CN107409099A - 具有服务质量流和尽力而为流的通信网络中的流量工程的方法、装置和机器可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法、装置和机器可读介质。混合流量场景下的流量工程是一种多目标优化(multi‑objective optimization,MOO)问题,其方案涉及QoS性能目标和BE性能目标之间的权衡。在所述方法的一项实施例中,确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配。将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
Description
相关申请
本申请要求2015年1月29日递交的第14/608,814号美国专利申请的在先申请优先权,该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。
技术领域
本发明涉及流量工程,更具体地,涉及一种用于分配具有服务质量流和尽力而为流的通信网络中的流量的方法、装置和机器可读介质。
背景技术
通信网络具有多种流量类型。一些流量类型,例如实时/缓冲视频,需要服务质量(Quality of Service,QoS)支持。具有QoS需求的流量类型统称为QoS流量。一些其它流量类型,例如下载、电子邮件等,不需要任何严格的QoS支持。没有QoS需求的流量类型统称为尽力而为(Best Effort,BE)流量。
流量工程在通信网络中的作用是将流量从源引导到它们对应的目的地。这通常涉及:找到从流源到流目的地的一个或多个路径以及针对通信网络中的所有流在一个或多个路径之间进行分流。流可以由源-目的地对标识。流通常有需求,即速率要求。源-目的地对与其流需求一起称为商品。通信网络中的链路具有有限的容量。
流量工程主要针对QoS流量以满足QoS流的各种流量要求。已知的流量工程技术,处理QoS流量和BE流量都出现的混合流量场景,通常包括使用所有可用网络资源对所有QoS流执行流量工程、在对所有QoS流做出路由和流量分流决策之后计算剩余网络资源以及使用剩余网络资源对BE流执行流量工程。需要更好地处理混合流量场景的流量工程技术。
发明内容
本发明提供了通信网络存在QoS流量和BE流量的混合流量场景下的流量工程方案。在至少一些实施例中,所述通信网络是一种多协议标签交换(Multiprotocol LabelSwitching,MPLS)网络。流量工程是一个多商品流(multi-commodity flow,MCF)问题。所述多商品流问题是一个网络流问题,其中的目标是为了在考虑网络链路的有限容量的时候同时满足多个商品的需求。本发明提供了流量工程方案,这些方案联合处理QoS流量和BE流量,而不是在已经分配QoS流量之后利用剩余网络资源处理BE流量,后者会导致网络资源分配效率低。由于根据本发明所述的流量工程方法联合考虑了所有流量类型,所以针对QoS流的流量分流决策会受到BE流存在的影响。
根据本发明的第一方面,提供了一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,所述方法包括:确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
根据本发明的第二方面,提供了一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,所述方法包括:确定对应于所述QoS流和BE流中的每一条的链路上的联合优化流分配;将所述确定的所述QoS流和BE流中的每一条的流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
根据本发明的第三方面,提供了一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,所述方法包括:根据所述通信网络的约束、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;将所述确定的所述QoS流和BE流中的每一条的路径和流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
根据本发明的第四方面,提供了一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,所述方法包括:根据所述QoS流和所述BE流的流守恒约束、所述通信网络的约束条件、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定对应于所述QoS流和BE流中的每一条的链路上的联合优化流分配;将所述确定的所述QoS流和BE流中的每一条的流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
在一些实施例中,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得进入节点的任何给定流上的总流量等于对应于该流从除了所述流源和目的地节点之外的节点出来的流量。在一些实施例中,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得通过任何回程链路的总流量不超过所述相应回程链路的链路容量。在一些实施例中,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得在任何无线接入节点处使用的带宽之和不超过所述相应无线接入节点的总带宽。
根据本发明的进一步方面,提供了一种用于分配具有服务质量(Quality ofService,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量的流量工程(traffic engineering,TE)服务器,所述TE服务器包括:通信接口,用于与所述通信网络进行通信;处理器,耦合到所述通信接口并用于执行上文和本文描述的所述方法。
根据本发明的再一方面,提供了一种非瞬时性机器可读介质,具有有形存储在其上的可执行指令,所述可执行指令在由流量工程服务器执行时使得所述流量工程服务器执行上文和本文描述的所述方法。
本发明的其它方面和特征将在回顾本发明的具体实施的以下描述结合示出本发明的示例实施例的附图之后对本领域普通技术人员显而易见。
附图说明
图1示出了一种适合于执行本发明示例实施例的示例通信系统。
图2为根据本发明一项实施例的一种具有QoS流和BE流的通信网络中的基于路径的流量工程的方法的流程图。
图3为根据本发明一项实施例的一种具有QoS流和BE流的通信网络中的基于弧的流量工程的方法的流程图。
图4为根据本发明的图示QoS流在经历基于路径的流量工程的模拟流量工程场景下的平均会话服务质量(Quality of Experience,QoE)方面的性能的图。
图5和图6为根据本发明的图示BE流在经历基于路径的流量工程的模拟流量工程场景的和速率方面的性能的图。
图7为图示具有节点A、B、C和D的示例有线网络的示意图。
图8A为图示已根据传统流量工程方法分配混合流量流的示例无线网络的示意图。
图8B为根据本发明的图示已根据联合流量工程方法分配混合流量流的图8A的示例无线网络的示意图。
具体实施方式
为了使说明简单且清晰,参考标号可以在附图之间重复使用以指示对应或类似元件。阐述许多细节以提供对本文描述的示例实施例的理解。示例实施例可在没有这些细节中的一些细节的情况下实行。在其它实例中,众所周知的方法、过程和部件没有进行详细描述以避免对所描述的示例实施例产生混淆。所述描述不认为是对本文描述的示例实施例的范围的限制。
首先参考图1,示出了一种适合于执行本发明示例实施例的示例通信系统100。通信系统100包括连接到诸如互联网的通信网络102的流量工程(traffic engineering,TE)服务器(或控制器)110。在其它实施例中可提供多个TE服务器110。通信网络102包括多个节点140,例如能够实现通信网络中数据通信的端点之间的路径或路由选择的路由器。所述多个节点140通过通信链路142互连,通信链路142可以是有线的也可以是无线的。通信网络102是一种用于传输IP和多协议标签交换(Multiple Protocol Label Switch,MPLS)数据包的互联网协议(Internet protocol,IP)网络,即MPLS网络。通信网络102可以是可用于基于网络协议地址路由、交换和/或引导数据包的任何其它分组交换网络。通信网络102可以包括多个互连网络。
用户设备(未示出)可以通过有线链路(例如局域网(local area network,LAN))和/或无线链路(例如Wi-Fi)连接到通信网络102。一种合适的计算设备106可以是但不限于,服务器、个人计算机、游戏控制台、移动电话、智能电话或超级电话、音乐播放器、平板电脑、笔记本电脑(根据设备能力,还称为膝上型电脑、笔记本或超级本电脑)、无线管理器、个人数字助理、移动游戏设备、专用数码相机或诸如智能手表或光头戴式显示器之类的可穿戴计算机、以及其它可能的计算设备。
TE服务器110可以实时或近实时测量跨通信网络102的数据通信,根据测量到的流量值确定可用链路容量,以及使用多个可替换路径中的任一个确定将通信网络102中的流量从特定源路由到特定目的地的性能和成本。TE服务器110通常认为各种链路容量为一个定额。在存在后台流量(例如流量工程未处理或不考虑的流量)的情况下,可用链路容量通过将链路测量的后台流量从原始链路容量中减去来获得。
TE服务器110还可以分析通信网络102上的数据通信,以确定用于在特定源和特定目的地之间传输数据的一个或多个最佳路径或路由。。通信网络102还可以包括标签交换机和级联路由器、以太网交换机、帧中继交换机以及可用于生成和/或传输流量的其它合适的路由器、交换机和节点。TE服务器110可以与各种路由器(核心路由器、边缘路由器、NextHub等)交换数据,这些路由器通过各种路径或路由传输数据以分析用于数据传输的候选路径。TE服务器110可以出于测试和测量目的可选地修改路由表,然后基于分析输出一个或多个最佳路由表。
在图1中,通信网络102建模成一个包括多个节点140的有向图G(N,A),多个节点140例如但不限于互联网协议传输(Internet protocol transport,IPT)节点并通过通信链路(数学上还称为弧)142互连。在有向图G(N,A)中,N表示通信网络102中的节点140的集合,A表示使通信网络102中的节点140互连的(有线或无线)通信链路142的集合。在其它实施例中,通信网络102拥有的节点140和通信链路142的数量不同于图1示出的数量。每个节点140包括一个或多个处理器(未示出)以及具有传输和接收能力并耦合到处理器的通信接口(未示出)。
TE服务器110收集关于通信网络中的多个节点140和链路142的信息并构建TE数据库126。虽然TE数据库126在示出的实施例中示为单个实体,但是在其它实施例中,TE数据库126可以是TE服务器110的部分。
TE服务器110包括一个或多个处理器112、耦合到处理器112的存储器114以及耦合到处理器112的用于与通信网络102交互的通信接口130。存储器114可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)以及可以为可擦可编程只读存储器(闪存)或任意其它合适形式的存储器的持久(非易失性)存储器。
处理器112在存储的程序控制下操作并执行永久存储器等存储器114中存储的软件。该软件包括操作系统(未示出)和流量管理器116,该流量管理器116在由处理器112实施时执行本文描述的TE功能。该软件或其部分可以在执行期间临时加载到RAM等易失性存储器中。RAM用于存储运行时数据变量和其它类型的数据或信息。
流量管理器116在各种实施例中可以包括:路径分析器118,用以确定源和目的地之间的可用路径;路由分析器120,用以确定通信网络中节点之间的路由;流量测量器(或测量模块)122;优化器124(或优化模块)。流量测量器122可以用于测量相应源和目的地之间的各种路径的性能并根据测量到的流量值确定可用链路容量。测量模块122可以识别可能路径,然后沿这些路径测量流量以确定使用特定路径的数据传输的性能。性能可以基于任何选择的参数,例如往返时间(round trip time,RTT)(即延迟测量)。测量模块122可以输出测量到的值给优化模块124以供进一步处理和/或将测量到的值存储到存储器114中。
优化器124获取QoS流的QoS需求、QoS流的QoS性能目标、BE流的BE性能目标、来自流量测量器122的测量到的值和/或从测量到的流量值得到的可用链路容量,并且确定针对QoS和BE流联合优化的流量工程方案,如下文更充分描述的一样。QoS需求与QoS流相关联,而QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标是由例如网络运营商设置的网络配置参数。
基于路径的流量工程
现在参考图2,根据本发明一项实施例的一种具有QoS流和BE流的诸如通信网络102的通信网络中的基于路径的流量工程的方法将予以描述。该方法可以由上面描述的TE服务器110中的流量管理器116执行。该方法图示为表示可以在硬件、软件或它们的组合中实施的操作的逻辑块集合。在软件方面,块表示计算机可执行指令,这些可执行指令在由TE服务器中的处理器112执行时使得处理器112执行所述操作。本发明提供的用于执行这种方法的软件的编码是在本领域普通技术人员的范围内。该方法可以包含比所示和/或描述的更多或更少的过程,并且可以以不同的顺序执行,并且可以按不同顺序执行。
在根据本发明的基于路径的流量工程的方法中,通信网络102建模为包括通过通信链路142互连的多个节点140的有向图G(N,A),在该有向图G(N,A)中,N表示通信网络102中的节点140的集合,A表示使通信网络102中的节点140互连的(有线或无线)通信链路142的集合。图2中的方法可以自动执行以响应TE触发事件的发生。TE触发是一个使新的联合优化流量工程方案确定的事件。TE触发可以包括新流的到达、现有流的离去或两者,或者TE可以周期性地(例如每毫秒)执行,以及其它可能性。例如,每当新流到达时需要执行流量工程以确定新流的路径和流速。
在202处,网络信息,例如链路信息、链路容量信息、节点信息和关于QoS和BE流的流信息由流量管理器116获得,例如使用路径分析器118、路由分析器120和/或流量测量器122等。链路信息可以包括每条链路上的流量、关于流量的信息和相应链路的连接/断开信息以及链路连接信息等物理信息。流信息包括:出现在通信网络102中的QoS流的数量,表示为K1;出现在通信网络102中的BE流的数量,表示为K2。
在204处,TE服务器110通过路径分析器118确定或者标识通信网络102中的QoS流和BE流中的每一条的可以用于在相应源和相应目的地之间传输数据的候选路径。路径优化器118可以使用各种路由表来确定候选路径并测试候选路径以确定候选路径是否为用于传输数据的可行路径。所确定的候选路径通常是相应源与相应目的地之间的所有可能路径的子集,但是可以是相应源与相应目的地之间的所有可能路径。可能候选路径的子集可以基于一个或多个选择标准,例如相应路径的链路成本或相应路径的链路容量,通过过滤相应源与相应目的地之间的可能路径来确定。例如,参考图7,示出了具有节点A、B、C和D的有线通信网络702,其中,链路A→B的链路容量(单位是比特每秒(bits per second,bps))为2bps,链路A→C的为1bps,链路B→D的为1bps,链路C→D的为1bps。如果考虑链路成本为1/c的两条路径A→B→D和A→C→D,项c为链路容量,则路径A→B→D的成本为11/2(1/2+1/1),而路径A→C→D的成本为2(1/1+1/1),这样路径A→B→D为较低成本路径。路径选择技术在本领域众所周知。
在206处,优化器124使用由路径分析器118确定的候选路径、来自流量测量器122的测量到的流量值和/或根据测量到的流量值得到的可用链路容量、通信网络102的约束条件(例如K1条QoS流的QoS需求)、QoS流的一个或多个QoS性能目标、BE流的一个或多个BE性能目标以及分配给QoS性能目标和BE性能目标的权重,分别表示为wQos和wBE,以便分析QoS流和BE流中的每一条的潜在路径和流分配(也称为流速)以及确定针对QoS流和BE流联合优化的流量工程方案。应当理解,QoS流和BE流通常都是多路径,因为每条流的一部分将通过通信网络102分配给多条路径之一。
权重wQoS和wBE共同表示在实现相应性能目标时提供给QoS流和BE流的优先选择。根据可用网络资源以及分配给QoS性能目标和BE性能目标的权重,流量工程方案会造成QoS需求得不到满足。例如,如果分配给BE性能目标的权重wBE为非零,则至少一些QoS流的QoS需求可能得不到满足,使得网络资源更多地分配给BE流。
与K1条QoS流相关联的QoS需求表示为QoS需求可以由一个或多个QoS需求参数定义。QoS需求/需求参数可以存储在TE服务器110的存储器114中或者TE数据库126中,这取决于该实施例。QoS需求参数可能涉及带宽、吞吐量、传输时延(延迟)、乱序发送、可用性、错误率、抖动和/或网络服务的其它定量度量。QoS需求参数可以在实施例之间变化。BE流相比于QoS流没有需求。
QoS性能目标和BE性能目标是待优化的的性能目标而不是通过联合优化流量工程方案满足的约束。QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标是由网络运营商等设定的用以优化网络资源使用的网络配置参数。QoS性能目标和BE性能可以通过技术性能目标(例如通过流速或网络利用率的其它度量)或非技术性能目标(例如通过收入)来定义。相比于作为待优化的性能目标的QoS性能目标,QoS需求与K1条QoS流相关联,并且通常由网络操作员设定,以便在足够网络资源可用时满足协定的服务期望,等等。
可以定义QoS性能目标以提供QoS流的过度供给(如果MCF问题是可行的)或引入成本(如果MCF问题不可行)来计算接收数据速率小于它们的需求的流。过度供给是提供给QoS流的容量的超额,使得在联合流量工程方案中分配给QoS流的网络资源对流需求波动、网络链路容量的改变等具有鲁棒性。超额容量提供一种缓冲,有助于确保QoS需求得到满足。然而,这种超额容量可以减少或消除,使得网络资源反而分配给BE流。过度供给还可以根据QoS需求约束(基于路径的流量工程)或流守恒需求(基于弧的流量工程)的定义来提供。如果MCF问题不可行,即网络资源不足以满足QoS需求,可以在QoS性能度量(即QoS目标功能)中引入成本项以表示不满足某些QoS流需求的成本。成本项表示不满足QoS需求的损失。成本项通常是QoS流需求与联合流量工程解决方案提供的流速之间的差异的函数。。因此,QoS流需求与联合流量工程方案提供的流速之间的细小差异产生的损失比差异大的时候产生的损失小。成本项被引入到QoS性能度量(即QoS目标函数)中,使得QoS流需求与流量工程解决方案分配给QoS流的流速之间的差异最小化。
BE性能目标是BE流的待优化的性能目标,例如加权和流速、最大化到最小化流速、负载均衡(例如由负载均衡因子定义)等等。负载均衡试图优化网络资源使用、最大化吞吐量、最小化响应时间并且避免任何单个资源的过载。负载均衡因子是一个将网络资源使用度量,例如最大化的吞吐量、最小化的响应时间等,提供给网络运营商的网络资源利用率因子。
参考206,确定联合优化流量工程方案包括根据QoS流的QoS需求、通信网络102的约束、一个或多个BE性能目标、一个或多个QoS性能目标以及分配给BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配。将认识到确定联合优化路径涉及在确定联合优化流量工程方案时考虑QoS流和BE流中的每一条;然而,一些BE流和/或一些QoS流在联合优化流量工程方案中没有接收到流分配也是可能的。也就是,一些流可能接收为零的流分配。
在一些实施例中,应用基于QoS流的QoS需求的QoS需求约束。QoS需求约束仅应用于QoS流。在至少一些实施例中,QoS流的QoS需求约束由方程式(1.1)给出,定义如下:
方程式(1.1)表示用于QoS流的各种路径上的流分配之和不超过通信网络102中的QoS需求的QoS需求约束,其中,K1表示QoS流的数量,K2表示BE流的数量,K表示出现在通信网络102中的流的总数量(K=K1+K2)。QoS需求约束基于但不同于QoS流的QoS需求。在方程式(1.1)中,项表示流k的路径j的流分配(单位是bps),dk表示流k的需求,k=1……K1,lk表示流k的候选路径的数量,k=1……K1+K2,j=1……lk。方程式(1.1)中的不等号确保了联合流量工程问题始终是可行的,不管QoS流需求和可用网络资源。
通信网络102的约束包括适用于在利用回程链路范围内的所有QoS流和所有BE流的回程链路约束。这是通信网络102的技术约束。回程链路约束由方程式(2)给出,定义如下:
方程式(2)表示通过任何回程链路的总流量不超过链路容量的回程链路约束。在方程式(2)中,项表示流k的路径j,ca为有线链路a的容量。将认识到,无线接入网(radioaccess network,RAN)具有无线部分和回程部分。回程部分的链路根据方程式(2)建模为固定容量的链路(例如有线链路),而无线链路如下文描述的方程式(3)描述进行不同地建模。
通信网络102的约束还包括在利用无线接入节点链路范围内适用于所有QoS流和所有BE流的无线接入节点约束。这是通信网络102的技术约束。无线接入节点约束由方程式(3)给出,定义如下:
方程式(3)表示在任何无线接入节点处使用的带宽之和不超过该节点的总带宽的无线接入节点约束。在方程式(3)中,项a(k,j)是路径的最后一条无线(跳变)链路,sa(k,j)是无线(跳变)链路a(k,j)的频谱效率,rn是无线节点n处可用的总带宽。
在所描述的实施例中,QoS需求约束和通信网络102的约束通过联合优化流量工程方案得到满足。然而,在其它实施例中,QoS需求约束不一定通过联合优化流量工程方案得到满足,相反,QoS流的QoS需求被当作QoS性能目标的一部分而不是通过联合优化流量工程方案待满足的约束。
由于QoS性能目标和BE性能目标是冲突目标,所以联合优化方案涉及QoS性能目标与BE性能目标之间的权衡,从而产生了多目标优化(multi-objective optimization,MOO)问题。QoS性能目标和BE性能目标可以在数学上由目标函数表示。因此,MOO问题可以由通过QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标定义的两个目标函数来定义。通过众所周知的线性标量化技术,MOO问题可以用于得到以下单目标优化问题:
方程式(4)表示一种针对联合优化问题的方案并且以方程式(1.1)、(2)和(3)为条件。应当理解,MOO问题可以公式化为最大化问题或最小化问题,MOO可以从最大化问题变成最小化问题,而且通过符号的适当变化可以从最小化问题变成最大化问题。在方程式(4)中,是一个目标函数,表示QoS流的待优化的QoS性能目标;是一个目标函数,表示BE流的待优化的BE性能目标;wQoS是分配给QoS流的QoS性能目标的以标量化参数为形式的权重;wBE是分配给BE流的BE性能目标的以标量化参数为形式的权重。如上所述,QoS性能目标可以包括:过度供给项,用于过度供给QoS流;或者成本项,以计算接收数据速率小于需求的流。成本项通常是QoS流需求与联合流量工程解决方案提供的流速之间的差异的函数且可以由通用项表示。
QoS性能目标和BE性能目标由网络运营商确定并且在不同实施方式之间可能会变化巨大。如上所述,QoS性能目标和BE性能目标可以通过技术性能目标或非技术性能目标进行定义。应当理解,方程式(4)中的标量化参数,尽管表示分配给QoS或BE性能目标的权重,但是不一定是分数或百分比值,这取决于特定单个目标优化问题的公式化,假如存在QoS和BE性能目标的话。权重wQoS和wBE定义了QoS性能目标与BE性能目标之间的权重。权重越大,对应性能目标在方程式(4)的单目标优化问题中的重要性越大。权重由网络运营商等基于QoS性能目标与BE性能目标之间的选择的权重来设定并且提供作为TE服务器110的输入。TE服务器110通过解决方程式(4)的优化问题对所有流联合执行流量工程以提供流量工程方案,该方案可能更接近针对QoS流和BE流的帕累托最优流量工程方案。应当理解,当没有目标函数能够在不损害至少一些其它目标函数的情况下提高价值时,方案是帕累托最优的。
在其它实施例中,QoS流的QoS需求约束由方程式(1.2)给出,定义如下:
方程式(1.2)表示QoS流在各种路径上的流分配之和等于通信网络102中的λdk的QoS需求约束,其中,K1表示QoS流的数量,K2表示BE流的数量,K表示出现在通信网络102中的流的总数量(K=K1+K2)。在方程式(1.2)中,项λ是加权最大化到最小化问题公式化的辅助变量,表示流k的路径j的流分配(单位是bps),dk表示流k的需求,k=1……K1,lk表示流k的候选路径的数量,k=1……K1+K2,j=1……lk。λ>1的值表示QoS流方面的过度供给条件。λ>1的值意味着QoS流在各种路径上的流分配之和超过QoS需求。λ<1的值通常表示QoS流方面的供给不足条件,其中没有QoS流需求得到满足。还考虑到,一些QoS需求过度供给,而其它QoS流没有,或者过度供给的量可能在被过度供给的不同QoS流之间变化(即,具有或多或少的过度供给)。这样,可能提供差异化过度供给。一种实现这种差异化过度供给的方法是人为地针对流使用更大的需求dk,这些流相对于没有过度供给或者过度供给的程度较小的QoS流是过度供给的,以及使用相同λ,这将产生相对于其实际需求被过度供给的具有更高更大需求dk的特定流。这提供了以下和目标函数,由方程式(5.1)和(5.2)给出,定义如下:
方程式(5.1)和(5.2)中的和目标函数提供联合流量工程的对应单目标优化问题,由方程式(6)给出,定义如下:
方程式(6)表示一种针对联合优化问题的以(1.2)、(2)和(3)为条件的替代方案。
在208处,流量管理器116将QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径(例如标签交换路径(label switched paths,LSP))和相应流分配通知给通信网络102中的一个或多个相关网络部件,例如路由器。发给一个或多个相关网络部件的通知可以由TE服务器110或中间节点等其它网络部件执行。相关路由器的设置随后在接收该通知之后根据联合优化路径和相应流分配进行设定或修改,使得数据通信的路由将根据联合优化路径和相应流分配发生。与特定路由器有关的QoS流和BE流的联合优化路径和相应流分配可以存储在特定路由器的存储器中。在一些实施例中,一个或多个相关网络部件可以通过设定或修改路由设置以响应接收联合优化路径和相应流分配来自行设定或自行更新。在其它实施例中,TE服务器110或其它网络部件可向通信网络102中的至少一个网络部件发送指令,这些指令包括QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配,这些指令使得至少一个网络部件根据联合优化路径和相应流分配设定或修改路由设置。通信网络102中的各种路由器使用的路由表可以由TE服务器110或其它网络部件设定或修改,这取决于该实施例。在至少一些示例中,联合优化流量工程方案将多条路径用于一些流(例如QoS流和/或BE流)。
在210处,QoS流和BE流中的每一条都根据来自208的联合优化路径和流分配通过通信网络路由。
本发明的联合优化流量工程方案的选择优势现将参考图7、图8A和图8B进行描述。图7为图示具有节点A、B、C和D的示例有线通信网络的示意图,在该有线通信网络中,链路A→B的链路容量(单位是比特每秒(bits per second,bps))为2bps,链路A→C的为1bps,链路B→D的为1bps,链路C→D的为1bps。考虑到图7中的有线通信网络具有表示为流1(A,D)和流2(A,B)的两条流(未示出)的第一示例,流1(A,D)是需求为1bps的QoS流,流2(A,B)是没有需求的BE流,而且流量工程目标是为了满足QoS流的需求和最小化BE流的速率。
传统流量工程方法是使用所有可用网络资源对所有QoS流执行流量工程、在为所有QoS流做出路由和流量分流决策之后计算剩余网络资源以及使用剩余网络资源对BE流执行流量工程。根据传统流量工程方法,在第一步骤中,路径A→B→D将根据链路成本为1/c的最短路径策略进行选择,其中c为链路容量。在将资源分配给流1之后,在第二步骤中,链路A→B和B→D上的剩余容量将分别确定为1和0。在第三步骤中,TE服务器110将分配最多1bps给流2。相比之下,根据联合优化流量工程方法,如果联合考虑两条流,可以为流1选择路径A→C→D以将额外容量留给流2。在联合优化流量工程方法中,当流2可以分配有2bps时流1的需求仍然得到满足。
考虑图7中的有线通信网络具有不同流2的第二示例。在第二示例中,流2(B,D)在节点B与D而不是第一示例中的节点A与B之间流动。如在第一示例中,流2是没有需求的BE流,而且流量工程目标是为满足QoS流的需求和最大化BE流的速率。根据传统流量工程方法,路径A→B→D将根据最短路径策略进行选择,而且链路A→B和B→D上的剩余容量将分别确定为1和0,如在第一示例中一样。然而,在第三步骤中,TE服务器110将不分配流给流2,因为链路B→D上不存在剩余容量。相比之下,根据联合优化流量工程方法,如果联合考虑两条流,可以为流1选择路径A→C→D以留下流量给链路B→D上的流2。在联合优化流量工程方法中,在流2可以分配有1bps时流1的需求仍然得到满足,而在传统方法中,流2不会有任何流。
图8A和图8B所示为图示示例无线网络的示意图。从接入点(Access Point,AP)到用户设备(User Equipment,UE)的无线链路用虚线示出。如在图7的示例中,流量工程目标是为了满足QoS流的需求和最大化BE流的流速。根据传统流量工程方法,假设AP 1处的带宽足以满足UE 1和UE 2(具有QoS流)的需求,则UE 1和UE 2将分配给AP 1。AP 1处的剩余带宽随后将用于提供速率给UE 3(具有BE流)。这在图8A中示出。相比之下,根据联合优化流量工程方法,将联合考虑所有流类型且UE 2可以分配给AP 1和AP 2,使得UE 2可以从AP 2接收部分需求(假设AP 2在满足UE 4的需求之后具有额外带宽)。这将更多带宽留给UE 3(BE流),导致UE 3的速率更高。这在图8B中示出。
示例
根据本发明的基于路径的流量工程的性能现将在模拟流量工程场景下的平均会话体验质量(Quality of Experience,QoE))方面进行描述。例如,在模拟流量工程场景下,QoS流的QoS性能目标是加权的最大化到最小化,表示为λ,BE流的BE性能目标是和速率目标。如上所述,这提供了以下和目标函数:
方程式(5.1)和(5.2)中和的目标函数提供联合流量工程的对应单目标优化问题,由以下方程式给出
以方程式(1.2)、(2)和(3)为条件
出于模拟目的,使用了一个示例场景,其中,通信网络具有57个节点和570个用户,一半流是具有恒定比特率(constant bit rate,CBR)的QoS流,另一半流是BE流,而且每个QoS流的需求为至少2Mbps的流速。权重(标量化参数)针对QoS流和BE流分别设为107和1。将认识到,模拟中使用的标量化参数,尽管表示分配给QoS性能目标或BE性能目标的权重,但是不一定是分数或百分比值。权重的选择通常取决于QoS目标函数和BE目标函数的规模。图4为图示QoS流在模拟流量工程场景下的平均会话QoE方面的的性能的图。如图4所示,不管是使用传统流量工程方案还是使用根据本发明的基于路径的联合优化流量工程方案,QoS流的性能在流需求满意度方面是一样的。在传统流量工程方案中,BE流量利用已经分配QoS流量之后剩余的网络资源进行处理。然而,如图5和图6所示,联合优化流量工程方案示出了在最大化BE流的总速率方面的显著改善,如传统流量工程方案(标记为在图5和图6中是混合流量序列)与联合优化流量工程方案(标记为在图5和图6中是混合流量联合)之间的BE流量和吞吐量(单位是bps)的差异所示。图5示出了各种TE触发值(例如流量工程实例的数量)处的和吞吐量(单位是bps),而图6示出了在各种和吞吐量(单位是bps)处的累积分布函数(cumulative distribution function,CDF)。
鉴于上文,应当理解,根据本发明的联合优化流量工程方案的潜在优点包括提供更高速率(例如更高的和吞吐量)给BE流同时保证QoS流得到满足以及提供QoS与BE流度量之间的受控权衡。
基于弧的流量工程
现在参考图3,一种根据本发明一项实施例的具有QoS流和BE流的诸如通信网络102之类的通信网络中的基于弧的流量工程的方法将予以描述。该方法可以由上面描述的TE服务器110中的流量管理器116执行。该方法图示为表示可以在硬件、软件或它们的组合中实施的操作的逻辑块集合。在软件方面,块表示计算机可执行指令,这些可执行指令在由TE服务器中的处理器112执行时使得处理器112执行所述的操作。本发明提供的用于执行这种方法的软件的编码是在本领域普通技术人员的范围内。该方法可以包含比所示和/或描述的更多或更少的过程,并且可以按不同顺序执行。
在根据本发明的基于弧的流量工程的方法中,通信网络102建模为有向图G(N,A),在该有向图G(N,A)中,N表示通信网络102中的节点140的集合,A表示弧142(链路)的集合。出现在通信网络102中的流的总数量表示为K,项K1表示具有需求d1……dk的QoS流的数量,项K2是BE流的数量,所以K=K1+K2,S(k)表示对应流k的源节点,D(k)表示对应流k的目的地节点,Ain(n)表示进入节点n的弧的集合,Aout(n)表示从节点n出来的弧的集合。在基于弧的流量工程中,不执行显式路径选择。在针对基于弧的方法的数学问题公式化中,变量是每条链路上的每条流的分配。当问题解决并且获得每条链路上的每条流的分配时,每条流的路径通过该方案隐式地给出。图3的方法可以自动执行以响应TE触发事件的发生。
在302处,网络信息,例如链路信息、链路容量信息、节点信息和关于QoS流和BE流的流信息,由流量管理器116例如使用路径分析器118、路由分析器120和/或流量测量器122等获得。链路信息可以包括每条链路上的流量、关于流量的信息和相应链路的连接/断连信息以及链路连接信息等物理信息。流信息包括通信网络102中的流的总数量(表示为K)、出现在通信网络102中的QoS流的数量(表示为K1)以及出现在通信网络102中的BE流的数量(表示为K2)。
在306处,优化器124使用来自流量测量器122的测量到的流量值和/或从测量到的流量值推导出的可用链路容量、QoS流和BE流的流守恒约束、通信网络102的约束、QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标以及分配给QoS性能目标和BE性能目标的分别表示为wQoS和wBE的权重,以便分析对应于QoS流和BE流中的每一条的链路上的潜在流分配以及确定针对QoS流和BE流联合优化的流量工程方案。应当理解,QoS流和BE流通常都是多路径,因为每条流的一部分将以通过通信网络102定义多条路径的方式分配给链路。
权重wQoS和wBE表示相对于如上文结合图2的方法描述的BE流的提供给QoS流的优先选择。根据网络资源以及分配给QoS性能目标和BE性能目标的权重,流量工程方案可造成QoS需求得不到满足。例如,如果分配给BE性能目标的权重wBE为非零并且网络资源不足,则至少一些QoS流的QoS需求可能得不到满足,使得网络资源更多地分配给BE流。
QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标是网络运营商等设定的用以优化网络资源使用的网络配置参数。QoS性能目标和BE性能通常类似于上文结合图2的方法描述的那些性能目标。
参考306,确定联合优化流量工程方案包括根据QoS流和BE流的流守恒约束、通信网络102的约束、一个或多个BE性能目标、一个或多个QoS性能目标以及分配给BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定对应QoS流和BE流中的每一条的链路上的联合优化流分配(还称为流速)。应当理解,确定联合优化路径涉及在确定联合优化流量工程方案时考虑QoS流和BE流中的每一条;然而,一些BE流和/或一些QoS流在联合优化流量工程方案中没有接收到流分配也是可能的。也就是说,一些流可能接收为零的流分配。
下文结合下文描述的方程式(7.1)、(7.2)和(7.3)描述的QoS流的流守恒需求考虑了QoS需求。QoS流和BE流的流守恒约束以及通信网络102的约束通过联合优化流量工程方案得到满足。确定306包括计算对应QoS流和BE流中的每一条的链路上的流分配。
流守恒约束应用于QoS流和BE流。在一些实施例中,QoS流的流守恒约束由方程式(7.1)和(7.2)给出,BE流的流守恒约束由方程式(8)给出,定义如下:
方程式(7.1)、(7.2)和(8)表示通信网络102中每个节点的流守恒约束,其中,进入节点的任何给定流的总流量等于对应于从除了流源和目的地节点之外的节点出去的流的流量,K1表示QoS流的数量,K2表示BE流的数量,K表示出现在通信网络102中的流的总量(K=K1+K2)。在方程式(7.1)、(7.2)、(7.3)和(8)中,项表示弧a上流k的流分配(单位是bps),rk表示分配给流k的速率,k=1……K1+K2,dk表示流k的需求,S(k)表示对应流k的源节点,D(k)表示对应流k的目的地节点,Ain(n)表示进入节点n的弧的集合,Aout(n)从节点n出去的弧的集合。方程式(7.2)中的不等号确保了联合流量工程问题始终是可行的,不管QoS流需求和可用网络资源如何。
在其它实施例中,QoS流的流守恒约束由方程式(7.1)和(7.3)给出,定义如下:
rk=λdk,k=1,…,K1, (7.3)
方程式(7.1)和(7.3)表示通信网络102中每个节点的QoS流的流守恒约束,其中,进入节点的任何给定流的总流量等于对应于从除了流源和目的地节点之外的节点出去的流的流量,K1表示QoS流的数量,K2表示BE流的数量,K表示出现在通信网络102中的流的总量(K=K1+K2)。在方程式(7.3)中,分配给流k的速率rk是rk=λdk,其中,项λ表示加权的最大化到最小化公式化的辅助变量。如上所述,λ>1的值表示QoS流方面的过度供给条件。λ>1的值意味着QoS流在各种路径上的流分配之和超过QoS需求。λ<1的值通常表示QoS流方面的供给不足条件,其中没有QoS流需求得到满足。还考虑到,一些QoS需求过度供给,而其它QoS流没有,或者过度供给的量可能在被过度供给的不同QoS流之间变化(即,具有或多或少的过度供给)。这样,可能提供差异化过度供给。一种实现这种差异化过度供给的方法是人为地针对流使用更大的需求dk,这些流相对于没有过度供给或者过度供给的程度较小的QoS流是过度供给的,以及使用相同λ,这将产生相对于其实际需求被过度供给的具有更高较大需求dk的特定流。
通信网络102的约束包括适用于在利用回程链路范围内的所有QoS流和所有BE流的回程链路约束。这是通信网络102的技术约束。回程链路约束由方程式(9)给出,定义如下:
方程式(9)表示通过任何回程链路的总流量不超过链路容量的回程链路约束。在方程式(9)中,项ca是回程有线链路a的链路容量。RAN的回程部分的链路根据方程式(9)建模为固定容量的链路(例如有线链路),而无线链路如下文描述的方程式(10)描述进行不同地建模。
通信网络102的约束还包括在利用无线接入节点链路范围内适用于所有QoS流和所有BE流的无线接入节点约束。这是通信网络102的技术约束。无线接入节点约束由方程式(10)给出,定义如下:
方程式(10)表示在任何无线接入节点处使用的带宽之和不超过该节点的总带宽的无线接入节点约束。在方程式(10)中,项a是最后一条无线(跳变)链路,sa是最后一条无线链路a的频谱效率,rn是无线接入节点n处可用的总带宽。
由于QoS性能目标和BE性能目标是冲突目标,所以联合优化方案涉及QoS性能目标与BE性能目标之间的权衡,从而产生了多目标优化(multi-objective optimization,MOO)问题。QoS性能目标和BE性能目标可以在数学上由目标函数表示。因此,MOO问题可以由通过QoS流的QoS性能目标和BE流的BE性能目标定义的两个目标函数来定义。通过众所周知的线性标量化技术,MOO问题可以用于得到以下单目标优化问题:
以方程式(7.1)、(8)、(9)和(10)为条件。
方程式(11)表示一种针对联合优化问题的方案并且以(7.1)、(8)、(9)和(10)为条件。应当理解,MOO问题可以公式化为最大化问题或最小化问题,MOO可以从最大化问题变成最小化问题,而且通过符号的适当变化可以从最小化问题变成最大化问题。在方程式(11)中,是一个目标函数,表示QoS流的待优化的QoS性能目标;是一个目标函数,表示BE流的待优化的BE性能目标;wQoS是分配给QoS流的QoS性能目标的以标量化参数为形式的权重;wBE是分配给BE流的BE性能目标的以标量化参数为形式的权重。如上所述,QoS性能目标和BE性能目标由网络运营商确定并且在不同实施方式之间可能会变化巨大。应当理解,方程式(11)中的标量化参数,尽管表示分配给QoS或BE性能目标的权重,但是不一定是分数或百分比值,
这取决于给定QoS和BE性能目标的特定单目标优化问题的公式。权重wQoS和wBE定义了QoS性能目标与BE性能目标之间的权衡。权重越大,对应性能目标在方程式(11)的单目标优化问题中的重要性越大。权重由网络运营商等基于QoS性能目标与BE性能目标之间的选择的权衡来设定并且提供作为TE服务器110的输入。TE服务器110通过解决方程式(11)中的优化问题对所有流联合执行流量工程以提供流量工程方案,该方案可能更接近针对QoS流和BE流的帕累托最优流量工程方案。应当理解,当没有目标函数能够在不损害至少一些其它目标函数的情况下提高价值时,方案是帕累托最优的。
在308处,流量管理器116将QoS流和BE流中的每一条的联合优化流分配通知给通信网络102中的一个或多个相关网络部件,例如路由器。发送给一个或多个相关网络部件的通知可以由TE服务器110或中间节点等其它网络部件执行。相关路由器的设置随后在接收该通知之后根据联合优化流分配进行设定或修改,使得数据通信的路由将根据联合优化流分配发生。与特定路由器有关的QoS流和BE流的联合优化流分配可以存储在特定路由器的存储器中。在一些实施例中,一个或多个相关网络部件可以通过设定或修改路由设置以响应接收联合优化流分配来自行设定或自行更新。在其它实施例中,TE服务器110或其它网络部件可向通信网络102中的至少一个网络部件发送指令,这些指令包括QoS流和BE流中的每一个的联合优化流分配,这些指令使得至少一个网络部件根据联合优化流分配设定或修改路由设置。通信网络102中的各种路由器使用的路由表可以由TE服务器110或其它网络部件设定或修改,这取决于该实施例。在至少一些示例中,联合优化流量工程方案将多条路径用于一些QoS流和/或BE流。
在310处,QoS流和BE流中的每一个都根据来自308的联合优化流分配通过通信网络102路由。
虽然上文描述的方法描述了多个流量工程约束,应当理解,除了流需求约束、有线链路容量约束和无线接入节点约束之外,流量工程问题可能有其它约束,例如数据包延迟的约束等。本发明旨在获得具有其它这类额外约束的实施例。
本文描述的流程图和附图中的步骤和/或操作仅出于示例目的。可能存在许多不脱离本发明教导的这些步骤和/或操作的变体。例如,这些步骤可以按不同的顺序执行,或者可以添加、删除或修改步骤。
虽然本发明至少部分地从方法方面描述,但是本领域普通技术人员将理解,本发明还涉及用于通过硬件部件、软件或两者的任何组合,或者以任何其它方式执行所描述方法的至少一些方面和特征的各种部件。此外,本发明还涉及预录存储设备或其它非易失性或非瞬时性类似机器可读介质,该介质具有有形地存储在其上的用于执行本文所述方法的可执行指令。该机器可读介质可以是,例如光盘(compact disc,CD)、数字多功能光盘(digital versatile disc,DVD)、蓝光光盘、闪存盘或硬盘。
虽然上述说明已经详细描述了示例实施例和各种优点,但是应该理解,本发明的教导可以以其它具体方式体现,并且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出各种改变、替换和变更。所描述的示例实施例在各个方面认为只是说明性的而不是限制性的。因此,本发明的范围通过随附权利要求书而不是上述说明进行描述。
Claims (22)
1.一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述通信网络的约束条件、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;
将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述联合优化路径和相应流分配通过所述通信网络路由所述QoS流中的至少一些和所述BE流中的至少一些。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述QoS流的需求联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得QoS流在路径上的流分配之和不超过所述流需求。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得通过任何回程链路的总流量不超过所述相应回程链路的链路容量。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得在任何无线接入节点处使用的带宽之和不超过所述相应无线接入节点的总带宽。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述QoS流的需求联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得流k在路径j上的流分配(单位是bps),由表示,满足以下约束:
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</mrow>
其中,K1表示QoS流的数量,表示QoS流的需求,K2表示BE流的数量,lk表示流k的候选路径的数量,k=1,…,K1+K2,j=1,…,lk;
联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得任何回程有线链路a的链路容量,表示为ca,满足以下约束条件:
有线链路a,
其中,表示流k的所述路径j;
联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得无线接入节点n处可用的总带宽,表示为rn,满足以下约束条件:
无线节点n,
其中,a(k,j)是路径的最后一条无线(跳变)链路,sa(k,j)是所述最后一条无线链路a(k,j)的频谱效率。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述QoS流的需求联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得流k在路径j上的流分配(单位是bps),由表示,满足以下约束条件:
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其中,K1表示QoS流的数量,表示QoS流的需求,λ表示加权最大化到最小化,K2表示BE流的数量,lk表示流k的候选路径的数量,k=1,…,K1+K2,j=1,…,lk;
联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得任何回程有线链路a的链路容量,表示为ca,满足以下约束条件:
有线链路a,
其中,表示流k的所述路径j;
联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配,使得无线接入节点n处可用的总带宽,表示为rn,满足以下约束条件:
无线节点n,
其中,a(k,j)是所述路径的最后一条无线(跳变)链路,sa(k,j)是所述最后一条无线链路a(k,j)的频谱效率。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据以下优化问题联合优化所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和所述相应流分配:
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<mn>2</mn>
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中,是表示所述QoS流的所述QoS性能目标的目标函数,是表示所述BE流的所述BE性能目标的目标函数,wQoS是分配给所述QoS流的所述QoS性能目标的权重,wBE是分配给所述BE流的所述性能目标的权重。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
在确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配之前,确定所述QoS流和BE流中的每一条的相应源与相应目的地之间的候选路径;
其中,所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配根据所述相应源与所述相应目的地之间的所述候选路径来确定。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述候选路径是所述相应源与所述相应目的地之间的所有路径的子集。
11.根据权利要求1至10任一所述的方法,其特征在于,所述BE性能目标是加权和流速、加权最大化到最小化流速或负载均衡因子。
12.根据权利要求1至10任一所述的方法,其特征在于,当可用网络资源足以满足所述QoS流的所述需求时,所述QoS性能目标包括所述QoS流的过度供给因子。
13.根据权利要求1至10任一所述的方法,其特征在于,当可用网络资源不足以满足所述QoS流的所述需求时,所述QoS性能目标包括成本因子。
14.一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述QoS流和所述BE流的流守恒约束、所述通信网络的约束条件、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定对应于所述QoS流和BE流中的每一条的链路上的联合优化流分配;
将所述确定的所述QoS流和BE流中的每一条的流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述联合优化流分配通过所述通信网络路由所述QoS流中的至少一些和所述BE流中的至少一些。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得进入节点的任何给定流的总流量等于对应于该流从除了所述流源和目的地节点之外的节点出来的流量,使得通过任何回程链路的总流量不超过所述相应回程链路的链路容量,使得在任何无线接入节点处使用的带宽之和不超过所述相应无线接入节点的总带宽。
17.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得弧a上的流k的分配,表示为满足下面给出的所述QoS流的流守恒约束:
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并且满足下面给出的所述BE流的流守恒约束:
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其中,K1表示QoS流的数量,表示所述QoS流的需求,rk表示分配给流k的速率,k=1,…,K1+K2表示BE流的数目,S(k)表示对应于流k的所述源节点,D(k)表示对应于流k的所述目的地节点,Ain(n)表示进入节点n的弧的集合,Aout(n)表示从节点n出去的弧的集合;
联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得任何回程有线链路a的链路容量,表示为ca,满足以下约束条件:
有线链路a。
联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得无线接入节点n处可用的总带宽,表示为rn,满足以下约束约束:
无线接入节点n。
其中,a是最后一条无线(跳变)链路,sa是所述最后一条无线链路a的频谱效率。
18.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得弧a上的流k的分配,表示为满足下面给出的所述QoS流的流守恒约束:
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并且满足下面给出的所述BE流的流守恒约束:
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其中,K1表示QoS流的数量,表示所述QoS流的需求,λ表示加权的最大化到最小化,rk表示分配给流k的速率,k=1,…,K1+K2,K2表示BE流的数目,S(k)表示对应于流k的所述源节点,D(k)表示对应于流k的所述目的地节点,Ain(n)表示进入节点n的弧的集合,Aout(n)表示从节点n出去的弧的集合。
联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得任何回程有线链路a的链路容量,表示为ca,满足以下约束:
有线链路a。
联合优化链路上的所述联合优化流分配,使得无线接入节点n处可用的总带宽,表示为rn,满足以下约束:
无线接入节点n。
其中,a是最后一条无线(跳变)链路,sa是所述最后一条无线链路a的频谱效率。
19.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,根据以下优化问题联合优化链路上的所述联合优化流分配:
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其中,是表示所述QoS流的所述QoS性能目标的目标函数,是表示所述BE流的所述BE性能目标的目标函数,wQoS是分配给所述QoS流的所述QoS性能目标的权重,wBE是分配给所述BE流的所述性能目标的权重。
20.一种用于分配具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(BestEffort,BE)流的通信网络中的流量的流量工程(traffic engineering,TE)服务器,其特征在于,所述TE服务器包括:
通信接口,用于与所述通信网络进行通信;
处理器,耦合到所述通信接口并用于:
根据所述通信网络的约束、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;
将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
21.一种非瞬时性机器可读介质,其具有有形存储在其上的可执行指令,所述可执行指令在由流量工程服务器中的处理器执行时使得所述流量工程服务器执行一种用于分配具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量的流量工程(traffic engineering,TE)服务器的方法,其特征在于,所述处理器用于:
根据所述通信网络的约束、BE性能目标、QoS性能目标以及分配给所述BE性能目标和QoS性能目标中的每一个的权重确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;
将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
22.一种具有服务质量(Quality of Service,QoS)流和尽力而为(Best Effort,BE)流的通信网络中的流量工程的方法,其特征在于,所述方法包括:
确定所述QoS流和BE流中的每一条的联合优化路径和相应流分配;
将所述QoS流和BE流中的每一条的所述联合优化路径和相应流分配通知给所述通信网络中的至少一个网络部件。
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