CN108600098A - 一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，利用多条节点不相交路径并行传输不仅可以增加吞吐量，避免某些链路负载过大造成拥塞，而且可以在当一条路径中某些节点出现故障的情况下用其它路径传输，增加传输可靠性。从总体上提高了网络服务质量。

Description

一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，涉及一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法。

背景技术

电子科研、电子商务、社交媒体等各种各样的大型应用产生的海量数据，目前是10¹²、10¹⁵、10¹⁸数量级，未来更高，这些大数据经常需要远程传输以实现远程作业。高性能网络(High-Performance Networks,HPN)通过带宽预留可提供专用通道，被公认是一种有效的解决方案。在HPN中,作为控制平面中心单元的带宽调度器，可以根据网络拓扑和不同时隙的可用带宽为用户计算合适的路径并将该路径预留给该用户作为专用传输通道。很多现代广域网(Wide Area Networks,WANs)骨干网都已经具有高性能网络的功能，而且这个发展趋势越来越快。比如，我国的教育科研计算机网(China Education Research Network,CERNET)、美国教育科研网Internet2等都具有高性能网络的功能。能否充分利用高性能网络高带宽资源及可灵活调度的优势对各种大数据应用的实施是一个极其关键且需亟待解决的问题。多路径路由相比单路径在吞吐量、负载均衡、鲁棒性等方面具有明显的优势，可以为大数据传输提供强有力的支持。因而单路径扩展到多路径是一个自然的趋势。目前针对可用带宽动态变化的带宽调度研究都是单路径调度策略或固定的多路径，不能更充分地利用网络带宽资源，不能适应更大规模数据传输及更高实时性的传输需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，使得数据由源节点传输到目的节点，所需时间较短。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，该方法根据用户请求，选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，将数据大小为δ的数据由源节点v_s传输到目的节点v_d；其中，p₁(i)表示路径集p₁中第i个时隙下的路径，p₂(i)表示路径集p₂中第i个时隙下的路径，P表示数据传输的开始时隙，Q表示数据传输的结束时隙。

可选地，所述的选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，采用的方法如下：

(1)忽略路径切换时延的情况

步骤1,数据传输结束时隙为q，q的起始值为0；利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在第q时隙带宽最大和次大的两条路径p₁[q]和p₂[q]，路径p₁[q]和p₂[q]节点不相交，该两条路径p₁[q]和p₂[q]的带宽分别为β₁[q]和β₂[q]；

步骤2，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的起始值为0；判断数据大小为δ的数据能否在第q时隙传输结束，若(β₁+β₂)·(t[q+1]-t[p])≥δ，其中，β₁＝min(β₁[p],β₁[p+1],...β₁[q])，β₂＝min(β₂[p],β₂[p+1],...β₂[q])，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q+1]表示第q时隙的结束时刻，则数据能够在第q时隙传输结束，执行步骤3；否则，q的值加1，返回步骤1；

步骤3，计算完成时刻t_end＝t[p]+δ/β，其中，β＝β₁+β₂，β为时间段(t[p],t[q+1])内数据传输的带宽之和；将传输开始时隙p的值加1，并返回步骤2，直至p＝q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q，对应的p的值即为数据传输开始时隙P；第P时隙到第Q时隙之间，每个时隙中选择出的带宽最大的路径形成路径集p₁，每个时隙中选择出的带宽次大的路径形成路径集p₂；

(2)不忽略路径切换时延的情况

步骤1，利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₁'＝{p₁'(0),p₁'(1),...p₁'(i)...p₁'(T-1)},其中，p₁'(i)表示在第i个时隙找到的带宽最大的路径，T表示时隙总数，路径p₁'(i)的带宽用β₁(i)表示；

步骤2，数据传输结束时隙为q，0≤q≤T-1，q的初始值为0；

步骤3，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的初始值为0；找到路径集p₁′中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁″；

步骤4，采用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙与路径集p₁′的路径不相交的带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₂′；

步骤5，找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂″；

步骤6，若路径集p₁″和路径集p₂″的最大并行传输数据量D≥δ,D＝β″₁[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₁)+β″₂[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₂)，其中，β₁″[p,q]为路径集p₁″中的路径的最大带宽，β₁″[p,q]＝min(β₁″[p],...β₁″[q])，β₁″[p]为路径集p₁″中第p时隙的路径的带宽，β₁″[q]为路径集p₁″中第q时隙的路径的带宽，β₂″[p,q]为路径集p₂'中的路径的最大带宽，β₂″[p,q]＝min(β₂″[p],...β₂″[q])，β₂″[p]为路径集p₂″中第p时隙的路径的带宽，β₂″[q]为路径集p₂″中第q时隙的路径的带宽，τ为路径切换时延，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q]表示第q时隙的开始时刻，则执行步骤7，否则，将q的值增加1，执行步骤2；

步骤7，计算完成时刻t_end＝t[q]+δ'/β″；δ'为在t[q]时刻剩余数据量,δ'＝δ-D；β″＝β₁″[p,q]+β₂″[p,q]；将p的值增加1，返回步骤3，直至p＝q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的路径集p₁″和路径集p₂″即为选择出的路径集p₁和路径集p₂。

可选地，所述的找到路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁″；采用的方法如下：

对于路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₁'[j]，p≤j≤q-1，若β₁'[j+1]＝β₁[j+1]或者β₁'[j+1]≥β₁[p,q]，其中，β₁'[j+1]为路径p₁'[j]在j+1时隙的带宽，β₁[p,q]为路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₁[p,q]＝min(β₁[p],...β₁[q])，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₁'[j]，则由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为0；否则，由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]保持不变；

对路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₁。

可选地，所述的找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂″；采用的方法如下:

对于路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₂'[j]，p≤j≤q-1，若β₂'[j+1]＝β₂[j+1]或者β₂'[j+1]≥β₂[p,q]，其中，β₂'[j+1]为路径p₂'[j]在j+1时隙的带宽，β₂[p,q]为路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₂[p,q]＝min(β₂[p],...β₂[q])则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₂'[j]，则由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为0；否则，由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]保持不变；

对路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₂。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明利用多条节点不相交可变路径并行传输不仅可以增加吞吐量，避免某些链路负载过大造成拥塞，而且可以在当一条路径中某些节点出现故障的情况下用其它路径传输，增加传输可靠性。从总体上提高了网络服务质量。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是一个带有两个时隙链路带宽的网络示意图；

图2是在上述网络中当数据大小为19，切换时延为0.1时，采用不同模式调度完成时间图；其中(a)为忽略路径切换时延的情况，(b)为不忽略路径切换时延的情况；

图3是随机大规模网络中，忽略路径切换时延情况下，采用不同方法的性能比较结果图；

图4是随机大规模网络中，不忽略路径切换时延情况下，采用不同方法的性能比较结果图；

图5是美国能源科学网ESnet的拓扑图；

图6是ESnet中，忽略路径切换时延情况下，采用不同方法的性能比较结果图；

图7是ESnet中，不忽略路径切换时延情况下，采用不同方法的性能比较结果图。

具体实施方式

本发明提供一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，该方法根据用户请求，选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，将数据大小为δ的数据由源节点v_s传输到目的节点v_d，其中，p₁(i)表示路径集p₁中第i个时隙下的路径，p₂(i)表示路径集p₂中第i个时隙下的路径，P表示数据传输的开始时隙，Q表示数据传输的结束时隙。。

高性能网络(HPN)的拓扑图G(V,E)，其中，V表示高性能网络中的节点集合，E表示高性能网络中的链路集合，链路的可用带宽在每个时间段变化。在高性能网络的基础上，建立链路l的时间-带宽三元组(t_l[i],t_l[i+1],b_l[i])，其中，t_l[i]表示链路l的第i时隙的开始时刻，t_l[i+1]表示链路l的第i+1时隙的开始时刻，也就是第i时隙的结束时刻，(t_l[i],t_l[i+1])表示链路l的第i时隙，b_l[i]表示链路l在第i时隙的带宽值，i＝0,1,2...T_l-1,T_l是链路l的总时隙数，T_l≥1。

具体地，在又一实施例中，选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，采用的方法如下：

(1)忽略路径切换时延的情况(2VPFB-0)

步骤1,数据传输结束时隙为q，0≤q≤T-1，q的起始值为0；利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在第q时隙带宽最大和次大的两条路径p₁[q]和p₂[q]，路径p₁[q]和p₂[q]节点不相交，该两条路径p₁[q]和p₂[q]的带宽分别为β₁[q]和β₂[q]；

步骤2，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的起始值为0；判断数据大小为δ的数据能否在第q时隙传输结束，若(β₁+β₂)·(t[q+1]-t[p])≥δ，其中，β₁＝min(β₁[0],β₁[1],...β₁[q])，β₂＝min(β₂[0],β₂[1],...β₂[q])，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q+1]表示第q时隙的结束时刻，则数据能够在第q时隙传输结束，执行步骤3；否则，q的值加1，返回步骤1。

步骤3，计算完成时刻t_end＝t[p]+δ/β，其中，β＝β₁+β₂，β为时间段(t[p],t[q+1])内数据传输的带宽之和；将传输开始时隙p的值加1，并返回步骤2，直至p＝q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q，对应的p的值即为数据传输开始时隙P；第P时隙到第Q时隙之间，每个时隙中选择出的带宽最大的路径形成路径集p₁，每个时隙中选择出的带宽次大的路径形成路径集p₂。

本实施例中，参见图1，如图2(a)2VPFB-0，从0时隙开始，首先在0时隙找到两条节点不相交的路径p₁[0]:v_s-v₂-v₃-v_d(具有最大带宽6)，p₂[0]:v_s-v₁-v₄-v_d(具有最大带宽4)；接着计算在0时隙上述两条路径带宽和为10，不能在本时隙完成数据大小δ＝19的传输，则转回Step1，q＝q+1，在时隙1找到两条节点不相交的路径p₁[1]:v_s-v₂-v₅-v_d(具有最大带宽10)，p₂[1]:v_s-v₃-v₄-v_d(具有最大带宽7)；由于整个数据传输中需要固定带宽，所以p₁，p₂在[0,1]两个时隙的带宽分别为β₁＝min(β₁[0],β₁[1])＝6，β₂＝min(β₂[0],β₂[1])＝4，所以β＝β₁+β₂＝10。对大小δ＝19的数据，可以在1时隙结束传输，转至Step3，计算结束时间t_end＝t[0]+δ/β＝19/10＝1.9。

(2)不忽略路径切换时延的情况(2VPFB-1)

步骤1，利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₁'＝{p₁'(0),p₁'(1),...p₁'(i)...p₁'(T-1)},其中，p₁'(i)表示在第i个时隙找到的带宽最大的路径，T表示时隙总数，路径p₁'(i)的带宽用β₁(i)表示。

步骤2，数据传输结束时隙为q，0≤q≤T-1，q的初始值为0。

步骤3，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的初始值为0。找到路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁″；

步骤4，采用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙与路径集p₁'的路径不相交的带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₂'。

步骤5，找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂″。

步骤6，若路径集p₁″和路径集p₂'的最大并行传输数据量D≥δD＝β″₁[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₁)+β″₂[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₂)，其中，β₁″[p,q]为路径集p₁″中的路径的最大带宽，β₁″[p,q]＝min(β₁″[p],...β₁″[q])，β₁″[p]为路径集p₁″中第p时隙的路径的带宽，β₁″[q]为路径集p₁″中第q时隙的路径的带宽，β₂″[p,q]为路径集p₂'中的路径的最大带宽，β₂″[p,q]＝min(β₂″[p],...β₂″[q])，β₂″[p]为路径集p₂″中第p时隙的路径的带宽，β₂″[q]为路径集p₂″中第q时隙的路径的带宽，τ为路径切换时延，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q]表示第q时隙的开始时刻，则执行步骤7，否则，将q的值增加1，执行步骤2；

步骤7，计算完成时刻t_end＝t[q]+δ'/β″；δ'为在t[q]时刻剩余数据量：δ'＝δ-D，β″＝β₁″[p,q]+β₂″[p,q]；将p的值增加1，返回步骤3，直至p>q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的路径集p₁″和路径集p₂″即为选择出的路径集p₁和路径集p₂。t_end中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q，t_end中的最小值对应的p的值即为数据传输开始时隙P。

具体地，在又一实施例中，找到路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁″；采用的方法如下:

对于路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₁'[j]，p≤j≤q-1，若β₁'[j+1]＝β₁[j+1]或者β₁'[j+1]≥β₁[p,q]，其中，β₁'[j+1]为路径p₁'[j]在j+1时隙的带宽，β₁[p,q]为路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₁[p,q]＝min(β₁[p],...β₁[q])，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₁'[j]，即p₁'[j+1]＝p₁'[j]；则由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为0，否则，由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]保持不变；

对路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₁。

具体地，在又一实施例中，所述的找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂″；采用的方法如下:

对于路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₂'[j]，p≤j≤q-1，若β₂'[j+1]＝β₂[j+1]或者β₂'[j+1]≥β₂[p,q]，其中，β₂'[j+1]为路径p₂'[j]在j+1时隙的带宽，β₂[p,q]为路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₂[p,q]＝min(β₂[p],...β₂[q])则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₂'[j]，即p₂'[j+1]＝p₂'[j]，则由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为0；否则，由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]保持不变；

对路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₂。

本实施例中，参见图1，如图2(b)2VPFB-1。首先计算本实例中所有时隙i(0≤i≤1)中从节点v_s到v_d的带宽β₁[i]最大的一条路径序列p₁'[i]；传输结束变量q从0时隙开始，传输开始变量p(0≤p≤q)也为0，传输区间[p,q]表示传输在0时隙进行，该区间路径p₁'的切换次数k₁＝0，β₁[0]＝6；在[p,q]区间每个时隙，计算该时隙与p₁'[0]不相交的带宽最大的路径p₂'[0]，该区间路径p₂'的切换次数k₂＝0，β₂[0]＝4；判断在[p,q]时隙区间(即[t[p],t[q+1]]时间段)不能完成传输，则并转到步骤2，将q加1，进入下一次循环。

此时，q＝1，重复以上过程。传输开始时隙变量p(0≤p≤q)，传输区间变为[p,q]＝[0,1]，路径集p₁″在此区间切换一次。因为路径p₁'[0]:v_s-v₂-v₃-v_d在1时隙的带宽β₁'[j+1]为5，小于p₁'[1]:v_s-v₂-v₅-v_d的带宽β₁[1]＝10，因此路径集p₁″在0，1时隙之间切换一次，即k₁＝1，β₁[0]＝6；在[0,1]区间每个时隙，计算各相应时隙0，1与p₁'[0]，p₁'[1]不相交的带宽最大的路径p₂'[0]，p₂'[1]。同上，在传输区间[p,q]＝[0,1]，路径集p₂'也切换一次。因为路径p₂'[0]:v_s-v₁-v₄-v_d在1时隙的带宽β₂'[1]为6，小于p₂'[1]:v_s-v₃-v₄-v_d的带宽β₂[1]＝7，因此路径集p₂'在0，1时隙之间切换一次，即k₂＝1，β₂[0]＝4；判断在[0,1]时隙区间(即[t[0],t[2]]时间段)可完成传输，因为k₁＝k₂＝1，两条路径同时在时延τ＝0.1内完成切换，因此计算简化为传输结束时间t_end＝δ/β+τ＝19/10+0.1＝2。

实施例:

为了进一步分析本发明方法的性能，将对其在大规模网络中进行仿真。首先创建一系列不同数量节点和链路的随机拓扑的网络，链路带宽值也是随机产生，服从正态分布：其中b_max为100Gbps,x是[0,1]之间的一个随机变量。总带宽时间表(ATB)包含了100时隙，从t[0]＝0开始。

随机产生15个的大规模网络，按从从小到大，编号1,2...,15，如表1所示，对每一个用户请求，随机选择源节点v_s和目的节点v_d，并设传输数据大小为1000GByte。

在15个大规模网络中的每个规模的随机网络实例中，分别运行10次贪心算法(Greedy2VPFB-0/1)和本发明的方法(Imp2VPFB-0/1)。算法性能比较分别见图3,图4。特别说明的是对忽略时延的情况,没有进行算法比较，因为该模式下并不考虑不同时隙的路径切换时延，每个时隙都是最大带宽的两条路径，这个算法性能应是最优的。

可以发现本发明的方法(Imp2VPFB-0/1)的性能总是优于贪心算法(Greedy2VPFB-0/1)，但提升幅度有所不同，

表1

Index of 15large-scale networks.

以图5所示的一个实际的高性能网络，美国能源科学网ESnet网络拓扑为例，该网络有57个节点，65条链路，每条链路带宽在30Gbps-100Gbps之间的一个随机值。在此实验设置下对2VPFB-0/1模式的几种算法性能进行实验测试。

测试当用户请求的数据传输量变化时，对2VPFB-0/1用各自的算法，计算的传输时间的均值和标准差，相应的性能测量分别见图6，图7。由图可见，本发明的方法(Imp2VPFB-0/1)性能总是优于贪心算法Greedy2VPFB-0/1。

Claims (4)

1.一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，其特征在于，该方法根据用户请求，选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，将数据大小为δ的数据由源节点v_s传输到目的节点v_d；其中，p₁(i)表示路径集p₁中第i个时隙下的路径，p₂(i)表示路径集p₂中第i个时隙下的路径，P表示数据传输的开始时隙，Q表示数据传输的结束时隙。

2.如权利要求1所述的高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法，其特征在于，所述的选择使数据传输结束时间最早的路径集p₁＝{p₁(P),...p₁(i),...p₁(Q)}和路径集p₂＝{p₂(P),...p₂(i),...p₂(Q)}，采用的方法如下：

(1)忽略路径切换时延的情况

步骤1,数据传输结束时隙为q，q的起始值为0；利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在第q时隙带宽最大和次大的两条路径p₁[q]和p₂[q]，路径p₁[q]和p₂[q]节点不相交，该两条路径p₁[q]和p₂[q]的带宽分别为β₁[q]和β₂[q]；

步骤2，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的起始值为0；判断数据大小为δ的数据能否在第q时隙传输结束，若(β₁+β₂)·(t[q+1]-t[p])≥δ，其中，β₁＝min(β₁[p],β₁[p+1],...β₁[q])，β₂＝min(β₂[p],β₂[p+1],...β₂[q])，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q+1]表示第q时隙的结束时刻，则数据能够在第q时隙传输结束，执行步骤3；否则，q的值加1，返回步骤1；

步骤3，计算完成时刻t_end＝t[p]+δ/β，其中，β＝β₁+β₂，β为时间段(t[p],t[q+1])内数据传输的带宽之和；将传输开始时隙p的值加1，并返回步骤2，直至p＝q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q，对应的p的值即为数据传输开始时隙P；第P时隙到第Q时隙之间，每个时隙中选择出的带宽最大的路径形成路径集p₁，每个时隙中选择出的带宽次大的路径形成路径集p₂；

(2)不忽略路径切换时延的情况

步骤1，利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₁'＝{p₁'(0),p₁'(1),...p₁'(i)...p₁'(T-1)},其中，p₁'(i)表示在第i个时隙找到的带宽最大的路径，T表示时隙总数，路径p₁'(i)的带宽用β₁(i)表示；

步骤2，数据传输结束时隙为q，0≤q≤T-1，q的初始值为0；

步骤3，数据传输开始时隙为p，0≤p≤q，p的初始值为0；找到路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁”；

步骤4，采用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的，在每个时隙与路径集p₁'的路径不相交的带宽最大的路径，所有路径形成路径集p₂'；

步骤5，找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂”；

步骤6，若路径集p₁”和路径集p₂”的最大并行传输数据量D≥δ,D＝β”₁[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₁)+β”₂[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k₂)，其中，β₁”[p,q]为路径集p₁”中的路径的最大带宽，β₁”[p,q]＝min(β₁”[p],...β₁”[q])，β₁”[p]为路径集p₁”中第p时隙的路径的带宽，β₁”[q]为路径集p₁”中第q时隙的路径的带宽，β₂”[p,q]为路径集p₂'中的路径的最大带宽，β₂”[p,q]＝min(β₂”[p],...β₂”[q])，β₂”[p]为路径集p₂”中第p时隙的路径的带宽，β₂”[q]为路径集p₂”中第q时隙的路径的带宽，τ为路径切换时延，t[p]表示第p时隙的开始时刻，t[q]表示第q时隙的开始时刻，则执行步骤7，否则，将q的值增加1，执行步骤2；

步骤7，计算完成时刻t_end＝t[q]+δ'/β”；δ'为在t[q]时刻剩余数据量,δ'＝δ-D；β”＝β₁”[p,q]+β₂”[p,q]；将p的值增加1，返回步骤3，直至p＝q；所有计算得到的t_end中的最小值对应的路径集p₁”和路径集p₂”即为选择出的路径集p₁和路径集p₂。

3.如权利要求2所述的高性能网络中多条可变路径带宽调度方法，其特征在于，所述的找到路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₁，并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径，所有路径形成路径集p₁”；采用的方法如下：

对于路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₁'[j]，p≤j≤q-1，若β₁'[j+1]＝β₁[j+1]或者β₁'[j+1]≥β₁[p,q]，其中，β₁'[j+1]为路径p₁'[j]在j+1时隙的带宽，β₁[p,q]为路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₁[p,q]＝min(β₁[p],...β₁[q])，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₁'[j]，则由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为0；否则，由路径p₁'[j]到路径p₁'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₁'[j+1]保持不变；

对路径集p₁'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₁。

4.如权利要求2所述的高性能网络中多条可变路径带宽调度方法，其特征在于，所述的找到路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k₂，以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p₂”；采用的方法如下:

对于路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p₂'[j]，p≤j≤q-1，若β₂'[j+1]＝β₂[j+1]或者β₂'[j+1]≥β₂[p,q]，其中，β₂'[j+1]为路径p₂'[j]在j+1时隙的带宽，β₂[p,q]为路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽，β₂[p,q]＝min(β₂[p],...β₂[q])则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p₂'[j]，则由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为0；否则，由路径p₂'[j]到路径p₂'[j+1]的切换次数为1，则第j+1个时隙的路径p₂'[j+1]保持不变；

对路径集p₂'中在[p,q]时隙区间内的每个路径，求该路径的切换次数，每个路径的切换次数之和即为切换次数k₂。