CN106717084B - 重叠速率区分区的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供系统和方法实施例用于配置网络，以从第一网络分区转发流量至第二网络分区。在一个实施例中，所述第一分区的第一分区控制器接收指示网络能力的信息，其中所述信息包括约束函数的多个参数；所述第一分区网络控制器根据所述接收的信息提供网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区，其中所述指示网络能力的信息包括一个或者多个与所述约束函数相关的变量，所述约束函数与所述第二分区中至少一个当前流量水平或者至少一条无线链路相关。

Description

重叠速率区分区的设备和方法
本申请要求Aaron Callard等人2015年9月15日递交的第14/854,677号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，以及2014年9月15日递交的发明名称为“重叠速率区分区的系统和方法”的第62/050,659号美国临时专利申请案的在先申请优先权；并要求于2014年9月29日Aaron Callard等人递交的发明名称为“高频回传设计与配置”的第62/057,111号美国临时专利申请案的在先申请优先权，这些在先申请的内容以引入的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及网络和无线通信，尤其涉及一种实现重叠速率区分区的系统和方法实施例。
背景技术
流量工程(traffic engineering，简称TE)指的是配置数据面硬件，包括网络的各种通信节点，以基于从所述网络中采集的信息路由流量。TE通常用于优化或者改进网络流量通信和资源利用。集中式TE在大型网络中可能计算上比较复杂，并且需要在网络边缘展示时延的控制信令。或者，分布式TE架构可以将大型网络的数据面划分为TE分区，其可以利用分布式TE控制器和信令进行配置。因此网络硬件和节点分配给多个分区，相比集中管理整个网络，单独管理的复杂度更小，通信时延更低。所述分布式方法也提高了实现的可扩展性。但是，由于分区之间可以传递流量，相邻分区应该协调处理流量速率和其他资源。这种协调可能需要不同分区之间进行广泛通信，这会增加信令开销和时延。因此，需要在分区间处理业务流的机制。这在将无线方面纳入考虑范围的时候尤其正确，因为无线网络要求低时延。
发明内容
根据一个实施例，一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法包括：第一分区控制器接收指示网络能力的信息。所述信息包括约束函数的多个参数。所述方法还包括根据所述接收的信息提供网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
根据另一个实施例，一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法包括：第二分区控制器接收从所述第一分区转发流量至所述第二分区的请求；所述第二分区控制器发送指示网络能力的信息，所述信息包括约束函数的多个参数。所述方法还包括：从第一分区控制器接收至少一个选择的通信参数的指示，用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
根据又一个实施例，一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的网络控制器包括：处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序。所述程序包括接收指示网络能力的信息的指令。所述信息包括约束函数的多个参数。所述程序还包括根据接收的信息提供网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区的指令。
根据再一个实施例，一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的网络控制器包括：处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序。所述程序包括接收从所述第一分区转发流量至所述第二分区的请求的指令，以及发送指示网络能力的信息的指令。所述信息包括约束函数的多个参数。所述程序还包括从第二网络控制器接收至少一个选择的通信参数的指示，用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区的指令。
上述宽泛地概括了本发明实施例的特征，以便能够更好理解以下本发明详细描述。下面将对本发明实施例的其他特征和优势进行说明，其也构成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例易被用作修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1示出将网络分成多个分区的示例；
图2示出分区间基于代价的流量传输的场景；
图3示出配置网络用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法实施例；
图4示出配置网络用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发业务流的另一个方法实施例；
图5示出利用重叠速率区处理分区之间业务流的方法实施例；
图6示出利用重叠速率区处理分区之间业务流的另一个方法实施例；
图7示出利用重叠速率区处理分区之间业务流的又一个方法实施例；
图8是可用于实现各种实施例的处理系统的图。
除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
提供系统和方法实施例，用于利用考虑分区之间重叠速率区的网络分区处理和管理业务流。速率区指的是部分网络可以支持的速率的集合。在单个有线链路的简单情况下，所述速率区是所有不违反单个链路容量的速率的集合。这通常表示为一系列线性约束，如：
∑ri≤C.。
重叠速率区指的是定义速率区的约束来自多个分区的速率区(即所述速率区覆盖其他分区的速率区)。该速率区(通常称为约束)可以代表分区携带流量的通信能力，将当前网络条件和/或其他网络实体如其他分区中的网络实体采取的预期措施考虑在内。约束还可以通过包括不符合约束的代价等惩罚扩大。通过考虑流量传输涉及的多个分区的约束信息，所述实施例可以增加TE分区的响应时间。除了速率约束之外，其他信息也可以在分区之间交互，并且用于TE分区问题的优化。例如，考虑分区的优化目标或者条件的效用函数也可以交互，并且用于优化之中。另外，所述优化也可以考虑有关分区工作的变量，如没有在分区之间传输的业务流。附加信息可以为TE分区问题提供进一步优化。
当TE分区包括无线组件，直接表达这些约束变得尤其困难/昂贵。因此，可以利用其它形式的表达，如：冲突图，或者子问题的可行性，如多个可行速率的凸组合。
图1示出将网络分成多个分区的示例。所述分区在包括多个网络节点的软件定义网络(software defined network，简称SDN)的区域100中实现。所述网络节点包括核心网络节点(如路由器)120，基站或者传输点(transmission point，简称TP)130以及用户设备(user equipment，简称UE)140。所述节点还包括TE控制器110，也称作软件定义网络(software-defined networking，简称SDN)控制器。所述节点属于无线接入网(radioaccess network，简称RAN)，其可以划分为RAN核心部分和RAN接入部分。所述RAN核心部分包括所述核心网络节点120，而RAN接入部分包括所述TP。所述SDN控制器110可以位于上述两个部分。为了提升响应速度，提高网络操作的可扩展性，将所述网络划分为多个分区(这个示例中是5个分区)。所述分区的数量可以根据至少一个分区量化参数确定，如预期分区TE复杂度、网络大小、流量负荷，业务流信息或者它们的组合。所述SDN的网络节点划分为确定数量的分区。每个分区分配有对应的SDN控制器。每个SDN控制器均用于针对分配的分区中各自分配的网络节点作出TE决策并且执行分配的网络优化。每个分区可以由对应的控制器110控制。所述分区提供分区之间流量和资源的分布控制，并且可以解决单点故障和非授权实体控制节点等网络问题。
分区可以覆盖所述RAN接入部分的节点，如分区1，可以覆盖所述RAN核心部分的节点，如分区3，或者同时覆盖两个RAN部分的节点，如分区4。分区还可以包括子分区，如分区2包括分区2a和2b。所述分区中的控制器110可以在其分区中应用TE，并且相互之间互动以在网络中执行分布式TE。可选地，中央控制器111还可以用于管理所述多个分区的操作。对于分区之间的流量传输，涉及的分区或者其分区控制器110可以交互信令，用于优化传输的分区资源，如设置流量传输速率。随着流量和/或涉及节点的数量的增加，信令开销可能非常大。通过减少所述分区或者分区控制器110之间的互动以设置流量转发的速率和资源，可以减少信令开销。穿过有多个控制器的网络的流量路由可以建模为分布式TE问题。
典型地，分区中的速率分配可以基于分区之间交互的代价进行。所述代价可以对应于传输数据流需要或者提供的速率。图2示出相邻分区之间流量传输的场景。第一分区210(标记为Z1)包括一个或者多个发送数据流至第二分区220(标记为Z2)中节点B的节点。流量在所述第二分区220中节点A与节点B之间的链路上传输。根据基于代价的分区，所述第一分区210的分区控制器向所述第二分区220请求分配速率，如每秒10兆比特或者任意其他单位的速率，用于在所述节点A和节点B之间的链路上传输流量。所述第二分区220通过发送指示在所述第二分区220中可用的速率，如5单位的速率的信息，来进行响应。两个分区之间的交互可以迭代多次(如图2的表格中示出的5次)，直到所述第一分区210请求对于所述第二分区220更接近或者更容易接受的更新速率。使用这种方法，迭代次数可能导致在执行分区之间请求的流量传输的响应时间中存在明显时延。所述迭代也要求执行所述交互的信令。
在所述实施例中，两个分区交互与其重叠速率区相关的附加信息。所述交互使得一个分区能够预计另一个分区支持该流量的能力，从而减少需要互动的次数。所述信息用于对分区之间提出的互动进行约束。所述约束可以表示为两个分区均已知的特殊业务流的函数，特殊业务流使用的路径的函数，或者多个业务流的集合的函数(也称作隧道)。
典型的信息交互包括特殊速率/路径的代价或者流量允许的速率。在所述实施例中，该信息将特殊速率/路径的代价信息或者流量允许的速率扩展到这些速率的函数中。这些函数的一个示例是简单扩展的线性组合，如在a·r1+b·r2形式中，a和b都是变量，r1和r2是经过各自分区的两个业务流的速率。该信息用于对分区优化问题中做出的决策进行约束。
除了约束之外，也可以交互其他信息，如效用函数和/或分区操作变量的形式。这使得一个分区表达出与特殊措施相关的代价(如使用链路的代价)。例如，利用惩罚函数UC(x)，所述约束a·r1+b·r2≤C可以扩展到a·r1+b·r2+x≤C。因此，所述第二分区通过最小化目标函数应用优化，如下所示：
minU(r)+UC(x)
s.t.Ar≤b，和
a·r1+b·r2+x≤C
其中U(r)和Ar≤b都是内部分区参数。
所述交互信息可以直接从分区内部链路获得(如所述信息可以反映网络中的物理限制)或者可以反映内部优化的当前状态的输出。在一个实施例中，所述交互的信息可以是邻近分区中所有的剩余资源，如减去任意预留资源之后链路上的剩余能力。
在一种方法中，与所述约束相关的变量或者参数以及任意附加信息可以由分区控制器利用迭代算法解决，所述迭代算法对变量值进行更新直到实现合适收敛。在另一种方法中，也可以在解决方案中考虑惩罚函数。例如，所述惩罚函数可以代表利用资源满足所述约束的代价。使用约束以及可选的附加信息可以减少分区问题的解决时间，从而增加分区操作的响应时间。例如，分区控制器可以利用一个涉及的分区如出口分区或者入口分区中链路或者虚拟链路应用的速率约束确定分区之间传输流量的速率。
在一种方法中，上述变量x等交互的参数代表网络数据层采取的措施。例如，x代表业务流的分流比，或者流量形状函数的参数。因此，如果从第一分区接收业务流的第二分区已经确定涉及修改x的解决方案，第二分区控制器直接在数据层调整参数而不是第一分区控制器在接收到第二分区的响应时调整参数可能是有益的。因此，除了参数x的指示之外，如果x值被调整，则应该获取与控制层措施(如路由表更新)相关的附加信息。可以执行附加的授权步骤使得所述第二分区采取这些措施，如指导部分路由器实现从第一分区接收的命令。
在一个实施例中，所述约束可以是指示分区或者网络区域携带流量的通信能力限制的表达式。携带部分流量的通信能力限制可以利用已知参数的线性函数表达，如考虑所述第二分区、第一分区或者两个分区中链路上的速率和能力的不等式。该不等式的一个示例是：分区1中的业务流1的速率r1+分区2中的业务流2的速率r2<给定容量C。C值可以根据网络条件随着时间变化。在这个示例中，r1和r2对于分区1和分区2的分区控制器都是已知的。在另一个实施例中，所述约束可以是携带流量的通信能力限制的更复杂的表达式，如在无线通信的情况下。例如，r1/用户1的频谱效率+r2/用户2的频谱效率<1。通信能力限制的表达式可以以Ax<b的形式概括，并且如下所述解决：针对所述约束的上述公式暗指存在限制流量调度的固定网络能力。但是，在部分情况下，流量可以根据所述约束和违反所述约束的代价或支出变量之间的平衡点管理。该支出变量的价格可以是函数，如：
Figure GDA0002214262400000051
在其他实施例中，所述约束或者通信能力限制的表达式可以在分区之间以图表形式交互。图表的不同类型可以依据表达的信息更换，如冲突图可能搭配速率交互，或者连接图可能搭配权重。也可以使用非线性约束，如代表支持给定速率的链路的可能性的函数。
在一种实施方式中，基于所述约束的待解决问题可以是Ax<＝b的形式，其中x是速率变量或者待分配的相关参数，b是代表所述第二分区220可用速率的约束，A是将速率变量x映射到速率约束b的部分函数。例如，简单的映射功能是所述第二分区220中剩余速率的指示。在另一种实施方式中，除了速率约束，效用函数用于针对分区流量形成并且相应解决分布式TE问题。例如，原始效用函数可以考虑所述第二分区220中不是从所述第一分区210传输的流量的一部分的其他业务流。所述效用函数可以是线性或者非线性函数。所述效用函数的示例包括线性代价(如拉格朗日函数)或者二次函数如用于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers，简称ADMM)权重的函数。也可以利用与网络业务流效用相关的其他效用函数，如()1-α形式的加权α公平。在再一种实施方式中，除了所述速率约束和/或效用函数，在问题/解决方案公式化中，也可以考虑其中一个分区或者两个分区中可能与流量传输无关的操作变量。例如，所述变量可以代表转发业务流的目标或责任或者与转发业务流的目标或责任相关。所述变量也可以是传输效用函数的一部分。基于所述约束的问题公式化以及可选的效用函数和/或变量用于减少求解收敛时间或者速率分配可能的解决方案的数量。针对多个分区考虑的信息种类的限制可以继续保持，以减少用于解决方案中或者优化分区问题的信息量。
图3示出配置网络用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法实施例。
所述方法300可以通过所述第一分区的第一分区控制器与所述第二分区的第二分区控制器通信实现。在步骤310，所述第一分区控制器接收指示网络能力并且包括约束函数的多个参数的信息。所述信息可以由所述第二分区控制器，另一个网络控制器或者所述网络的其他组件发送。所述信息可以包括与所述约束相关的一个或者多个变量，如一个或者多个与所述第二分区中链路能力或者当前流量水平相关的业务流速率。在步骤320，所述第一网络控制器根据所述接收的信息提供至少一个网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区等。所述节点可以在所述第一分区或者第二分区中，或者可以是两个分区之间的边界节点。
图4示出配置网络用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的另一个方法实施例。所述方法400可以通过所述第二分区的第二分区控制器与所述第一分区的第一分区控制器通信实现。在步骤410，所述第二分区控制器接收从所述第一分区转发流量至所述第二分区的请求。所述请求可以由所述第一分区控制器，另一个网络控制器或者所述网络的其他组件发送。在步骤420，所述第二分区控制器发送指示网络能力并且包括约束函数的多个参数的信息。所述信息可以包括与所述约束相关的一个或者多个变量，如一个或者多个与所述第二分区中链路能力或者当前流量水平相关的业务流速率。在步骤430，所述第二分区控制器接收至少一个选择的通信参数的指示，用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。所述指示可以由所述第一分区控制器或者其他网络组件发送。在可选步骤440，所述第二网络控制器根据所述接收的信息提供至少一个网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区等。所述节点可以在所述第一分区或者第二分区中，或者可以是两个分区之间的边界节点。
图5是实现重叠速率区分区的方法500的实施例的流程图。在步骤510，第一分区控制器发送请求至第二分区控制器，用于从第一分区调度业务流至第二分区。所述调度可以包括针对从所述第一分区传输流量在特定点分配速率。在步骤520，所述第一分区从所述第二分区接收指示在例如所述第二分区中部分虚拟链路上通信的限制的约束。例如，所述约束指示将所述流量携带至所述第二分区的通信能力限制。在步骤530，所述第一分区控制器根据所述约束确定从所述第一分区传输至所述第二分区的业务流的速率。在可选步骤540，所述第一分区控制器将确定的速率通知给所述第二分区控制器。随后，所述第二分区控制器可以根据所述确定的速率调度进入的业务流。
图6是实现重叠速率区分区的方法600的实施例的流程图。在步骤610，第一分区控制器发送请求至第二分区控制器，以从第一分区调度业务流至第二分区。所述调度可以包括针对从所述第一分区传输流量在特定点分配速率。在步骤620，所述第一分区从所述第二分区接收指示在例如所述第二分区中部分虚拟链路上通信的限制的约束，以及考虑所述第二分区或者网络的优化目标或者条件的效用函数。所述效用函数旨在用作确定考虑虚拟链路的目标或条件的速率的第一分区优化的一部分。所述虚拟链路通常可以代表多个业务流/链路以及所述第二分区或者网络中的资源。例如，所述效用函数可以是拉格朗日函数或者是与两个分区中业务流/链路相关的变量的加权函数的形式。在步骤630，所述第一分区控制器通过所述第二分区控制器根据所述约束优化所述效用函数确定从所述第一分区传输至所述第二分区的业务流的速率。所述优化可能影响所述第一分区，第二分区或者两个分区中的其他链路上的一个或者多个业务流。在可选步骤640，所述第一分区控制器将确定的速率或者所述第二分区中对应的链路和其他可能的链路的速率通知给所述第二分区控制器。所述第二分区控制器可以根据所述确定的速率调度进入的业务流。
图7是实现重叠速率区分区的方法700的实施例的流程图。在步骤710，第一分区控制器发送请求至第二分区控制器，以从第一分区调度业务流至第二分区。所述调度可以包括针对从所述第一分区传输流量在特定点分配速率。在步骤720，所述第一分区从所述第二分区接收指示在例如所述第二分区中部分虚拟链路上通信的限制的约束，以及考虑所述第二分区或者网络的优化目标或者条件的效用函数。所述第二分区控制器也指示影响所述第二分区，用户或者网络中操作如影响通信链路或者通信速率的变量。所述变量可以由所述第一分区初始化，然后优化为确定所述速率的效用函数的一部分。在步骤730，所述第一分区控制器通过根据所述约束优化有变量的效用函数确定在对应链路上从所述第一分区传输至所述第二分区的业务流的速率。所述优化可能影响所述第一分区，第二分区或者两个分区中的其他链路上的一个或者多个业务流。所述优化包括调整变量以及与所述变量相关的操作。在可选步骤740，所述第一分区控制器将确定的速率或者所述第二分区中对应的链路和其他可能的链路的速率通知给所述第二分区控制器。所述第二分区控制器可以根据所述确定的速率调度进入的业务流。
在一个实施例中，将所述分布式TE问题公式化以最小化链路L的效用目标U：
minU(d),
Figure GDA0002214262400000081
所述问题的参数在下表1中总结：多个分区控制器控制路由器和无线节点转发链路L上的流量并且调整波束图形。所述分区控制器负责所述链路L。如果速率区Rj支持速率矢量，则增加条件r∈Rj。
表1重叠速率区问题公式中的参数
Figure GDA0002214262400000083
Figure GDA0002214262400000091
在有线网络中，所述约束可以是以下形式：
rl<C1，
其中C1是链路l的容量。无线链路可能有更多明显复杂的容量区域，其可以近似表达。
根据一个实施例，上述问题可以利用采用有ADMM权重的ADMM算法的基线分解法解决，所述方案在考虑的分区的边缘处将入口速率限制为与出口速率相等。可以将松弛变量引入分区之间的L条链路，使得每个分区控制器Z试图控制一组变量Zx。相同的变量
Figure GDA0002214262400000092
可以出现在多个分区中。可以在分区之间引入不同的松弛变量，代表不同的通信时延。所述网络可以划分为包括进行优化的分区控制器的第一区域，以及包括存在于不止一个分区中的链路/变量集合的第二区域。所述链路/变量可以由各自的分区控制器单独优化和更新。此外，针对每个UE以及每条链路或者无线链路引入变量，如表2和表3分别所示：
表2：针对每个UE的变量
Figure GDA0002214262400000093
表3：针对每条链路的变量
为了开始解决上述问题，所述变量可以初始化为合适的值。首先考虑控制器优化。对于每个节点控制器，可以只考虑总变量和约束的子集。具体地，分区控制器利用所有穿过其链路Xj＝{xl,k|l∈L}以及其他影响链路
Figure GDA0002214262400000102
的链路的变量。效用函数的计算可能需要或者不需要附加信息或者变量。为了最小化目标函数，需要最小的总值以及从其他路径发送给每个业务流的速率。因此，每个分区控制器进行如下线性编程(linear programming，简称LP)优化：
Figure GDA0002214262400000103
Figure GDA0002214262400000104
所述约束代表从入口边缘移动流量至出口边缘的分区能力。函数U(d)是总速率的效用函数。所述效用函数可以是代表需求效用或者在链路上操作条件的任意合适函数。
其次，通过在共享链路上匹配输入输出更新该控制器分区的外部变量。由于多个分区可能会共享相同的链路，则同时考虑所有涉及分区，如下所示：
这可以如下所示解决。该进程对于在分区之间传输流量的所有边界链路重复进行。所述解决方案可以是以下形式：
Figure GDA0002214262400000107
Figure GDA0002214262400000108
其中
Figure GDA0002214262400000111
ρ的值可以基于每条链路调整。利用以下关系更新沿着所有边界链路的权重：
Figure GDA0002214262400000112
在另一个实施例中，所述重叠速率区问题可以根据拉格朗日函数利用分解解决。在一种方法中，整个网络包括其他节点采取的措施对于分区控制器都是已知的。该控制器的分区外部的所有路径拆分方案都利用参数xoutside的固定子集假设固定。所述控制器通过剩余参数优化所述方案，并考虑了该分区的内部和外部约束。为了避免将所有约束传到该分区，只在不能实现期望速率的时候传递约束，例如，如果分区因为约束A(:,j)x≤bj.不能供应另一个分区请求的速率r。在分区进行交互的过程中，参数xoutside保持不变。
本方法不需要沿着穿过分区的边界链路的分解，但是可以将其用于稳定该解决方案，使得分区可以将其他数据从分区链路上清除。理想状态下不会违反边界约束，因此拉格朗日函数在分解过程中可能会等于0。可以引入边界函数代替固定的外部约束
Figure GDA0002214262400000113
使得应用所述约束更加灵活。例如，约束可以基于分区控制器控制下的数据变化，并且可以针对外用固定。这样的约束可以写为：
Figure GDA0002214262400000114
如果与xoutside相关的数据可以重新路由或者减少(效用成本)，则x的值可以增加，并且总效用也可能增加。如果这对于分区控制器是已知的，则可能只需要单次迭代。所述迭代代表效用差值的重新计算。至少一阶近似(也被认为是该路径的拉格朗日量)可以传递给相邻分区控制器，然后相应确定是否覆盖相关资源。所述分区控制器可以向其他分区指示xoutside的确定值。或者，所述第一分区向所述第二分区指示xoutside和λ的值。在再一种实施方式中，所述分区可以发送A和b-Aoutside的值，或者A、b-Aoutside以及外部业务流的效用函数和相关参数(例如流量需求)的值。另一个选择是只将算法每次迭代中A的子集发送给所述第二分区，例如违背约束的值。
在另一种方法中，利用多个分区控制器计算变量x的相同值。ADMM算法用于确保在可接受次数的迭代之后，在多个分区中计算的变量值收敛到相同值。在该解决方案中，所述分解在每个涉及分区的措施中执行。因此，假设每个其他分区的操作参数保持不变，本地分区反应可以将性能最大化。所述变量x代表整个网络针对路径流量采取的措施。变量
Figure GDA0002214262400000115
代表当前分区控制器推荐的网络范围的措施，并考虑了所述网络的知识。在这种情况下，所述问题公式化变成：
minU(d),
Figure GDA0002214262400000121
Figure GDA0002214262400000122
因此扩展的问题公式化是：
Figure GDA0002214262400000123
在这种情形下，控制链路Lk的网络控制器控制影响链路的任意路径，并且可以改变链路有效性。变量x可以代表路径速率或者路径百分比。
在另一种方法中，本地决策对整个网络的影响在分区外部建模，然后传递给分区。该方法的复杂性可能比上述方法要高，因为需要考虑很多不同选择。但是传输最终结果可能只需要少量资源。在这种方法中，函数B(x)在每一步或者每一次迭代中交互/更新：
Figure GDA0002214262400000124
s.t.Ax≤b
上述约束确保在所述函数B(x)将解决方案推向收敛时，整体解决方案仍然是可行的。这种情况下，A和b的大小可以通过标准的复杂度降低机制减少，因为大部分约束不涉及交换过程中相邻分区中的变量。在其他实施例中，可以使用其他方法解决分解问题，如利用用户速率的凹性效用函数的解决方案。
可以在回传超密度网络(ultra-dense network，简称UDN)等中使用上述重叠速率区分区机制。UDN是包括较多的网络节点、链路或者无线链路，以及UE的网络。对于所述网络中的每个控制器，变量可以划分为三组，包括：第一组，包括控制器未知或者未观察到的每条链路l的变量I1；第二组，包括控制器观察到的每条链路l的变量O1；第三组，包括不受控制器控制的每条链路l的变量C1。所述变量在三组中动态变化，可能是在算法的每次迭代中发生变化，尽管通常不是很频繁。在一个分区中，所述问题公式化为：
Figure GDA0002214262400000125
s.t.Ax≤b,
Figure GDA0002214262400000126
为了解决上述问题，将算法应用至约束和变量的当前集合，以优化效用函数U。相应地，与相邻分区相关的变量从一个分区控制器传递到另一个分区控制器。在出口边界链路上，所述信息包括针对不同业务流请求的速率，如果存在对速率的约束(例如，如果存在固定的需求)，则也会传递该约束。与所述约束相关的变量也会在相邻分区之间传递。对于入口边界链路，如果可以实现请求速率，则除了指示接收请求，不再需要其他信息。但是，如果所述速率不能实现，则传递对该速率的约束。然后开始该链路上任意附加变量的分解过程，如上所述。传递给邻近分区的变量可以利用如下加权因子加权：
Figure GDA0002214262400000131
Figure GDA0002214262400000132
Figure GDA0002214262400000133
在每次迭代过程中，所述控制器接收控制器观察到的链路上变量集合的当前值的更新，以及涉及这些链路的相关约束。任意涉及这些约束并且在变量集合I1(忽略的集合)中的变量可以利用单个变量代替。该变量可以利用拉格朗日函数初始化。
图8为可用于实现各种实施例的处理系统800的方框图。例如，所述系统可以是网络实体或者组件的一部分，如基站、路由器、服务器，或者任意控制器组件。特定设备可利用所有所示的组件或所述组件的仅一子集，且设备之间的集成程度可能不同。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统800可以包括配备一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等的处理单元801。处理单元801可包括中央处理器(central processingunit，简称CPU)810、存储器820、大容量存储设备830、视频适配器840，以及连接到总线的I/O接口860。所述总线可以为任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或者存储控制器、外设总线、视频总线等等。
所述CPU810可包括任何类型的电子数据处理器。存储器820可包括任意类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，简称DRAM)、同步DRAM(synchronousDRAM，简称SDRAM)、只读存储器(read-only memory，简称ROM)或其组合等等。在一个实施例中，存储器820可包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，存储器820是非瞬时的。大容量存储设备830可包括任意类型的存储设备，其用于存储数据、程序和其它信息，并使这些数据、程序和其它信息可通过总线访问。大容量存储设备830可包括如下项中的一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。
视频适配器840以及I/O接口860提供接口以将外部输入和输出装置耦合到处理单元上。如图所示，输入输出设备的示例包括耦合至视频适配器840的显示器890和耦合至I/O接口860的鼠标/键盘/打印机870的任意组合。其它设备可以耦合至处理单元801，可以利用附加的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未图示)可以用于为打印机提供串行接口。
处理单元801还包括一个或多个网络接口850，网络接口850可包括以太网电缆等有线链路，和/或到接入节点或者一个或多个网络880的无线链路。网络接口850允许处理单元801通过网络880与远程单元通信。例如，网络接口850可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元801耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程设备通信，所述远程装置例如其它处理单元、因特网、远程存储设施等等。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (20)

1.一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一分区控制器接收指示网络能力的信息，所述信息包括约束函数的多个参数，所述指示网络能力的信息包括一个或者多个与所述约束函数相关的变量，所述变量包括一个或者多个与所述第二分区中链路能力或者当前流量水平相关的业务流速率；
根据接收的信息提供网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供网络节点包括在所述第二分区中提供网络节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束函数与所述第二分区中至少一条无线链路相关。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束函数与所述第二分区中至少一个当前流量水平相关。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息还包括效用函数的至少一个参数，其中所述提供还根据所述效用函数进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述效用函数是用于确定在所述第二分区中的链路上转发的速率的优化函数，并考虑了一个或者多个业务流或链路的目标或条件，以及所述第二分区、第一分区或者网络中的资源。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述效用函数是拉格朗日函数或者与业务流或链路相关的变量的加权函数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供包括根据所述信息确定转发流量至所述第二分区的速率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述速率确定为所述网络能力符合所述约束函数与惩罚项之间的平衡点。
10.一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的方法，其特征在于，所述方法包括：
第二分区控制器接收从所述第一分区转发流量至所述第二分区的请求；
所述第二分区控制器发送指示网络能力的信息，所述信息包括约束函数的多个参数，所述指示网络能力的信息包括一个或者多个与所述约束函数相关的变量，所述变量包括一个或者多个与所述第二分区中链路能力或者当前流量水平相关的业务流速率；
从第一分区控制器接收至少一个选择的通信参数的指示，用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述第一分区的指示在所述第二分区中提供网络节点。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述约束函数与所述第二分区中至少一条无线链路相关。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述约束函数与所述第二分区中至少一个当前流量水平相关。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述指示还包括效用函数的至少一个参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述效用函数是用于确定在所述第二分区中的链路上转发流量的速率的优化函数，并考虑了一个或者多个业务流或链路的目标或条件，以及所述第二分区、第一分区或者网络中的资源。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述指示包括根据所述约束函数转发流量至所述第二分区的速率。
17.一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的网络控制器，其特征在于，所述网络控制器包括：
处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序，所述程序被处理器执行，用于：
接收指示网络能力的信息，所述信息包括约束函数的多个参数；所述指示网络能力的信息包括一个或者多个与所述约束函数相关的变量，其中所述约束函数与所述第二分区中至少一条无线链路或者所述第二分区中至少一个当前流量水平相关；
根据接收的信息提供网络节点用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
18.根据权利要求17所述的网络控制器，其特征在于，所述提供网络节点的程序包括在所述第二分区中提供网络节点的程序。
19.一种确定网络配置用于在网络中的第一分区和第二分区之间转发流量的网络控制器，其特征在于，所述网络控制器包括：
处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，用于存储所述处理器执行的程序，所述程序被所述处理器执行，用于：
接收从所述第一分区转发流量至所述第二分区的请求；
发送指示网络能力的信息，所述信息包括约束函数的多个参数；第二网络控制器的指示包括一个或者多个与所述约束函数相关的变量，其中所述约束函数与所述第二分区中至少一条无线链路或者所述第二分区中至少一个当前流量水平相关；
从第二网络控制器接收至少一个选择的通信参数的指示，用于从所述第一分区转发流量至所述第二分区。
20.根据权利要求19所述的网络控制器，其特征在于，所述程序包括用于根据所述第一分区的指示在所述第二分区中提供网络节点。
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