An end-to-end distributed traffic allocation algorithm relates to the field of network traffic allocation. The invention comprises the following steps: step 1: establishing a non-convex optimization problem; step 2: transforming a non-convex optimization problem into a family of equivalent convex optimization problems by selecting appropriate variables; step 3: proposing a fully distributed optimal traffic allocation algorithm. The invention is a fully distributed method based on optimal control for optimizing non-concave utility function, which has the advantages of improving network security, reducing communication cost, and saving a lot of calculation.
【技术实现步骤摘要】
一种端到端的分布式流量分配算法
本专利技术涉及网络流量分配领域，尤其涉及一种端到端的分布式流量分配算法。
技术介绍
近年来，随着IP视频服务在互联网应用中占据主导地位，满足用户对于视频应用服务等互联网应用日益增长的需求成为了未来互联网的发展方向。IP视频应用的受欢迎程度越来越高，这给网络带宽资源的配置带来了巨大压力。例如，根据2016年6月1日发布的《思科未来网络发展业务趋势白皮书》，2020年IP视频流将会占据整个消费者网络流量的82％，相比于2015年的70％有较大提升；而且，该白皮书预测IP视频流将会在2015至2020年之间增长三倍。因此，未来网络的发展趋势就是，既要处理好日益增长的视频应用需求，还要给视频应用等其他互联网应用用户提供高品质的服务。然而，现有的端到端的数据率分配方案(例如基于窗口的传输控制协议和拥堵控制机制，即TCP协议)和网络流量工程方案(例如基于流的等成本多路径负载均衡机制，即ECMP协议)均无法提供这样的服务。现有的TCP协议和ECMP协议存在如下缺陷：1、视频内容可能被用不同的解码频率解码或者用不同个数的解码层解码，而且解码的频率越...
【技术保护点】
1.一种端到端的分布式流量分配算法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立非凸优化问题；步骤2：经过选择合适的变量，将非凸优化问题转化为一族等价的凸优化问题；步骤3：提出完全分布式的最优的流量分配算法。
【技术特征摘要】
1.一种端到端的分布式流量分配算法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立非凸优化问题；步骤2：经过选择合适的变量，将非凸优化问题转化为一族等价的凸优化问题；步骤3：提出完全分布式的最优的流量分配算法。2.如权利要求1所述的一种端到端的分布式流量分配算法，其特征在于：步骤1中建立非凸优化问题的方法为：subjectto1s,lxs,l≤cl,l∈Ls,s∈S(2)Fx＝0(3)(xs,rs)∈Xs,s∈S(5)该优化问题的效用函数为：其中，α和ι分别为给定的正整数，j∈{0,1,2,...,α}，s为发送流量的节点，rs为节点s发出的所有流量的和；给定节点s，分数阶函数以rs作为自变量，以集合{ps,0,...,ps,j-1,ps,j,ps,j+1,...,ps,α}中元素作为相应阶数对应的参数，的阶数为j/ι，其相应参数为ps,j，表征发送流量节点s相关的用户满意程度；是求和运算的记号，表示令变量j从0增长到α，将对应的函数值相加；同样，∑s∈S也是求和运算的记号，表示令变量s不重复地遍历集合S中的值，将对应的函数值相加；b为传输流量的节点；d为流量的终点；l为传输流量的链路；el(b)是与节点b经链路l相连的节点；为由节点s发出的，以节点d为终点，经链路l传输的流量；为由节点b传输的，以节点d为终点，经链路l传输的流量；为由节点el(b)传输的，以节点d为终点，经链路l传输的流量；S为由所有发送流量节点s构成的集合；为由所有传输流量的节点b构成的集合；Lb是与节点b相连接的链路l的集合；Ls是与节点s相连接的链路l的集合；cl为链路l所能承载流量的带宽；xs,l为由节点s发出的，经链路l传输的总流量；xb,l为节点b经链路l传输的总流量；xs为由所有节点s发出的流量构成的向量，即xb是由所有节点b传输的流量构成的列向量，即向量右上角的T表示对向量xb,l做转置运算；x是由所有流量构成的列向量，即自变量r是由所有变量rs构成的列向量，即1s,l、和均是以正整数1为元素的横向量，它们的元素个数分别与列向量xs,l、xb,l和xel(b),l的元素个数相同；F为类邻接矩阵；是节点b用来传输以d为终点的流量的所有链路l构成的集合；Db为由节点b传输的所有流量的终点d构成的集合；Ds,l是节点s经链路l传输的所有流量的终点d构成的集合；ξs和ζs为常数，分别是rs的下界和上界；和R+分别表示维数为和1的正整数空间，|Ds,l|是向量Ds,l的维数；条件(1)和(2)表示链路承载能力的限制，链路l传输的流量不能超过它的承载能力；条件(3)表示在传输过程中节点不能丢失流量的限制，流入每个节点的流量应该等于流出该节点的流量；条件(4)表示传输节点b传输的流量是非负的；条件(5)表示节点s发出的流量是非负的，并且发出的总流量是有上下界的；条件(6)给出集合Xs的定义。3.如权利要求2所述的一种端到端的分布式流量分配算法，其特征在于：步骤2的方法如下：选取变量将ys假设为随机变量并令ys对于测度μs的第j个动量矩记为ms,j，即其中j∈{0,1,2,...,α}，利用泛函分析理论，将非凸优化问题转化为如下一族优化问题：subjecttoms,0＝1,s∈S(8)Ms(0,α,ms)≥0,s∈S(9)βsMs(0,α-2,ms)-Ms(0,α,ms)≥0(10)ms,j≤(rs)j/ι,j∈{1,...,α},s∈S(11)1s,lxs,l≤cl,l∈Ls,s∈S(13)Fx＝0(14)(xs,rs)∈Xs,s∈S(16)该优化问题的效用函数为...
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