CN105959218A - 网络路由选取方法及网络路由选取系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络路由选取方法及网络路由选取系统，属于通信技术领域，其可至少部分解决现有的在网络中传输数据选择路由时，未能从全网中选用最优的传输路径的问题。本发明的网络路由选取方法，通过综合考虑数据业务的业务类型以及网络资源的实时状况，计算出全网中各条数据传输路径的评价值，并选择其中评价值最大的数据传输路径用于传输当前的数据业务，提高了网络资源的利用率，也缩短了数据业务的传输时间，提高了传输效率。

Description

网络路由选取方法及网络路由选取系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种网络路由选取方法及网络路由选取系统。

背景技术

在网络传输过程中，网络资源的利用和供给状况总是动态变化的。对于在网络传输中如何选择最优的数据传输路径(路由)用于数据业务的传输，以提高网络资源的利用率且保证数据业务的传输质量，这一直是本领域技术人员研究的难题。

目前，用于确定数据传输路径通常采用包交换技术和虚电路技术，其中，包交换技术能够根据每一跳选出最优的下一跳，即根据当前的交换机节点选出用于传输数据业务的下一个交换机节点，依次类推得出整条用于传输数据业务的数据传输路径；虚电路技术能够在网络中预先确定多条数据传输路径，这些数据传输路径分别针对不同业务类型的数据业务，当传输某种数据业务时，直接选取预定的数据传输路径用于传输。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1.包交换技术只能够根据每一跳选出最优的下一跳，但未从数据业务的类型和网络的全局去考虑，从而选出的数据传输路径并不一定全网中最优的数据传输路径；

2.虚电路技术在数据业务传输之前就已经确定了对应的数据传输路径，并没有兼顾到各个数据业务的具体类型以及网络资源的实时状况，从而选用的数据传输路径也并一定是全网中最优的数据传输路径。

因此，设计一种网络路由选取方法及网络路由选取系统，能够综合考虑数据业务的具体类型以及网络资源的实时状况，从而选择出全网中最优的数据传输路径，这是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为至少部分解决现有的上述的问题，提供一种网络路由选取方法及网络路由选取系统。该网络路由选取方法及系统能够选择出全网中最优的数据传输路径、用于传输数据业务。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种网络路由选取方法，包括以下步骤：

采集发送节点、接收节点以及交换机节点的设备信息和链路信息，并根据设备信息和链路信息，生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图；

实时获取网络资源信息，包括监控、记录所述交换机节点的带宽使用信息；

监控、记录所述发送节点将要发送至所述接收节点的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别；

根据网络拓扑图、所述交换机节点的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值；

将评价值最大的数据传输路径作为传输此次数据业务的路径。

优选的是，所述交换机节点的带宽使用信息包括：各个周期所述交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量，以及上一周期所述交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量。

优选的是，数据业务的业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，其中，速率优先级数越大的数据业务越优先传输；速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输。

优选的是，计算出各条数据传输路径的评价值的公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽优先级数的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率优先级数的影响因子。

优选的是，数据业务的业务类型包括文字、音视频、图像。

本发明提供的另一种技术方案：一种网络路由选取系统，包括发送节点、接收节点、交换机节点，其特征在于，还包括中心控制器，所述中心控制器包括网络拓扑模块、网络资源模块、业务信息模块、评价值计算模块以及路径分发模块，其中：

所述网络拓扑模块，用于根据各节点的设备信息和链路信息生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图；

所述网络资源模块，用于实时获取网络资源信息，包括获取所述交换机节点的带宽使用信息；

所述业务信息模块，用于获取所述发送节点将要发送至所述接收节点的数据业务的带宽需求级别和业务优先级别；

所述评价值计算模块，用于根据网络拓扑图、所述交换机节点的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值；

所述路径分发模块，用于将评价值最大的数据传输路径的分布指令发送至各个节点，以传输此次数据业务。

优选的是，所述交换机节点包括带宽监控模块、带宽计算模块、第一上报模块以及第一接收模块，其中：

所述带宽监控模块，用于监控、记录各个周期所述交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量；

所述带宽计算模块，用于根据剩余带宽量、计算出上一周期所述交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量；

所述第一上报模块，用于将带宽使用信息中的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量上报给所述中心控制器，以及将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第一接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

优选的是，所述发送节点包括业务监控模块、第二上报模块以及第二接收模块，其中：

所述业务监控模块，用于监控、记录发送节点将要发送至接收节点的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，速率优先级数越大的数据业务越优先传输，速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输；

所述第二上报模块，用于将数据业务的带宽需求级别和业务优先级别上报给所述中心控制器，以及将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第二接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

优选的是，所述接收节点包括第三上报模块和第三接收模块，其中：

所述第三上报模块，用于将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第三接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

优选的是，所述评价值计算模块设置有评价值计算公式、用于计算出各条数据传输路径的评价值，所述评价值计算公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽优先级数的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率优先级数的影响因子。

本发明提供的网络路由选取方法及系统，能够综合考虑数据业务的具体类型以及网络资源的实时状况，根据具体的评价值的计算公式计算出各条数据传输路径的评价值，并选择其中评价值最大的数据传输路径用于传输当前的数据业务，提高了网络资源的利用率，也缩短了数据业务的传输时间，提高了传输效率。

附图说明

图1为本发明的实施例1的网络路由选取方法的流程图；

图2为本发明的实施例2的网络路由选取系统的组成示意框图；

图3为本发明的实施例2的网络路由选取系统的具体结构框图。

其中，附图标记为：

1、发送节点；11、业务监控模块；12、第二上报模块；13、第二接收模块；

2、接收节点；21、第三上报模块；22、第三接收模块；

3、交换机节点；31、带宽监控模块；32、带宽计算模块；33、第一上报模块；34、第一接收模块；

4、中心控制器；41、网络拓扑模块；42、网络资源模块；43、业务信息模块；44、评价值计算模块；45、路径分发模块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种网络路由选取方法，该方法通过综合数据业务的具体类型以及网络资源的实时状况，并根据具体的计算公式计算出最优的数据传输路径，用于当前的数据业务的传输。

图1为本实施例的网络路由选取方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

S1：采集发送节点、接收节点以及交换机节点的设备信息和链路信息，并根据设备信息和链路信息，生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图。

在网络中，用于将要发送出数据业务的节点称之为发送节点；用于将要接收数据业务的节点称之为接收节点；位于发送节点与接收节点之间设置有多个交换机节点，每一个交换机节点相当于数据业务传输路径中的中转站。

周期性地采集发送节点、接收节点以及交换机节点的设备信息和链路信息，并根据这些信息、在发送节点与接收节点之间生成了多条数据传输路径，这些数据传输路径构成了完整的网络拓扑图。这样，当前周期内将要传输的数据业务，即可选用当前网络拓扑图中的数据传输路径。

S2：实时获取网络资源信息，包括监控、记录交换机节点的带宽使用信息。

在网络的传输过程中，对数据业务的传输影响最大的网络资源是带宽资源。因此，在选择数据传输路径时，各条数据传输路径上可用的带宽资源是主要的考虑指标。

实时监控交换机节点的带宽使用信息，并记录交换机节点在每个周期内的带宽使用信息，将为后续选择最优的数据传输路径，提供有利的参考。

其中，交换机节点的带宽使用信息包括各个周期交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量，以及根据剩余带宽量、计算出上一周期交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量。

具体的，需要记录的交换机节点的带宽使用信息，如表1所示，表1为交换机节点的带宽资源统计表。

表1

从表1可知，需要监控、记录在每个周期内的各个时刻，交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量。

在表1的基础上，还需计算出每个周期内，交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量，包括上一周期交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量，如表2所示，表2为交换机节点的剩余带宽资源统计表。

表2

在表2中，平均剩余带宽量等于该通道在该周期内剩余带宽量的平均值，实际剩余带宽量等于平均剩余带宽量减去预留带宽量。其中，预留带宽量是指该通道已经预定需要优先传输某些数据业务，这些预定需要优先传输的数据业务将占用该通道的带宽资源。如果，该通道没有预定需要优先传输某些数据业务，即该通道将要传输的数据业务为第一条传输的数据业务，则该通道的预留带宽量为零，实际剩余带宽量等于平均剩余带宽量。

S3：监控、记录发送节点将要发送至接收节点的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别。

不同的数据业务通常属于不同的业务类型，不同的业务类型对宽带和速率的敏感度不同。因此，根据数据业务的业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，将有利于提高带宽资源的利用率。

监控、记录发送节点将要发送至接收节点的数据业务的业务信息，如表3所示，表3为数据业务的业务信息表。

表3

在表3中，数据业务的业务类型包括文字、音视频、图像等；带宽需求级别分为了三个级别高配、中配、低配，针对不同类型的数据业务，其各个级别对应的带宽需求量不同。以图像类型的数据业务为例，可设置其高配对应的带宽需求量的范围为8至10兆，中配对应的带宽需求量的范围为6至8兆，低配对应的带宽需求量的范围为5至6兆。

根据数据业务的带宽需求级别的带宽需求量范围，选用实际剩余带宽量在该范围内的交换机节点的通道，这样可充分利用网络中的带宽资源，提高网络资源的利用率。

业务优先级别是指同一周期内多个数据业务先后传输的级别，数据业务的业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，其中，速率优先级数越大的数据业务越优先传输；速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输。也就是说，首先考虑对速率要求较高的数据业务优先传输；其次考虑对带宽要求较高的数据业务优先传输。这样，有利于缩短传输时间，提高传输的效率。

S4：根据网络拓扑图、交换机节点的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值。

在步骤S4中，计算出各条数据传输路径的评价值的公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽优先级数的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率优先级数的影响因子。其中，A_B、A_N、A_V可根据具体的网络环境而设定，并且，容易理解的是，A_N的大小与实际剩余带宽量的大小相关，实际剩余带宽量大小与平均剩余带宽量的大小相关，平均剩余带宽量的大小与周期的时长相关，因此，各条数据传输路径的评价值K与周期的时长也是相关的。

如果将要传输的数据业务为该周期内的第一条数据业务，则交换机节点中各个通道的预留带宽量为零，实际剩余带宽量等于平均剩余带宽量，此时，A_N也可称为平均剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子。

S5：将评价值最大的数据传输路径作为传输此次数据业务的路径。

步骤S5在步骤S4的基础上，根据各条数据传输路径的评价值，选用评价值最大的数据传输路径传输此次数据业务。这里评价值最大的数据传输路径则为全网中最优的数据传输路径。如果，此时该数据传输路径正在传输其他数据业务，则预留资源，同时，确定预留带宽量。后续的数据业务在选择数据传输路径的过程中，将相应的减去该条数据传输路径上的预留带宽量、以确定其实际剩余带宽量，从而确定其准确的评价值。

本实施例的网络路由选取方法实质上是一种中心控制的网络路由选取方法，综合考虑了数据业务的业务类型以及网络资源的实时状况，通过计算出全网中各条数据传输路径的评价值，并选择其中评价值最大的数据传输路径用于传输当前的数据业务，提高了网络资源的利用率，也缩短了数据业务的传输时间，提高了传输效率。

实施例2：

本实施例提供一种网络路由选取系统，该系统为实现实施例1中的方法的硬件装置。

图2为本实施例的网络路由选取系统的组成示意框图，如图2所示，网络路由选取系统包括发送节点1、接收节点2、交换机节点3，还包括中心控制器4，发送节点1、接收节点2、交换机节点3均与中心控制器4连接。

图3为本实施例的网络路由选取系统的具体结构框图，如图3所示，中心控制器4包括网络拓扑模块41、网络资源模块42、业务信息模块43、评价值计算模块44以及路径分发模块45，其中：

网络拓扑模块41用于根据各节点(包括发送节点1、接收节点2和交换机节点3)的设备信息和链路信息生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图。

网络资源模块42用于实时获取网络资源信息，包括获取交换机节点3的带宽使用信息。其中，中心控制器4与其管辖区域内的交换机节点3实现全网同步，并预先达成协议，协议中设置中心控制器4周期性地获取交换机节点3的带宽使用信息。

业务信息模块43用于获取发送节点1将要发送至接收节点2的数据业务的带宽需求级别和业务优先级别。

评价值计算模块44用于根据网络拓扑图、交换机节点3的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值。

路径分发模块45用于将评价值最大的数据传输路径的分布指令发送至各个节点，以传输此次数据业务。

交换机节点3包括带宽监控模块31、带宽计算模块32、第一上报模块33以及第一接收模块34，其中：

带宽监控模块31用于周期性地监控、记录交换机节点3的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量，并将数据记录于实施例1的表1中。

带宽计算模块32用于根据剩余带宽量、计算出平均剩余带宽量和实际剩余带宽量，包括上一周期交换机节点3的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量，并将数据记录于实施例1的表2中。

第一上报模块33用于根据协议，将带宽使用信息中的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量周期性地上报给中心控制器4，以及将其设备信息和链路信息上报给中心控制器4。

第一接收模块34用于接收中心控制器4发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

发送节点1包括业务监控模块11、第二上报模块12以及第二接收模块13，其中：

业务监控模块11用于监控、记录发送节点1将要发送至接收节点2的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，速率优先级数越大的数据业务越优先传输；速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输，并将相关信息记录于实施例1的表3中。

第二上报模块12还用于将数据业务的带宽需求级别和业务优先级别上报给中心控制器4，以及将其设备信息和链路信息上报给中心控制器4。

第二接收模块13用于接收中心控制器4发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

此外，接收节点2包括第三上报模块21和第三接收模块22，其中：

第三上报模块21用于根据协议，将其设备信息和链路信息周期性地上报给中心控制器4。

第三接收模块22用于接收中心控制器4发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

具体的，评价值计算模块44设置有评价值计算公式、用于计算出各条数据传输路径的评价值，评价值计算公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽需求的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率需求的影响因子。其中，A_B、A_N、A_V可根据具体的网络环境而设定。

如果将要传输的数据业务为该周期内的第一条数据业务，则交换机节点中各个通道的预留带宽量为零，实际剩余带宽量等于平均剩余带宽量，此时，A_N也可称为平均剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子。

本实施例提供的网络路由选取系统实现了实施例1的方法，通过上述评价值计算公式即可计算出网络拓扑图中各条数据传输路径的评价值，其中，评价值最大的数据传输路径则为全网中最优的数据传输路径。该数据传输路径综合考虑了数据业务的业务类型以及网络资源的实时状况，运用其传输该数据业务，提高了网络资源的利用率，也缩短了数据业务的传输时间，提高了传输效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种网络路由选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集发送节点、接收节点以及交换机节点的设备信息和链路信息，并根据设备信息和链路信息，生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图；

实时获取网络资源信息，包括监控、记录所述交换机节点的带宽使用信息；

监控、记录所述发送节点将要发送至所述接收节点的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别；

根据网络拓扑图、所述交换机节点的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值；

将评价值最大的数据传输路径作为传输此次数据业务的路径。

2.根据权利要求1所述的网络路由选取方法，其特征在于，所述交换机节点的带宽使用信息包括：各个周期所述交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量，以及上一周期所述交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量。

3.根据权利要求1所述的网络路由选取方法，其特征在于，数据业务的业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，其中，速率优先级数越大的数据业务越优先传输；速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输。

4.根据权利要求1所述的网络路由选取方法，其特征在于，计算出各条数据传输路径的评价值的公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽优先级数的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率优先级数的影响因子。

5.根据权利要求1-4任一所述的网络路由选取方法，其特征在于，数据业务的业务类型包括文字、音视频、图像。

6.一种网络路由选取系统，包括发送节点、接收节点、交换机节点，其特征在于，还包括中心控制器，所述中心控制器包括网络拓扑模块、网络资源模块、业务信息模块、评价值计算模块以及路径分发模块，其中：

所述网络拓扑模块，用于根据各节点的设备信息和链路信息生成包含多条数据传输路径的网络拓扑图；

所述网络资源模块，用于实时获取网络资源信息，包括获取所述交换机节点的带宽使用信息；

所述业务信息模块，用于获取所述发送节点将要发送至所述接收节点的数据业务的带宽需求级别和业务优先级别；

所述评价值计算模块，用于根据网络拓扑图、所述交换机节点的带宽使用信息以及数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，计算出各个数据传输路径的评价值；

所述路径分发模块，用于将评价值最大的数据传输路径的分布指令发送至各个节点，以传输此次数据业务。

7.根据权利要求6所述的网络路由选取系统，其特征在于，所述交换机节点包括带宽监控模块、带宽计算模块、第一上报模块以及第一接收模块，其中：

所述带宽监控模块，用于监控、记录各个周期所述交换机节点的各个通道的已占用带宽量和剩余带宽量；

所述带宽计算模块，用于根据剩余带宽量、计算出上一周期所述交换机节点的各个通道的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量；

所述第一上报模块，用于将带宽使用信息中的平均剩余带宽量和实际剩余带宽量上报给所述中心控制器，以及将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第一接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

8.根据权利要求6所述的网络路由选取系统，其特征在于，所述发送节点包括业务监控模块、第二上报模块以及第二接收模块，其中：

所述业务监控模块，用于监控、记录发送节点将要发送至接收节点的数据业务的业务类型，并根据业务类型确定该数据业务的带宽需求级别和业务优先级别，业务优先级别包括带宽优先级数和速率优先级数，速率优先级数越大的数据业务越优先传输，速率优先级数相同的，带宽优先级数越大的数据业务越优先传输；

所述第二上报模块，用于将数据业务的带宽需求级别和业务优先级别上报给所述中心控制器，以及将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第二接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

9.根据权利要求6所述的网络路由选取系统，其特征在于，所述接收节点包括第三上报模块和第三接收模块，其中：

所述第三上报模块，用于将其设备信息和链路信息上报给所述中心控制器；

所述第三接收模块，用于接收所述中心控制器发送来的评价值最大的数据传输路径的分布指令。

10.根据权利要求8所述的网络路由选取系统，其特征在于，所述评价值计算模块设置有评价值计算公式、用于计算出各条数据传输路径的评价值，所述评价值计算公式为：

$K=\frac{A_B\underset{N=1}{\overset{n}{\Σ}}{A}_N+A_V}{n}$

式中，K为评价值，A_B为带宽优先级数的影响因子，n为数据传输路径的跳数，A_N为实际剩余带宽量对应的带宽需求级别的影响因子，A_V为速率优先级数的影响因子。