CN103650435A

CN103650435A - 路由流量调整方法、装置及控制器

Info

Publication number: CN103650435A
Application number: CN201380001093.3A
Authority: CN
Inventors: 颜清华; 朱广平; 李国平
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: CN103650435B; WO2015021615A1

Abstract

本发明实施例提供一种路由流量调整方法、装置及控制器，该方法包括：根据至少两个节点间的待传输流量，及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；针对每个节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。本发明实现在网络出现故障或网络流量发生突变时，能够快速实现网络流量路径调整，使全网流量使用的带宽代价总和最小，并同时保证业务流的稳定性。

Description

路由流量调整方法、装置及控制器

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种路由流量调整方法、装置及控制器。

背景技术

在分布式互联网协议（Internet Protocol，简称：IP）网络中，每台路由器都会通过内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称：IGP）或边界网关协议（Border Gateway Protocol，简称：BGP）计算路由，以生成自己的转发表，这要求每台路由器都有强大的计算资源和存储能力。由于路由器之间通过协议协同工作，网络的故障感知与路由器运维都有很大的困难，网络协商将导致效率低下；另外，由于每台路由器都是一个个体，路由器软件更新与特性开发都基于具体设备，需要设备商自己完成，不利于网络应用的快速响应和成本降低。

针对上述问题，业界提出了集中式网络的思想，即软件定义的网络（Software Defined Network，简称：SDN）。SDN将路由器需要的计算能力与路由能力集中起来由控制器统一代为完成，路由器只需要按照控制器下发的转发表执行就可以了，其中，SDN的核心是集中路由算法，例如，线性规划算法和公平算法，线性规划算法需要建立相应的目标函数，设立一个初始解，并通过计算机穷举所有可行解，最终比较得到最优解；公平算法，是指在饱和链路上，对所有的业务流都分配一定的带宽，而不追求全网最优的目标。

而线性规划算法的计算量与网络规模相关，当网络规模较大时，计算量将非常大，不能应对网络流量路径的快速调整；公平算法中，对不满足各条业务流的带宽需求的饱和链路计算次优路径，可能导致次优路径与最优路径的代价相差甚远，从而影响网络效率，使得该业务流的稳定性较差，用户体验抖动加大。

发明内容

本发明实施例提供一种路由流量调整方法、装置及控制器，以实现网络出现故障或网络流量发生突变时，能够快速实现网络流量路径调整，并同时保证业务流的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供一种路由流量调整方法，包括：

根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；

针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，其中每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；

根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案包括：

对于每个节点间待传输流量按照优先级排序的各传输路径，将优先级高传输路径分配的带宽，调整至分配优先级低传输路径的带宽，以形成第二带宽分配方案，其中，各节点间待传输流量中传输路径间的带宽调整顺序，与路径代价差值呈反向对应关系。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案包括：

根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的代价值，获取每个所述节点间待传输流量的最优路径；

基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配；

根据分配结果调整所述拓扑结构中各节点间链路的可用带宽，并调整各所述节点间待传输流量；

根据调整后的各所述节点间待传输流量，以及调整后的拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取各所述节点间待传输流量的次优路径；

将调整后的各所述节点间待传输流量，在对应的次优路径中进行带宽分配，所述最优路径和次优路径的带宽分配方案作为第一带宽分配方案。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差包括：

针对每个所述节点间待传输流量，计算最优路径和次优路径之间的代价值差。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案包括：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

根据确定的带宽调整顺序，分别调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配包括：

将各节点间待传输流量作为流量需求映射至各所述最优路径中，根据链路的流量需求之和计算网络拓扑中的饱和链路；

按照预设权重将所述饱和链路的可用带宽分配给各节点间待传输流量。

结合第一方面、第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第六种可能的实现方式中，根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案之前，还包括：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

第二方面，本发明实施例提供一种路由流量调整装置，包括：

第一分配模块，用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；

计算模块，用于针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，其中每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；

第二分配模块，用于根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第二分配模块具体用于：

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一分配模块包括：

第一获取单元，用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的代价值，获取每个所述节点间待传输流量的最优路径；

第一分配单元，用于基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配；

调整单元，用于根据分配结果调整所述拓扑结构中各节点间链路的可用带宽，并调整各所述节点间待传输流量；

第二获取单元，用于根据调整后的各所述节点间待传输流量，以及调整后的拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取各所述节点间待传输流量的次优路径；

第二分配单元，用于将调整后的各所述节点间待传输流量，在对应的次优路径中进行带宽分配，所述最优路径和次优路径的带宽分配方案作为第一带宽分配方案。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述第二分配模块具体用于：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第一分配单元具体用于：

结合第二方面、第二方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述计算模块还用于：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

第三方面，本发明实施例提供一种控制器，包括：

处理器，用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；

计算器，用于针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，其中每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；

所述处理器还用于根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

结合第三方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述计算器具体用于：

结合第三方面的第三种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第五种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

结合第三方面、第三方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任意一种，在第三方面的第六种可能的实现方式中，所述计算器还用于：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

本发明实施例通过计算拓扑结构中各节点间待传输流量的途径传输路径的代价值差，调整根据至少两个节点间待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值形成的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案，以实现网络出现故障或网络流量发生突变时，能够快速实现网络流量路径调整，并同时保证全网满足流量需求的情况下使用的网络总代价最小，即使用网络资源最少，使得业务流稳定传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明路由流量调整方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明路由流量调整方法实施例一中拓扑结构示例图；

图3为本发明路由流量调整方法实施例二的流程示意图；

图4为本发明路由流量调整方法实施例三的流程示意图；

图5为本发明路由流量调整方法实施例三中调整后拓扑结构示例图；

图6为本发明路由流量调整方法实施例三中的最优路径的带宽分配示例图；

图7为本发明路由流量调整方法实施例三中的次优路径的带宽分配示例图；

图8为本发明路由流量调整方法实施例四中一拓扑结构示例图；

图9为本发明路由流量调整方法实施例四中采用公平算法的带宽分配示例图；

图10为本发明路由流量调整方法实施例四中另一拓扑结构示例图；

图11为本发明路由流量调整装置实施例一的结构示意图；

图12为本发明路由流量调整装置实施例二的结构示意图；

图13为本发明控制器实施例一的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明路由流量调整方法实施例一的流程示意图。本发明实施例提供了一种路由流量调整方法，该方法可以由任意路由流量调整装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现。本实施例中，该路由流量调整装置可以集成在控制器中，对各路由节点的转发表集中进行管理。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101：根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案。

在拓扑结构中，各节点之间的连接关系是确定的，两两节点之间形成连接链路，每条链路的总带宽不变，随着分配流量的占用和释放，可用带宽在变化。通常，待传输流量是需要在信源节点和信宿节点之间进行传输的，上层应用会产生在某两个节点之间进行流量传输的需求，提出了待传输流量，以要求分配带宽。两节点之间的待传输流量需求可能不止一个，并且通常在同一时刻可能会出现多个待传输流量的需求。节点间的待传输流量在一定时间内是相对固定的。待传输信息由信源节点经拓扑结构中中间节点到达信宿节点需要消耗流量，因此，将待传输信息映射为待传输流量，根据该待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，可获取信源节点和信宿节点间待传输流量途径的传输路径。

通常情况下，该传输路径不是唯一的，例如，图2所示的拓扑结构中，节点A到节点E的传输路径有A-D-E、A-C-E、A-B-C-E和A-D-C-E等多条传输路径。在这里，可以选择传输路径A-D-E和A-C-E，用于待传输流量的传输，即获取每个所述节点间待传输流量的传输路径。

其中，待传输流量在信源节点和信宿节点之间传输路径的选择取决条件为：各传输路径的可用带宽之和应能满足待传输流量的需求。

步骤102：针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差。

其中，每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和。仍以图2中节点A和节点E为例进行说明，在节点A到节点E的多条传输路径中，分别计算各条传输路径的代价值，其中，每条传输路径的代价值等于该传输路径中各条链路的代价值之和。

根据计算所得的各条传输路径的代价值，计算每两条传输路径之间的代价值差，例如，传输路径A-D-E与传输路径A-C-E的代价值差和与传输路径A-D-E和传输路径A-B-C-E的代价值差，等等。

需要说明的是，每个节点间待传输流量的传输路径可能是1条或者多条，因此，存在以下三种具体场景：

场景一：每个节点间待传输流量至少存在2条传输路径。该场景为本发明适用场景。

场景二：一部分节点间待传输流量至少存在2条传输路径，另一部分节点间待传输流量只存在1条传输路径。该场景中，对只存在1条传输路径的节点间待传输流量，本发明不对其进行带宽分配的调整，仅调整存在至少2条传输路径的节点间待传输流量所经传输路径上带宽分配。

场景三：每个节点间的待传输流量都只存在1条传输路径。本发明不适用于该场景。

步骤103：根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

在步骤101中，已形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案，在某些情况下，该第一带宽分配方案有可能不是最优的。

例如，图2所示的拓扑结构，节点A和节点E之间待传输流量为20G，存在两条传输路径。节点B和节点E之间的待传输流量为10G，也存在两条传输路径。将A-E两条传输路径的代价差值，与B-E两条传输路径的代价差值进行比较，可根据比较结果调整传输路径中的带宽分配方案。根据代价差值调整带宽占用，可以在满足流量需求的条件下，使得各传输路径占用的网络资源更加均衡化。

因此，该步骤中，根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

在上述基础上，步骤103：根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案可以包括：对于每个节点间待传输流量按照优先级排序的各传输路径，将优先级高传输路径分配的带宽，调整至分配优先级低传输路径的带宽，以形成第二带宽分配方案，其中，各节点间待传输流量中传输路径间的带宽调整顺序，与路径代价差值呈反向对应关系。

具体地，给定拓扑结构中，每个节点间待传输流量的各传输路径是固定的，按照优先级对各传输路径进行排序，优先使用最优路径，即优先为最优路径分配带宽，然后考虑其它优先级较低的传输路径。在满足全网流量需求的条件下，可以将节点间待传输流量所使用的为最优路径分配的带宽，调整至其它优先级较低的传输路径，形成第二带宽分配方案。

其中，上述反向对应关系具体是指若路径代价差值越大，则将为最优路径分配的带宽调整至其它优先级较低的传输路径的次序越往后，同时，最优路径上分配的带宽增加的次序越靠前。例如，在某一个节点间待传输流量的各传输路径中，优选使用最优路径和与最优路径的路径代价差值较小的传输路径进行带宽分配，例如，仅使用最优路径，或将分配给最优路径的部分带宽重新分配给该与最优路径的路径代价差值较小的传输路径。在使用最优路径和该与最优路径的路径代价差值较小的传输路径进行带宽分配仍不满足流量需求时，考虑使用与最优路径的路径代价差值较大的传输路径。

举例说明反向对应关系：

1）假设有两个节点间待传输流量，均为20G，两个节点间待传输流量的最优路径中包括共同链路，该共同链路的可用带宽为20G，且平均分配给这两个节点间待传输流量，即每个节点间待传输流量使用10G，则该链路为饱和链路，此时，形成第一带宽分配方案。

2）又假设第一个节点间待传输流量的最优路径和次优路径的路径代价差值为5，第二个节点间待传输流量的最优路径和次优路径的路径代价差值为10，该场景下，优先使用第一个节点间待传输流量的次优路径，将分配给第一个节点间待传输流量的最优路径的带宽调整至该次优路径，若此时的带宽调整值为10G时，即第一个节点间待传输流量仅使用自身的次优路径，在没有其它节点间待传输流量途径上述共同链路的条件下，第二第一个节点间待传输流量仅使用自身的最优路径即可满足流量需求。

本发明实施例使用网络开销增加小的传输路径替换网络开销增加大的传输路径，从而保证全网满足流量需求时网络资源消耗最少，使得业务流的不同传输路径的最大差异最小化，减少同一个业务流的抖动幅度。

实施例二

图3为本发明路由流量调整方法实施例二的流程示意图，如图3所示，对上述实施例中形成第一带宽分配方案的操作进一步细化，该方法可以包括：

步骤301：根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的代价值，获取每个所述节点间待传输流量的最优路径。

具体地，给定拓扑结构，则该拓扑结构中，每相邻两个节点之间的最大允许带宽是固定的，各节点间链路的可用带宽小于等于该最大允许带宽；同时，可获取各节点间链路的代价值，代价值为根据网络开销参数折算转换得到的，其中，网络开销参数通常指延迟、带宽、链路状况和跳数等。

其中，可以通过多种形式获取每个所述节点间待传输流量的最优路径，例如运用Dijkstra算法。Dijkstra算法的已知条件是整个网络拓扑和各链路的长度。若将已知的各链路长度改为链路延时或费用，就相当于求任意两节点之间具有最小时延或最小费用的路径。

在本实施例，根据代价值，可以运用Dijkstra算法，得到最优路径集。例如，如图2所示，获取A节点到E节点间待传输流量的最优路径和B节点到E节点间待传输流量的最优路径。

步骤302：基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配。

经步骤301计算出最优路径后，比较最优路径中每条链路的流量需求和可用带宽，并根据该比较结果，在对应的最优路径中进行带宽分配。其中，第一设定规则为根据用户需求预先设定的带宽分配规则，例如，最优路径中链路可用带宽不满足流量需求的，可以预先设定带宽分配比例，或者带宽分配权重。

步骤303：根据分配结果调整所述拓扑结构中各节点间链路的可用带宽，并调整各所述节点间待传输流量。

计算为最优路径分配带宽之后拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，以及剩余的节点间待传输流量。例如，如图2所示的拓扑结构，A节点到E节点间待传输流量为20G，为其最优路径，假设为A-C-E分配10G带宽，则链路A-C和C-E的可用带宽需在为最优路径分配带宽前的可用带宽（大于等于10G）上减少10G，剩余的A节点到E节点间待传输流量为10G。

步骤304：根据调整后的各所述节点间待传输流量，以及调整后的拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取各所述节点间待传输流量的次优路径。

其中，次优路径的获取方式与最优路径的获取方式相同，可以有多种形式，这里，仍以Dijkstra算法为例获取次优路径。

步骤305：将调整后的各所述节点间待传输流量，在对应的次优路径中进行带宽分配，所述最优路径和次优路径的带宽分配方案作为第一带宽分配方案。

根据调整后的节点间待传输流量和该时刻拓扑结构中各链路的可用带宽，在对应的次优路径中进行带宽分配。例如，如图2所示的拓扑结构，为最优路径分配带宽后，A节点到E节点间待传输流量为10G，假设A节点到E节点的次优路径的可用带宽大于等于10G，则该次优路径的可用带宽满足A节点到E节点间的流量需求，为次优路径分配10G带宽，形成A节点到E节点间最优路径和次优路径的第一带宽分配方案。

步骤306：针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差。

具体地，针对每个所述节点间待传输流量，对应着至少两条传输路径，计算该至少两条传输路径中两两传输路径之间的代价值差，可以计算最优路径和次优路径之间的代价值差。

步骤307：根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

经步骤306计算得到的各节点间待传输流量的路径代价值差，例如最优路径和次优路径的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案。

其中，步骤301-步骤305为对图1中步骤101的进一步细化。

本发明实施例通过集中路由算法，快速计算全网最优路径，对集中式网络，例如软件定义的网络（Software Defined Network，简称：SDN网络），根据拓扑结构与节点间的待传输流量，通过查找替换饱和链路的方法，迅速计算出节点间的待传输流量的最优路径，不仅为所有节点间的待传输流量计算最优路径，又能在很短的时间内完成；通过最优路径替换算法，使用网络开销增加小的路径来替换网络开销增加大的路径，可使全网满足流量需求时使用的网络总代价最小，亦即使用网络资源最少，所以可同时使得对业务流的不同路径的最大差异最小化，即减少同一个流的抖动幅度，提升网络效率与用户体验。

在上述基础上，步骤307：根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案可以包括：

1、将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序。

2、按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序。

3、根据确定的带宽调整顺序，分别调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

在上述基础上，步骤302：基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配可以包括：

1、将各节点间待传输流量作为流量需求映射至各所述最优路径中，根据链路的流量需求之和计算网络拓扑中的饱和链路。

2、按照预设权重将所述饱和链路的可用带宽分配给各节点间待传输流量。

实施例三

本发明实施例三提供了一个路由流量调整方法的优选实例，仍以图2所示的拓扑结构为例进行说明，其中，在时刻t1，该拓扑结构中，各链路的可用带宽和成本如表1所示。

表1

链路	可用带宽	成本
			A-B	20	10
B-C	40	5
			A-C	20	5
A-D	15	10
			C-D	20	10
C-E	30	10
			D-E	30	10

图4为本发明路由流量调整方法实施例三的流程示意图。如图4所示，该方法可以包括：

步骤401：根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

假设时刻t₁的节点间的待传输流量为：A-E间的待传输流量20G，B-E间的待传输流量是40G。

步骤402：根据该节点间的待传输流量，以及各链路的代价值，计算A-E和B-E的最优路径。

该拓扑结构中，A到E的所有传输路径中，A-E：(A-C)→(C-E)这条路径上，代价值的和最小，为5+10=15。由B到E的所有传输路径中，B-E：(B-C)→(C-E)这条路径上，代价值的和最小，为5+10=15。可见，(A-C)→(C-E)与(B-C)→(C-E)两路待传输信息的传输都经过链路(C-E)。

根据步骤401中计算得到的拓扑结构中每条链路的代价值，运用Dijkstra算法，得到A-E的最优路径和B-E的最优路径。

步骤403：同一时刻t₁，计算每条链路在所有最优路径中的预估占用带宽之和。

每条链路上或许同时有至少一路待传输信息经过，这时，需要考虑每一路的流量需求和该条链路的可用带宽。

考虑途径传输路径上各链路的可用带宽，如表1所示：(A-C)20G，(B-C)40G，(C-E)30G。

链路(A-C)与(B-C)能满足流量需求，链路(C-E)不满足流量需求，差额30G（20+40-30=30），则根据权重或其它规则，将该链路的可用带宽分配给各最优路径，并根据此可用带宽的分配结果，重新调整各链路的可用带宽，以及流量需求。因此，链路(C-E)上按预设权重为两路待传输信息分配带宽，例如，预设权重比为1：1，即将(C-E)可用带宽30G进行如下分配：为A-E路待传输信息分配10G带宽，为B-E路待传输信息分配20G带宽。这样，(A-C)剩余10G，(B-C)剩余20G，(C-E)剩余0G，并形成如图5所示的调整后的拓扑结构，如表2所示的调整后的拓扑结构中各链路的可用带宽和成本，以及调整后的A-E间的待传输流量10G和B-E间的待传输流量20G。

步骤401-步骤403为第一带宽分配方案中最优路径的带宽分配，如图6所示：A-E（10G）：(A-C)→(C-E)，B-E（20G）：(B-C)→(C-E)。

表2

链路	可用带宽	成本
			A-B	20	10
B-C	20	5
			A-C	10	5
A-D	15	10
			C-D	20	10
C-E	0	10
			D-E	30	10

步骤404：在A-E和B-E的剩余路径中查找最优路径（次优路径）。

A-E：(A-D)→(D-E)，代价值：10+10=20。

B-E：(B-C)→(C-D)→(D-E)，代价值：5+10+10=25。

该最优路径为调整后拓扑结构的最优路径，相对于调整前的拓扑结构，可认为该步骤得到的最优路径为次优路径。

该步骤为第一带宽分配方案中次优路径的带宽分配，如图7所示：A-E（10G）：(A-D)→(D-E)，B-E（20G）：(B-C)→(C-D)→(D-E)。

步骤405：计算各节点间待传输流量对应的最优路径与次优路径的代价值差，并进行最优替换。

相对于最优路径，次优路径的代价值增加：

A-E：20-15=5。

B-E：25-15=10。

可见，A-E的次优路径比B-E的次优路径相对于其各自的最优路径增加的代价值少。因此，较少使用B-E的次优路径。

步骤406：根据代价值差的排序，调整各最优路径和次优路径中带宽分配。

A-E最优路径分配带宽减少，较多使用次优路径；B-E最优路径分配带宽增加，较少使用其次优路径，即：

对A-E路待传输信息对应的20G流量需求，由两条路径分配完成：

最优路径：(A-C)→(C-E)，经过最优替换带宽分配调整变为10G→5G；

次优路径：(A-D)→(D-E)，经过最优替换带宽分配调整变为10G→15G。

对B-E路待传输信息对应的40G流量需求，由两条路径分配完成：

最优路径：(B-C)→(C-E)，经过最优替换带宽分配调整变为20G→25G；

次优路径：(B-C)→(C-D)→(D-E)，经过最优替换带宽分配调整变为20G→15G。

步骤405和步骤406为第二带宽分配方案涉及的步骤，如图6和图7所示：A-E（5G）：(A-C)→(C-E)，B-E（25G）：(B-C)→(C-E)；A-E（15G）：(A-D)→(D-E)，B-E（15G）：(B-C)→(C-D)→(D-E)。

本发明实施例，通过次优路径和最优路径上带宽分配的相互调整，以在全网满足流量需求时消耗的网络总代价最小，实现网络出现故障或网络流量发生突变时，能够快速实现网络流量路径调整，并同时保证业务流传输的稳定性。

有益效果：快速响应网络流量变化，路径迅速调整应对流量突变。

1、流量拓扑双迭代与最优路径替换算法，采用Dijkstra算法计算网络最优路径，并迅速查找饱和链路，不需要对网络上各条链路穷举计算，速度非常快。

2、通过拓扑结构路径代价差值的比较，优先采用增值小的路径，可以确保全网路径最优，从而提升网络使用效率。

在集中式网络里，客户网络的流量变化通常在短时间内就会完成，从一种流量模型转变到另一种流量模型。例如，中国电信的163网络，从早上的流量模型变化到上午的另一种流量模型，只需要约一个小时的时间就可以完成。用传统的线性规划算法就可能达不到该时间要求，而本发明提供的路由流量调整方法则可以在该时间要求范围内完成流量模型的转变。

另外，在网络发生故障时，需要发生故障的链路或者节点上的流量快速恢复。若采用现有技术恢复，可能在时间上达不到响应要求，或者恢复路径不佳造成网络资源浪费，甚至有些业务不能恢复，而本发明提供的路由流量调整方法则可以快速响应，同时满足全网的流量需求。

实施例四

以下比较说明本发明路由流量调整方法相对于公平算法的优势：

一、解决公平算法缺陷，避免路径绕圈子。

如图8所示的拓扑结构，假设所有链路的可用带宽都为40G，链路标识数字为链路距离。流量需求为：B-E40G，B-G40G，A-G20G。

1、若采用公平算法，由于链路B-C为饱和链路，B-G与B-E流量需求各分配50%，得到流量分配路径如图9所示。

B-E：最短路径B-C-E 20G（距离2）；

B-E：次短路径B-A-D-E 20G（距离5.5）；

B-G：最短路径B-C-G 20G（距离2）；

B-G：次短路径B-A-G 20G（距离2.5）；

A-G：最短路径A-G 20G（距离3）。

由此可以看出，流量需求B-E的路径分配有两条，其次短路径比最短路径的距离要远很多，在拓扑结构上绕圈子，浪费网络资源；并且同一条流两条路径相差太大，导致业务抖动加大，用户体验很差。

2、采用本发明路由流量调整方法，流程如下：

计算路径的代价差，即路径的距离差异：

B-G：次优路径代价值-最优路径代价值=3.5-2=1.5；第三最优路径代价值-最优路径代价值=4.0-2=2；

B-E：2nd-1st=5.5-2=3.5。

可见，B-G的第三最优路径增加的距离差2，比B-E的次路径增加的距离差3.5小，因此，优先采用B-G的第三最优路径，替换B-E的次优路径。

B-G：次优路径B-A-G 20G；

B-G：第三最优路径B-A-F-G 20G；

B-E：最优路径B-C-E 20G；

A-G：最优路径A-G 20G。

二、解决公平算法缺陷，流量需求不能满足。

如图10所示，假设各链路的带宽都为40G，链路代价A-C为1，其余链路都为2。由于流量需求A-D的最短路径为A-C-D，与流量需求A-C及C-D共路径，链路A-C与C-D为饱和链路。

1、如果采用Dijkstra算法与公平算法，则流量需求A-C与C-D只有一半（20G）能满足。

2、采用本发明提供的路由流量调整方法，流程如下：

首先，计算传输路径的代价值差。

流量需求A-C（20G）次优路径-最优路径=无穷大；

流量需求C-D（20G）次优路径-最优路径=无穷大；

流量需求A-D（20G）次优路径-最优路径=1，次优路径A-B-D，最优路径A-C-D。

可见，流量需求A-C与C-D都没有其它路径可用，A-D可以采用次优路径A-B-D来替换，释放出来的带宽分配给流量需求A-C和C-D。最后的带宽分配结果中所有流量需求都得到满足。

实施例五

图11为本发明路由流量调整装置实施例一的结构示意图。本发明实施例的路由流量调整装置可以集成于控制器中。如图11所示，本实施例的路由流量调整装置包括第一分配模块110、计算模块120和第二分配模块130。

其中，第一分配模块110，用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；计算模块120，用于针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，其中每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；第二分配模块130，用于根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

本实施例的路由流量调整装置，可以用于路由流量调整方法实施例一的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，所述第二分配模块130具体用于：对于每个节点间待传输流量按照优先级排序的各传输路径，将优先级高传输路径分配的带宽，调整至分配优先级低传输路径的带宽，以形成第二带宽分配方案，其中，各节点间待传输流量中传输路径间的带宽调整顺序，与路径代价差值呈反向对应关系。

实施例六

图12为本发明路由流量调整装置实施例二的结构示意图，如图12所示，本实施例的装置在图11所示装置结构的基础上，进一步地，第一分配模块110可以包括：第一获取单元111、第一分配单元112、调整单元113、第二获取单元114和第二分配单元115。

其中，第一获取单元111，用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的代价值，获取每个所述节点间待传输流量的最优路径；第一分配单元112，用于基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配；调整单元113，用于根据分配结果调整所述拓扑结构中各节点间链路的可用带宽，并调整各所述节点间待传输流量；第二获取单元114，用于根据调整后的各所述节点间待传输流量，以及调整后的拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取各所述节点间待传输流量的次优路径；第二分配单元115，用于将调整后的各所述节点间待传输流量，在对应的次优路径中进行带宽分配，所述最优路径和次优路径的带宽分配方案作为第一带宽分配方案。

本实施例的装置，可以用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，计算模块120具体用于：针对每个所述节点间待传输流量，计算最优路径和次优路径之间的代价值差。

更进一步地，第二分配模块130具体用于：将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；根据确定的带宽调整顺序，分别调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

进一步地，第一分配单元112具体用于：将各节点间待传输流量作为流量需求映射至各所述最优路径中，根据链路的流量需求之和计算网络拓扑中的饱和链路；按照预设权重将所述饱和链路的可用带宽分配给各节点间待传输流量。

更进一步地，所述计算模块120还可以用于根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

实施例七

图13为本发明控制器实施例一的结构示意图，如图13所示，本实施例的控制器包括：处理器100和计算器200。

其中，处理器100用于根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案；计算器200，用于针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差，其中每个传输路径的代价值等于传输路径中所有节点间链路的代价值之和；处理器100还用于根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

进一步地，处理器100可以具体用于：对于每个节点间待传输流量按照优先级排序的各传输路径，将优先级高传输路径分配的带宽，调整至分配优先级低传输路径的带宽，以形成第二带宽分配方案，其中，各节点间待传输流量中传输路径间的带宽调整顺序，与路径代价差值呈反向对应关系。

进一步地，处理器100还可以具体用于：根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的代价值，获取每个所述节点间待传输流量的最优路径；基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配；根据分配结果调整所述拓扑结构中各节点间链路的可用带宽，并调整各所述节点间待传输流量；根据调整后的各所述节点间待传输流量，以及调整后的拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取各所述节点间待传输流量的次优路径；以及，将调整后的各所述节点间待传输流量，在对应的次优路径中进行带宽分配，所述最优路径和次优路径的带宽分配方案作为第一带宽分配方案。

进一步地，计算器200可以具体用于：针对每个所述节点间待传输流量，计算最优路径和次优路径之间的代价值差。

更进一步地，处理器100还可以具体用于：将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；根据确定的带宽调整顺序，分别调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案。

另外，处理器100可以具体用于：

将各节点间待传输流量作为流量需求映射至各所述最优路径中，根据链路的流量需求之和计算网络拓扑中的饱和链路；按照预设权重将所述饱和链路的可用带宽分配给各节点间待传输流量。

更进一步地，计算器200还可以用于根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

上述控制器可以执行前述方法实施例，其实现原理类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种路由流量调整方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每个所述节点间待传输流量，计算两两传输路径之间的代价值差包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各所述节点间待传输流量的路径代价值差，调整各节点间待传输流量的第一带宽分配方案，形成第二带宽分配方案包括：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于第一设定规则，将各所述节点间待传输流量，在对应的最优路径中进行带宽分配包括：

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，根据至少两个节点间的待传输流量，以及拓扑结构中各节点间链路的可用带宽和代价值，分别获取每个所述节点间待传输流量的传输路径，形成待传输流量在各传输路径中分配的第一带宽分配方案之前，还包括：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

8.一种路由流量调整装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二分配模块具体用于：

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第一分配模块包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二分配模块具体用于：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一分配单元具体用于：

14.根据权利要求8-13任一项所述的装置，其特征在于，所述计算模块还用于：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。

15.一种控制器，其特征在于，包括：

16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，所述处理器具体用于：

17.根据权利要求15或16所述的控制器，其特征在于，所述处理器具体用于：

18.根据权利要求17所述的控制器，其特征在于，所述计算器具体用于：

19.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，所述处理器具体用于：

将各所述节点间待传输流量的路径代价差值进行排序；

按照路径代价差值的相反排序确定带宽调整顺序；

20.根据权利要求17所述的控制器，其特征在于，所述处理器具体用于：

21.根据权利要求15-20任一项所述的控制器，其特征在于，所述计算器还用于：

根据网络开销参数，计算拓扑结构中每条链路的代价值。