一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法和装置，该方法包括：获取概率性故障模型，根据概率性故障模型计算预设网络状态的发生概率；根据发生概率和预设计算式计算概率阈值；构建数学规划问题；该数学规划问题的目标包括：最小化定义的损失函数的尾部损失值期望；尾部损失值期望指对于每个确定的路由配置，均已知在概率阈值情况下网络最大链路利用率的最大可能值，将大于该最大可能值的最大链路利用率的期望作为尾部损失值期望；数学规划问题的约束包括：所有流量都在网络中被完整路由、路由量为非负数和压缩状态有最大的损失值；求解该数学规划问题，获取路由配置。该实施例方案实现了在发生网络故障时避免网络拥塞。障时避免网络拥塞。障时避免网络拥塞。

【技术实现步骤摘要】
一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法和装置


[0001]本申请实施例涉及网络流量工程(Traffic Engineering，TE)
， 尤指一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法和装置。

技术介绍

[0002]随着互联网飞速发展，互联网出现了网络流量爆炸式增长等问题。受限 于路由算法和调度策略，网络流量极易在链路上分配不均，从而导致网络拥 塞和网络服务质量下降。流量工程是一种优化网络流量分配的技术。它可以 对网络流量优化调度，从而实现网络流量负载均衡，减少拥塞，提高网络资 源的利用率。在网络中，故障时有发生，从而导致流量路径发生改变，引起 网络拥塞。所以在流量工程算法中考虑网络故障是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法 和装置，能够在发生网络故障时避免网络拥塞。
[0004]本申请实施例提供了一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法， 所述方法可以包括：
[0005]获取预先创建的概率性故障模型，并根据所述概率性故障模型计算预设 网络状态的发生概率；
[0006]根据所述发生概率和预设计算式计算概率阈值β；
[0007]构建数学规划问题；其中，所述数学规划问题的目标包括：最小化定义 出的损失函数MLU(t，q)的尾部损失值期望；t为路由配置，q为网络状态；所述 尾部损失值期望是指：对于每一个确定的路由配置t，均已知在概率为所述概 率阈值β的情况下网络最大链路利用率的最大可能值，将大于所述最大可能值 的最大链路利用率的期望作为所述尾部损失值期望；所述数学规划问题的约 束包括：所有流量都在网络中被完整路由、路由量为非负数以及压缩状态q
c
有 最大的损失值l
c
；所述压缩状态q
c
是指：所有发生概率小于预设概率c的网络 状态被压缩为一个聚合状态，称为所述压缩状态q
c
；
[0008]求解所述数学规划问题，获取路由配置t。
[0009]在本申请的示例性实施例中，所述概率性故障模型，可以包括：
[0010]p
q
′
＝∏
z∈Z
(p
z
q
′
z
+(1
‑
p
z
)(1
‑
q
′
z
))；
[0011]其中，p
q
′
代表网络状态q
′
发生的概率，Z为网络故障事件的集合，z∈Z，z 是一个由多个链路故障组成的具体故障事件；p
z
代表故障事件z发生的概率； q
′
z
表示网络状态q
′
中故障事件z发生或不发生。
[0012]在本申请的示例性实施例中，所述预设计算式，可以包括：在本申请的示例性实施例中，所述预设计算式，可以包括：
[0013]其中，q
nf
代表网络无故障状态，代表网络无故障状态的发生概率， Q
f
＝Q\{q
nf
，q
c
}，Q为网络状态集合，系数γ∈[0，1]。
[0014]在本申请的示例性实施例中，所述构建数学规划问题，可以包括：
[0015]构建以最小化损失不小于预设的最大损失的期望为目标的决策求解问题；
[0016]将路由配置作为所述决策，基于所述决策求解问题构建所述数学规划问 题。
[0017]在本申请的示例性实施例中，所述构建以最小化损失不小于预设的最大 损失的期望为目标的决策求解问题，可以包括：
[0018]定义损失函数f(x，y)；其中，x为所述决策，X为x的定义域， 为n维实向量空间，n为正整数，y为不确定性向量，Y为y的 定义域，为m维实向量空间，m为正整数；
[0019]计算所述损失函数f(x，y)不超过阈值α的概率ψ(x，α)；其中， ψ(x，α)＝∫
f(x，y)≤α
p(y)dy；p(y)为不确定性向量y的概率密度函数；
[0020]定义函数VaR
β
；VaR
β
用于计算使得所述概率ψ(x，α)大于或等于所述概 率阈值β的最小阈值α；
[0021]定义函数CVaR；CVaR是不小于VaR
β
的损失的期望；
[0022]在所述概率阈值β下，在x∈X上最小化CVaR
β
(x)，求解所述决策x。
[0023]在本申请的示例性实施例中，所述将路由配置作为所述决策，基于所述 决策求解问题构建所述数学规划问题，可以包括：
[0024]定义路由配置的定义域，设定所有流量都在网络中被完整路由，路由量 为非负数，并设置所述压缩状态q
c
的最大的损失值l
c
；
[0025]将MLU(t，q)作为损失函数；所述MLU(t，q)表示流量在路由配置t下在网络 状态q发生时网络的最大链路利用率；
[0026]将最小化F
β
(t，α)作为优化目标，获取所述数学规划问题；其中， F
β
(t，α)＝α+(1
‑
β)
‑1∫
q∈Q
[MLU(t，q)
‑
α]+
p(q)dq。
[0027]在本申请的示例性实施例中，
[0028]其中，位代表节点i和j间的流量经过节点k路由的量；代表当流量 以ECMP(等价多路径)方式在节点i和k，节点j和k间的最短路路由时链路e上 所路由的流量比例；代表是一个关于网络状态q的随机变量，c(e)代 表链路e的容量，c(e)＞0；将整个网络抽象为一个有向图G＝(V，E)，其中V是 节点集合，E是有向链路集合。
[0029]在本申请的示例性实施例中，在求解所述数学规划问题，获取路由配置t 之前，所述方法还可以包括：
[0030]将非线性的数学规划问题转换成线性的数学规划问题。
[0031]在本申请的示例性实施例中，所述线性的数学规划问题，可以包括：
[0032]minα+(1
‑
β)
‑1∑
q∈Q
p
q
s
q
；
[0033]s.t.；
[0034][0035][0036][0037][0038][0039]其中，s
q
和u
e，q
为辅助变量。
[0040]本申请实施例还提供了一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算装 置，可以包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存 储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述的分段路由网络中考 虑故障的流量工程计算方法。
[0041]与相关技术相比，本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法，其特征在于，所述方法包括：获取预先创建的概率性故障模型，并根据所述概率性故障模型计算预设网络状态的发生概率；根据所述发生概率和预设计算式计算概率阈值β；构建数学规划问题；其中，所述数学规划问题的目标包括：最小化定义出的损失函数MLU(t，q)的尾部损失值期望；t为路由配置，q为网络状态；所述尾部损失值期望是指：对于每一个确定的路由配置t，均已知在概率为所述概率阈值β的情况下网络最大链路利用率的最大可能值，将大于所述最大可能值的最大链路利用率的期望作为所述尾部损失值期望；所述数学规划问题的约束包括：所有流量都在网络中被完整路由、路由量为非负数以及压缩状态q
c
有最大的损失值l
c
；所述压缩状态q
c
是指：所有发生概率小于预设概率c的网络状态被压缩为一个聚合状态，称为所述压缩状态q
c
；求解所述数学规划问题，获取路由配置t。2.根据权利要求1所述的分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法，其特征在于，所述概率性故障模型，包括：p
q
′
＝∏
z∈Z
(p
z
q
′
z
+(1
‑
p
z
)(1
‑
q
′
z
))；其中，p
q
′
代表网络状态q
′
发生的概率，Z为网络故障事件的集合，z∈Z，z是一个由多个链路故障组成的具体故障事件；p
z
代表故障事件z发生的概率；q
′
z
表示网络状态q
′
中故障事件z发生或不发生。3.根据权利要求1所述的分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法，其特征在于，所述预设计算式，包括：其中，q
nf
代表网络无故障状态，代表网络无故障状态的发生概率，Q
f
＝Q\{q
nf
，q
c
}，Q为网络状态集合，系数γ∈[0，1]。4.根据权利要求1所述的分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法，其特征在于，所述构建数学规划问题，包括：构建以最小化损失不小于预设的最大损失的期望为目标的决策求解问题；将路由配置作为所述决策，基于所述决策求解问题构建所述数学规划问题。5.根据权利要求4所述的分段路由网络中考虑故障的流量工程计算方法，其特征在于，所述构建以最小化损失不小于预设的最大损失的期望为目标的决策求解问题，包括：定义损失函数f(x，y)；其中，x为所述决策，X为x的定义域，为n维实向量空间，n为正整数，y为不确定性向量，Y为y的定义域，为m维实向量空间，m为正整数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之梁，田莹，尹霞，施新刚，杨家海，张晗，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：