障，提高网络的效用。[000引按照本专利技术所提供的设计方案，一种，具 体包含如下步骤： 步骤1.根据流量传输性能需求进行流量分类、聚合，并建立基于网络效用最大化 分类流量传输模型； 步骤2.根据流量聚合类别，将网络效用最大化分类流量传输模型分解为主优化模 型和多个子优化模型，形成优化模型求解的半分布式多级管理结构； 步骤3.针对分解得到的主优化模型和多个子优化模型，采用子梯度下降算法迭代 求解，更新并计算网络效用，直至网络效用最大化。 上述的，步骤1中基于网络效用最大化分类流量传输模型具体为： 其中卢=玄￡讀巧为采用关于传柄又:托沪、 输性能指标的凹函数的效用函数，S S 为聚合流量内部带宽约束， 怯声、货岩P I>f tV'y/为物理带宽约束，网络的边集合为￡，可用路径集合为P，聚合流量类别集合 較装 K，第k类聚合流量包含的流集合为表示在路径P上业务类别k中的流S的发送速率， 是链路1上分配给业务类另化的带宽，Cl是链路1的总带宽，A =峰]|,:;w是链路-路径关联 矩阵，用于刻画链路1和路径P的映射关系，若链路1存在于路径P ,Aip= 1，否则Aip = O， R = iTMfi是路径-流关联矩阵，用于刻画路径P和隶属于类别k的流S的映射关系，若隶属 于业务类别k的流S选择路径P传输数据时，媒=1,否则《9=0。 maxmi?义"-之(》声） k[00川上述的，主优化模型具体为：洗bj娩化別多个子优化模型具体为： 朵么:載 variables >-f>0,V7,A^ , maxmbe u ~ ^ (*) 、;片革, S峭说Ito S4;冷4《托y/ variables 聋,> 0,々、;e 户.，戶 上述的，半分布式多级管理结构包含链路协调模块、聚合流量分配模块、离散分布 的数据中屯、，链路协调模块在每条链路上为各个聚合流量计算带宽，将聚合带宽发送给聚 合流量分配模块，并从各个聚合流量分配模块处接收最优拉格朗日乘子，对聚合带宽进行 优化;聚合流量分配模块保存聚合流的效用函数、各流的权重及聚合流与路径的映射关系， 每个聚合流量均对应有聚合流量分配模块，并从链路协调模块接收聚合带宽，确定聚合流 量内部各流在路径上的发送速率，该发送速率通过求解子优化模型得到，并将各个聚合流 量在各个路径的发送速率传输至数据中屯、。 上述的，采用子梯度下降算法迭代求解包含如下步骤:步骤3.1、链路协调模块下 发聚合带宽分配信息至聚合流量分配模块;步骤3.2、聚合流量分配模块计算链路发送速 率，并向链路协调模块发送子梯度信息;步骤3.3、链路协调模块根据子梯度信息，更新聚合 带宽，计算网络效用;步骤3.4、判断网络效用是否已经最大化，若是，则结束，否则返回步骤 3.1。 本专利技术的有益效果： 本专利技术在流量聚合的基础上，建立基于网络效用最大化的分类流量传输模型，将 原始问题依据聚合流量类别分解成多个子问题，利用子梯度下降方法求解各个子问题，为 具有相似传输性能需求的聚合流在聚合带宽分配、路径选取、传输速率分配等方面提供联 合保障，满足各类业务的数据传输性能需求，提高网络的效用;本专利技术方法的操作对象是W 传输性能分类的聚合流，不因业务除传输性能W外的其他属性而改变，因此该方法对各类 业务具有普遍适应性，方法的可扩展性强，同时半集中式的架构允许网络管理的快速部署 和更新，为网络管理者提供了极大便利。【附图说明】：图1为本专利技术的流程示意图之一； 图2为本专利技术的流程示意图之二； 图3为本专利技术的基于网络效用最大化的分类流量传输模型； 图4为本专利技术的模型分解示意图； 图5为本专利技术的模型分解结果示意图；图6为本专利技术的半分布式多级管理结构示意图； 图7为图6所示的各个模块层级间消息交互示意图。【具体实施方式】： 下面结合附图和技术方案对本专利技术作进一步详细的说明，并通过W下的实施例详 细说明本专利技术的实施方式，但本专利技术的实施方式并不限于此。 实施例一，参见图1所示，一种，具体包含 如下步骤： 步骤1.根据流量传输性能需求进行流量分类、聚合，并建立基于网络效用最大化 分类流量传输模型； 步骤2.根据流量聚合类别，将网络效用最大化分类流量传输模型分解为主优化模 型和多个子优化模型，形成优化模型求解的半分布式多级管理结构； 步骤3.针对分解得到的主优化模型和多个子优化模型，采用子梯度下降算法迭代 求解，更新并计算网络效用，直至网络效用最大化。 实施例二，参见图2~7所示，与实施例一基本相同，不同之处在于:步骤1中基于网 络效用最大化分类流量传输模型具体为： 其中，W=Z S @识:巧为采用关于传权技巧::芦' 输性能指标的凹函数的效用函数，S !??''^/^^^;^^>'/'"^<4，/为聚合流量内部带宽约束， 巧并'、井色P ^ >f S Cf，Vi为物理带宽约束，网络的边集合为￡，可用路径集合为'P，聚合流量类别集合 k巧K K，第k类聚合流量包含的流集合为录示在路径P上业务类别k中的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向相似性能需求的聚合流量传输方法，具体包含如下步骤：步骤1.根据流量传输性能需求进行流量分类、聚合，并建立基于网络效用最大化分类流量传输模型；步骤2.根据流量聚合类别，将网络效用最大化分类流量传输模型分解为主优化模型和多个子优化模型，形成优化模型求解的半分布式多级管理结构；步骤3.针对分解得到的主优化模型和多个子优化模型，采用子梯度下降算法迭代求解，更新并计算网络效用，直至网络效用最大化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇翔，马腾，黄建洋，张校辉，兰巨龙，张建辉，刘宗海，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41