CN111512600A - 在电信网络中分配流量的方法、装置和计算机程序 - Google Patents

在电信网络中分配流量的方法、装置和计算机程序 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例提供了用于在电信网络中分配流量的方法、装置和计算机程序，该电信网络包括多个节点，其中成对的节点通过相应的链路连接。一种方法，包括：获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。

Description

在电信网络中分配流量的方法、装置和计算机程序
技术领域
本公开的实施例涉及电信网络，具体地涉及用于在通过电信网络的可能路径之间分配流量的方法、装置和计算机程序产品。
背景技术
网络中的流量路由问题已经成为多年来研究的主题，并且涉及选择网络中流量的路径。路由是针对多种类型的网络执行的，包括电路交换网络和分组交换网络。路由的常规方法通常涉及评估网络的两个节点(例如，入口或源节点以及出口或目的地节点)之间的多条可能路径以及基于一些度量或成本标准选择一条特定的流量路径。例如，可以选择最短路径，或者选择导致最小成本的路径。
但是，这种方法可能并不总是导致流量或整个网络的最佳解决方案。例如，对连接的需求可以指定网络要满足的一个或多个约束条件(例如，最大等待时间)。如果特定路径满足约束条件，则即使该路径在最短、最小成本等意义上不是“最佳”，将流量分配给该特定路径对于网络也可能是有益的。
IETF草案中预先定义了不等成本的多路径流量分配(Unequal Cost Multipathtraffic distribution)，其考虑了网络的远端部分上的流量负载(参见“draft-ietf-ospf-omp-02:OSPF Optimized Multipath(OSPF-OMP)”)。通过使用链路状态路由协议(例如，开放式最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS))分配有关网络负载的信息，路由算法可以计算多条路径并且以避免特定链路过载的方式分配流量。
但是，这项工作旨在用于大型网络，因此是基于动态适应的。针对每个连接需求的路径根据网络中不断改变的负载条件来动态地确定。因此，通过网络的全局流量路由在任何给定时间可能都不是最佳的。
发明内容
本公开的实施例的目的在于克服本领域中的这些和其它问题。
本公开的一个方面提供了一种用于在电信网络中分配流量的方法，该电信网络包括多个节点，其中成对的节点通过相应的链路连接。该方法包括：获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。
另一个方面提供了一种用于在电信网络中分配流量的网络管理节点，该电信网络包括多个节点，其中成对的节点通过相应的链路连接。该网络管理节点包括处理电路和存储指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理电路执行时使网络管理节点：获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。
另一个方面提供了一种包括存储指令的非暂时性机器可读介质的计算机程序产品，网络管理节点耦合到电信网络，该电信网络包括多个节点，其中成对的节点通过相应的链路连接，所述指令在由该网络管理节点的处理电路执行时，使网络管理节点：获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。
附图说明
为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清楚地示出这些示例如何被实现，现在仅以示例方式来参考以下附图，附图中：
图1是电信网络的示意图；
图2是根据本公开的实施例的流量分配系统的示意图；
图3是根据本公开的实施例的方法的流程图；
图4是示出根据本公开的实施例的流量分配的示意图；
图5是根据本公开的实施例的网络管理节点的示意图；以及
图6是根据本公开的实施例的电信网络的示例。
具体实施方式
图1示出了可以根据一个示例来实现本公开的实施例的电信网络100。
网络100可以实现用于提供无线电通信的任何合适的标准。例如，网络100可以实现蜂窝电信标准，例如由第三代合作伙伴计划(3GPP)已经开发、正在开发或将要开发的标准。这种标准包括全球移动通信系统(GSM)(包括通用分组无线服务(GPRS)和增强型数据速率GSM演进技术(EDGE))、通用移动电信系统(UMTS)(包括高速分组接入(HSPA))、长期演进技术(LTE)(包括LTE Advanced和LTE Advanced Pro)以及当前正在开发的第五代(5G)标准(新无线电(NR))。
网络100包括核心网络102和包括多个RAN节点104a、104b、104c(统称为104)的无线电接入网络(RAN)。一个或多个RAN节点104经由回传网络106连接到核心网络102。RAN节点104经由前传网络108彼此连接。
RAN节点104可以包括基站、nodeB、eNodeB或gNodeB(后者是当前在发展中的5G标准中使用的术语)。本领域技术人员将进一步理解，RAN节点的功能可以分布在多个实体和/或多个站点上。并非所有这些实体都可能具有到核心网络102的连接。例如，RAN节点的功能可以分布在中央单元(CU)与一个或多个分布式单元(DU)之间。
因此，前传网络108提供无线电接入网络的节点104之间的连接。在多种情况下可能需要这种连接。例如，在双连接模式下，用户设备(UE)可以具有到同时活跃的RAN节点104(例如，多个DU和/或多个基站)的多个连接。可能需要在RAN节点104之间进行紧密协调，以防止到UE的传输的冲突、传输的重复等。在其它示例中，可以在多个实体或站点上分布或划分RAN节点的功能，其中前传网络108提供那些分布式实体和/或站点之间的连接。
因此，分配给前传网络108的流量的性质可以具有以下特征：
·它要求非常严格的等待时间约束条件(例如，数十微秒)；
·来自不同用户的流量容易发生冲突；以及
·由于网络反应太迟，因此无法测得流量的量以用来通过路由调整进行改善。
这些特征中的第一个限制了满足等待时间约束条件的路径数量。如果通过前传网络108的路径不满足等待时间约束条件，则不能将其视为用于提供所请求的连接的选项。这可以简化路由计算问题的复杂性。
这些特征中的第二个可以使在多条路径上分配流量是有利的，而不是分配给单个“最佳”路径。在后一种情况下，流量之间的冲突可能会导致网络性能的显著降低，因为特定需求的整体流量会受到冲突的影响。如果在多条路径上分配流量，则在这些路径中的任何一条路径上发生冲突的可能性都较小，并且网络性能得到改善。
这些特征中的第三个意味着可以使用长期利用趋势来确定和优化流量分配，而不是寻求优化各个流量路径性能的动态方法。
图2是根据本公开的实施例的流量分配系统200的示意图。系统200包括客户端网络202和为客户端网络202提供连接的传输网络204。在一个特定实施例中，客户端网络202可以包括例如以上关于图1所描述的无线电接入网络，同时传输网络204可以包括前传网络108。但是，在其它实施例中，本公开的实施例可以为任何电信网络分配流量。
传输网络204包括经由相应链路彼此耦合的多个节点。一个节点可以连接到网络204的任何数量的其它节点。在一个示例中，传输网络204可以利用光通信技术，其中节点包括光交换机或其它硬件，链路包括光链路，例如光纤。
系统200的管理节点206通信地耦合到客户端网络202和传输网络204。管理节点206例如可以是软件定义的联网(SDN)控制器或SDN功能。管理节点206可操作以从客户端网络202接收连接需求，并且将针对这些连接需求的流量分配给通过传输网络204的一条或多条路径。下面提供进一步的细节。
在步骤210中，管理节点206获得传输网络204的拓扑信息。例如，拓扑信息可以包括以下一项或多项：网络中多个节点的标识；多个节点的相应对之间的链路指示(例如，关于哪些节点标识连接到哪些其它节点标识的指示)；与每个链路和/或节点相关联的代价指示(例如，等待时间)；以及每个链路和/或节点的容量指示。拓扑信息可以被可视化为通过链路互连的节点的图表。
在步骤208中，管理节点206从客户端网络202获得客户端网络202的节点之间或传输网络的附接点之间的多个连接需求。因此，每个连接需求可以包括第一节点(例如，源节点或入口节点)和第二节点(例如，目的地节点或出口节点)的标识，其中流量将经由传输网络204在这些节点之间进行路由。
每个连接需求可以进一步指定通过传输网络204进行的路由要满足的一个或多个约束条件。例如，连接需求可以指定与路由相关联的最大等待时间。在这种情况下，如果路径的总等待时间小于最大等待时间，则通过网络204的特定路径满足该约束条件。在传输网络204包括前传网络(例如，以上关于图1描述的网络108)的示例中，最大等待时间可以相对较短，例如数十微秒。在这种情况下，约束条件可以由与连接需求相关联的用户或客户端指定。在其它实施例中，每个连接需求可以备选地或附加地与由传输网络204的运营商指定的约束条件相关联。
例如，尽管光纤提供了出色的高带宽传输介质，但是由于诸如群速度色散、光纤损耗、相邻信道串扰、自相位调制等的各种影响，光信号在跨越光链路(例如，光纤)和节点(例如，交换机)时通常会变差。最终，光信号可能会退化到无法读取的程度。因此，在传输网络204包括光链路和光节点的情况下，限制光路径长度并且在某些点处(在作为光信号继续传输之前)将光信号转换为电信号可能是有益的。可以在光电转换之前将定义通过网络的最大光路径长度的约束条件与每个连接需求相关联。
相反，光电转换与运营传输网络204的成本增加(例如，通过必要地提供电光转换器等)和传输网络的容量降低(因为电光转换器可能成为通过网络的流量的瓶颈)相关联。因此，可以将限制每条路径中电光转换器的数量的约束条件与每个连接需求相关联。例如，约束条件可以定义路径内每单位长度的电光转换器的最大数量。
可能的约束条件的进一步示例包括路径内交叉节点的最大数量(例如，以限制节点资源的使用或为了路径计算目的而限制路径长度)以及用于表示路径路由的分段的最大数量(例如，在分段路由网络中优化标签堆栈之后)。如果路径中的节点或路由器对它们能够处理的标签堆栈深度有限制，则后一种约束条件可能尤其适用。
每个连接需求可以进一步与该连接需求的流量使用指示相关联或包括该流量使用指示(例如，将使用该连接的流量的量)。例如，流量使用可以由有连接需求的用户或客户端基于对连接的预期需求来预测。备选地，流量使用可以由其中针对连接需求的路径已经建立了一段时间的客户端或管理节点204来测量(例如，当本文所述的处理用于更新现有流量分配时)。在后一种情况下，例如，流量使用可以是在特定时间窗口上测得的流量使用的平均值。
在步骤212中，管理节点计算满足每个连接需求的约束条件的一条或多条路径，并且根据应将针对每个连接需求的哪个流量分配给每条计算出的路径来确定权重。这些路径及其相应的权重被提供给传输网络204，具体地提供给第一节点(例如，源节点或入口节点)，使得可以根据权重在一条或多条路径之间分配针对每个需求的流量。下面关于图3提供有关本公开的这个和其它方面的进一步细节。
图3是根据本公开的实施例的方法的流程图。该方法可以在电信网络的管理节点(例如以上关于图2描述的SDN控制器206)中执行。
在步骤300中，管理节点获得电信网络的拓扑信息。该步骤可以在很大程度上类似于上述步骤210。因此，在一个实施例中，拓扑信息可以包括以下一项或多项：网络中多个节点的标识；多个节点的相应对之间的链路指示(例如，关于哪些节点标识连接到哪些其它节点标识的指示)；与每个链路和/或节点相关联的代价指示(例如，等待时间等)；以及每个链路和/或节点的容量指示。管理节点可以通过与网络本身的通信(例如，经由管理节点与网络之间的一个或多个控制接口)或通过从网络的设计者或运营商接收配置信息来获得这种信息。该拓扑信息可以定期更新或每当对网络拓扑做出改变时更新。
在下文中，节点用索引指示。连接节点i和节点j的链路用lij指示。
链路lij具有容量c(lij)，其例如可以被表示为其带宽(以每秒比特数为单位)。
链路lij具有代价penalty(lij)，其可以以不同的度量单位来表示(例如，时间代价(例如，延迟或等待时间)的秒数或约数)。
节点i也可以具有与链路代价度量单位相同的代价penalty(i)。例如，跨越路由器的分组可能会经历一定等待时间。
在该示例中，假定代价是累加的，也就是说，跨越一个或多个链路和一个或多个节点的结果代价是它们各自的代价之和。例如，诸如等待时间之类的代价可以是累加的。本领域技术人员将理解，不同的代价可以以不同和/或非线性的方式累积。例如，光损伤可以以非线性的方式累积。本公开不限于此方面。
在步骤302中，管理节点获得通过网络的多个连接需求。该步骤可以在很大程度上类似于上述步骤208。因此，该多个连接需求可以涉及客户端网络的节点之间或传输网络的附接点之间的连接。每个连接需求可以包括第一节点(例如，源节点或入口节点)和第二节点(例如，目的地节点或出口节点)的标识或与第一节点和第二节点的标识相关联，其中流量将经由传输网络204在这些节点之间进行路由。每个连接需求还可以与通过电信网络的路由要满足的一个或多个约束条件(例如，上述约束条件中的一个或多个)以及连接的流量使用指示相关联。
节点i和j之间的连接需求用dij指示。连接需求dij可以与测得或预期的使用u(dij)相关联。连接需求dij还可以与最大可接受的代价max_penalty(dij)(即，约束条件)相关联。如果路径超过该最大可接受的代价，则可能无法为需求选择该路径。
连接使用需要彼此可比(例如，使用相同或相似的单元)，并且类似地，链路容量需要彼此可比。但是，本领域技术人员将理解，连接使用和链路容量可能不需要彼此直接可比，即，不需要使用相同或相似的单元来定义。
与连接需求有关的信息可以由客户端网络发送给管理节点，例如，如在上述步骤208中所述。
在步骤304中，针对每个连接需求，管理节点生成通过电信网络从第一节点到第二节点、满足一个或多个约束条件(例如，最大等待时间)的可能路径的列表。在一个实施例中，管理节点计算满足一个或多个约束条件的所有非循环路径。
在这种情况下，需求dij的路径pk(dij)被定义为路径所跨越的相邻节点和链路的集合。路径的代价是路径所跨越的所有节点和链路的代价之和。P(dij)是满足dij要求的路径集合。
计算满足特定连接需求的路径(上述P(dij)集合)有几种可能性。两个示例包括广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS)算法。在前一种情况下，搜索算法从树的根部(例如，第一节点)开始，并且在移动到下一级邻居之前首先探索邻居节点。在后一种情况下，算法再次从树的根部开始，但是在回溯之前沿每个分支进行尽可能远的探索。下面的伪代码定义了根据一个实施例的广度优先适配：
Figure BDA0002548164860000091
在第11行中，假定等待时间包括所有路径的端节点。在第17和18行中，“+”运算符指示将链路元素及其终止节点添加到作为集合的路径中。第11行处的“if”语句可以剪除许多备选方案并且使问题空间和复杂性保持较低水平。
因此，步骤304的输出是针对每个连接需求的一个或多个路径的集合，其满足与该需求相关联的(多个)约束条件。
在步骤306中，基于针对每个需求的流量使用指示，管理节点为每个集合中的每条可能路径确定权重。在以下意义上，权重的确定可以是全局的：针对第一连接需求的可能路径集合的权重可以取决于针对第二连接需求的可能路径集合的权重(并且可以取决于为针对网络中所有其它连接需求的路径集合所确定的权重)。在一个实施例中，管理节点可以执行优化算法，以确定针对所有连接需求的所有可能路径的权重。
给定满足网络中所有连接需求dij的所有路径pk，为每条路径pk定义权重wk，其中0≤wk≤1。如果多于一个路径满足连接需求，则可以根据权重在这些路径上为该需求分配流量。
上面已提到，连接需求dij具有预期的使用u(dij)。因此，满足需求dij的路径pk具有预期的使用u(pk)＝wk·u(dij)。
可以将两个节点i和j之间的链路lij的使用定义为跨越该链路的所有路径的使用之和，u(lij)＝∑(lij∈pk)u(pk)。
下面提出了两种可能的优化算法：极小极大线性规划算法和二次优化算法。
极小极大线性规划问题可以公式化如下：
输入项
c(lij)，传输网络链路的容量
u(dij)，连接需求的使用估计
变量
wi，路径pi的权重
v，最小化的瓶颈(人为变量)
约束条件
Figure BDA0002548164860000111
(虚拟变量最小化约束条件)
Figure BDA0002548164860000112
(链路负载变量定义)
Figure BDA0002548164860000113
(正权重)
目标函数
min v
在这种情况下，v是整个网络中单个链路上的最高使用。因此，通过最小化v，可以减少整个网络中的拥塞。
将注意，以上公式不包括约束条件uij(lij)/cij(lij)≤1。即，不存在特定链路上的使用不应超过该链路的容量的约束条件。其原因有两个。首先，上面已提到，使用和容量不必彼此直接可比。在这种情况下，与链路容量匹配的使用可能不会导致比率等于1。但是，即使当使用和容量彼此直接可比时，公式可能也不需要这种约束条件。通过寻求最小化v，可以预期优化算法产生寻求减少系统中瓶颈的存在的权重。但是，情况可能是网络拓扑和置于网络上的连接需求不允许采用完全避免瓶颈的解决方案(即，其中对于网络中的所有链路，uij(lij)/cij(lij)≤1)。
因此，极小极大线性规划方法可以寻求实现一种解决方案，其中尽可能地避免或最小化瓶颈。但是，该方法也可能导致整体网络流量未最小化的解决方案。即，网络中所有链路上的流量的合计总量可能高于其它解决方案。
在备选实施例中，优化算法包括二次优化算法。在一个实施例中，这可以公式化为：
输入项
c(lij)，传输网络链路的容量
u(dij)，连接需求的使用估计
变量
wi，路径pi的权重
yij，链路lij上的负载
约束条件
Figure BDA0002548164860000121
(规范化约束条件)
Figure BDA0002548164860000122
(链路负载变量定义)
Figure BDA0002548164860000123
(正权重)
目标函数
min∑yij 2，所有链路上的总和
根据该公式，目标函数是要获得这样的权重集合：其中在网络的所有链路上，单个链路(yij)上的使用与容量的比率的平方和最小。以此方式，二次优化算法寻求减少整个网络上的流量，同时还寻求减少网络中瓶颈的存在。也就是说，网络上的总和具有考虑整体网络流量的效果，而显著瓶颈(即，其中yij大)的存在将会使函数增大，因此也应被减少。
在步骤308中，管理节点将所确定的权重及其各自的路径提供给要实施的电信网络。例如，可以针对每个需求将所确定的权重和路径提供给相应的第一节点(例如，源节点或入口节点)，以使那些第一节点能够根据权重将与需求相关联的流量分配给不同的可能路径。在一个实施例中，第一节点可以与权重成比例地将流量分配给不同的路径。
本领域技术人员将理解，上述类型的多因子优化处理在计算上是复杂的。但是，在这种情况下，通过首先仅确定满足每个需求的(多个)约束条件的那些路径来简化该问题。这可以显著地降低问题的复杂性，尤其是当通过网络的相对较少的路径满足(多个)约束条件时。
该方法可以在网络配置期间(即在或接近网络启动时)或在网络操作期间的任何时间执行。该方法可以在网络操作期间重复地执行，以确保持续优化的网络性能。如果重复，则该方法可以利用测得的流量使用(而不是预测的流量使用)来确定权重。
在一个实施例中，例如在步骤304中，一旦已经计算出每个需求的计算路径，就可以由管理节点在网络中创建或建立每个需求的计算路径。可以在网络拓扑改变时(例如，在链路故障或添加新链路时)和/或在流量负载改变时，确定路径及其权重的配置的改变。但是，拓扑改变的频率可能比流量负载改变的频率低。因此，如果重复该方法，则自该方法的初始迭代起，针对特定需求的可能路径集合发生改变的可能性较小，使得针对需求的许多新路径满足与该需求相关联的(多个)约束条件；类似地，拓扑发生改变的可能性较小，使得先前满足(多个)约束条件的许多路径不再满足(多个)约束条件。因此，在重复方法时改变权重可能相对较简单，而无需对网络进行重大改变以建立新路径或移除旧路径。
图4是示出根据本公开的实施例的网络节点400中的流量分配的示意图。网络节点400可以是提供通过一个或多个链路到电信网络中的一个或多个其它网络节点的流量路由的任何合适的节点。例如，网络节点400可以包括交换机。在一个实施例中，网络包括光网络，其中链路包括光链路，例如光纤。
如上所述，网络节点400从管理节点接收权重，该权重例如根据以上关于图2和图3描述的方法来计算。网络节点400还包括输入流量链路402和一个或多个输出流量链路404a、404b、404c(统称为404)。输入流量链路402可以包括与客户端的需求方(例如，在客户端网络中)的接口。输出流量链路404可以包括到网络中(例如，在传输网络中)的一个或多个其它节点的链路。
连接需求可以包括多个数据流。所示示例示出了包括四个数据流的单个需求。但是，每个需求可以包括任何数量的数据流。此外，节点通常可以接收或处理针对多个需求的流量。
图4进一步假定每个输出流量链路404定义了特定的可能流量路径。节点可以额外具有输出链路，该输出链路上没有针对需求的可能路径。
根据权重w1、w2和w3，将流量分配给不同的路径。在所示示例中，两个流被分配给链路404a，一个流被分配给链路404b，并且一个流被分配给链路404c。在每个流包括类似量的流量的情况下，这意指以下权重：
w1＝0.5
w2＝0.25
w3＝0.25
在将流分配给不同的路径时，节点400可以确定在相应输出链路404上的传输点处的流量流的整个路径。以这种方式，该路径上的其它中间节点不需要执行任何流量分配方法或施加任何权重；相反，中间节点只是根据已经为其确定的路径来中继流量(例如，通过流量报头中包含的信息)。此外，如果针对特定需求的两条路径部分重叠(例如，所述路径不相同，但是包括彼此共有的一个或多个链路)，则可以彼此独立地处理这两条路径。路径彼此偏离处的中间节点可能不会“拆分”两个路径的组合流量，而是分别处理每条路径(或准确地说，分配给每条路径的流)。
图5是根据本公开的实施例的网络管理节点500的示意图。例如，网络管理节点500可以作为图2所示的管理节点206来操作。网络管理节点500可以操作用于执行根据图3的方法。
网络管理节点500包括处理电路502和非暂时性机器可读介质(例如，存储器)504。
机器可读介质504存储指令，这些指令在由处理电路502执行时，使网络节点500：获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。
管理网络节点500还可以包括一个或多个接口506，其提供用于经由任何合适的方式发送和/或接收信号的接口。例如，接口506可以包括适于发送和/或接收电信号、无线信号或光信号的电路，并且因此可以包括诸如光发射机和接收机、无线或无线电收发机电路和/或天线以及用于传输电信号的数字处理电路之类的电路。
处理电路502、机器可读介质504和接口506可以以任何合适的方式彼此耦合。例如，尽管图5示出了串联耦合在一起的组件，但是本领域技术人员将理解，可以以备选方式(例如，经由总线)将组件耦合在一起。
备选地，网络管理节点500可以根据被配置为执行本文描述的方法的步骤的硬件和/或软件模块来定义。例如，网络管理节点500可以备选地或附加地包括：第一模块，被配置为获得电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的多个连接需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；第二模块，被配置为针对每个需求，生成满足约束条件的第一节点与第二节点之间可能路径的列表；第三模块，被配置为基于每个需求的可能路径列表和每个需求的流量使用指示，为每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及第四模块，被配置为将权重提供给电信网络的节点，用以根据相应权重将与多个需求的每个需求相关联的流量分配到可能路径。
如本文所使用的，术语“模块”将至少用于指代装置或设备的功能单元或功能块。该功能单元或功能块可以至少部分地由诸如自定义电路之类的专用硬件组件来实现和/或至少部分地由一个或多个软件处理器或在合适的通用处理器等上运行的适当代码来实现。在一个实施例中，模块纯粹以硬件定义。在另一个实施例中，模块纯粹由软件定义。模块本身可以包括其它模块或功能单元。
该软件代码可以在设备中作为固件存储在某一非易失性存储器上，例如EEPROM(以在电池放电或取出进行更换时保留程序数据)。
图6以图表形式示出了包括节点N1至N9的网络600，其被用作比较三种不同方法的示例：最短路径；极小极大线性规划；以及二次优化。上面描述了后两种方法。第一种方法涉及选择第一节点(源节点或入口节点)与第二节点(目的地节点或出口节点)之间的最短路径并且是在电信网络中分配流量的常规方法。每个链路与9.7微秒的等待时间相关联。假定每个链路具有相同的容量。
将理解，根据本公开的实施例，可以将任何数量的需求(两个或更多)分配给网络。在此示例中，将三个需求分配给网络，如下所示：
需求 从 到 使用 最大等待时间
1 N1 N7 100 65
2 N2 N9 200 65
3 N2 N7 200 65
每个需求的等待时间约束条件允许针对每个需求的8条不同的路径。
在最短路径算法中，每个需求的流量被分配给第一节点与第二节点之间的单条最短路径。因此，需求1的全部流量被分配给路径N1-N2-N4-N7。需求2的全部流量被分配给路径N2-N4-N7-N9。需求3的全部流量被分配给路径N2-N4-N7。因此，这些节点之间的链路明显过载，而其它链路则完全未使用。整个网络的平均负载为108.33，而方差(其指示网络上的不均衡)为37196.97。负载最高的是链路N2-N4和N4-N7，其中每个链路有500单位的流量。
在极小极大线性规划算法实施例中，基于每条路径的权重，将针对每个需求的流量分配给第一节点与第二节点之间的一条或多条路径。在以下未提及路径权重的情况下，可以假定权重为0。按照上述方法，需求1的流量被分配给权重为0.5的路径N1-N2-N4-N7以及权重为0.5的路径N1-N3-N5-N7。需求2的流量被分配给：权重为0.25的路径N2-N1-N3-N6-N8-N9；权重为0.25的路径N2-N4-N7-N9；权重为0.25的路径N2-N5-N3-N6-N8-N9；以及权重为0.25的路径N2-N5-N7-N9。需求3的流量被分配给：权重为0.33的路径N2-N1-N3-N5-N7；权重为0.33的路径N2-N4-N7；以及权重为0.33的路径N2-N5-N8-N9-N7。网络上的平均负载为147.22，而方差为1304.71。在若干链路上，最高负载为167。因此，流量在网络上平均分配，但总体网络负载相对较高。
在二次优化算法实施例中，基于每条路径的权重，将针对每个需求的流量分配给第一节点与第二节点之间的一条或多条路径。按照上述方法，需求1的流量被分配给权重为0.06272的路径N1-N2-N4-N7以及权重为0.93728的路径N1-N3-N5-N7。需求2的流量被分配给：权重为0.22270的路径N2-N1-N3-N6-N8-N9；权重为0.25836的路径N2-N4-N7-N9；权重为0.03627的路径N2-N5-N7-N9；以及权重为0.48267的路径N2-N5-N8-N9。需求3的流量被分配给：权重为0.61105的路径N2-N4-N7；以及权重为0.38895的路径N2-N5-N7。网络上的平均负载为115.76，而方差为3290.10。在N2-N5链路上，最高负载为182。因此，与极小极大实施例相比，流量在网络上的分配较不均匀，但是总体网络负载较低。与最短路径方法相比，总体网络负载更高，但在网络上的分配要均匀得多。
因此，本公开的实施例提供了用于在电信网络中分配流量的装置、计算机程序产品和方法。
应当理解，尤其是受益于本公开的本领域普通技术人员应理解，本文(特别是结合附图)所描述的各种操作可以由其它电路或其它硬件组件来实现。可以改变执行给定方法的每个操作的顺序，并且可以对本文中所示的系统的各个元件进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。旨在使本公开包括所有这样的修改和改变，因此，以上描述应被视为是说明性而非限制性的。
应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多备选实施例而不脱离所附权利要求的范围。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个特征或其它单元可以实现权利要求中记载的若干单元的功能。权利要求中的任何附图标记或标签均不应被解释为限制其范围。
类似地，尽管本公开参考特定实施例，但是在不脱离本公开的范围和覆盖的情况下，可以对这些实施例进行某些修改和改变。此外，本文针对特定实施例描述的任何益处、优点或问题的解决方案均不旨在被解释为关键、必需或必要的特征或元素。
同样地，具有本公开的益处的其它实施例对于本领域普通技术人员将是显然的，并且这样的实施例应被认为包含在本文中。

Claims (30)

1.一种用于在电信网络(108、204、600)中分配流量的方法，所述电信网络包括多个节点(N1-N9)，其中成对的节点通过相应的链路连接，所述方法包括：
获得(302)针对所述电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的连接的多个需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；
针对每个需求，生成(304)满足所述约束条件的第一节点与第二节点之间的可能路径的列表；
基于针对每个需求的所述可能路径的列表和针对每个需求的流量使用指示，针对每个需求确定(306)关于每条可能路径的权重；以及
将所述权重提供(308)给所述电信网络的节点，用于根据相应权重将与多个需求中的每个需求相关联的流量分配给所述可能路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定(306)权重包括：将针对所述多个需求的所述可能路径的列表和针对所述多个需求的所述流量使用指示作为输入来执行全局优化算法，以生成所述权重。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个链路具有容量，并且其中，所述优化算法寻求使链路的流量使用与容量的全局最高比率最小化。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，每个链路具有容量，并且其中，所述优化算法寻求使针对多个链路的流量使用与容量的比率的平方和最小化。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，所述优化算法包括以下之一：二次优化算法和极小极大线性算法。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对特定需求的所有权重之和被限制为一。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，每个权重是正的。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对每个需求的相应约束条件包括以下一项或多项：最大等待时间；光电转换前的最大光路径长度；每单位路径长度的最大电光转换器数量；最大节点数量；以及用于表示路径路由的最大分段数量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个链路与等待时间相关联，并且其中，生成可能路径的列表包括：确定通过所述电信网络从所述第一节点到所述第二节点的累积等待时间小于所述最大等待时间的所有路径。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，生成(304)可能路径的列表包括执行以下之一：广度优先搜索和深度优先搜索。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：在所述电信网络中建立每条可能路径。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对连接的需求中的每个需求与流量的预期量相关联。
13.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，针对连接的需求中的每个需求与流量的测得量相关联。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述电信网络包括提供无线电接入网络的节点(104)之间的连接的前传网络(108)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法在用于所述电信网络的软件定义的联网控制器(206)中执行。
16.一种用于在电信网络(108、204、600)中分配流量的网络管理节点(500)，所述电信网络包括多个节点(N1-N9)，其中成对的节点通过相应的链路连接，所述网络管理节点包括处理电路(502)和存储指令的非暂时性机器可读介质(504)，所述指令在由所述处理电路执行时使所述网络管理节点：
获得针对所述电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的连接的多个需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；
针对每个需求，生成满足所述约束条件的第一节点与第二节点之间的可能路径的列表；
基于针对每个需求的所述可能路径的列表和针对每个需求的流量使用指示，针对每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及
将所述权重提供给所述电信网络的节点，用于根据相应权重将与所述多个需求中的每个需求相关联的流量分配给所述可能路径。
17.根据权利要求16所述的网络管理节点，其中，所述网络管理节点被布置为确定权重，所述确定通过将针对所述多个需求的所述可能路径的列表和针对所述多个需求的所述流量使用指示作为输入来执行全局优化算法，以生成所述权重。
18.根据权利要求17所述的网络管理节点，其中，每个链路具有容量，并且其中，所述优化算法寻求使链路的流量使用与容量的全局最高比率最小化。
19.根据权利要求17所述的网络管理节点，其中，每个链路具有容量，并且其中，所述优化算法寻求使针对多个链路的流量使用与容量的比率的平方和最小化。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的网络管理节点，其中，所述优化算法包括以下之一：二次优化算法和极小极大线性算法。
21.根据权利要求16至20中的任一项所述的网络管理节点，其中，针对特定需求的所有权重之和被限制为一。
22.根据权利要求16至21中的任一项所述的网络管理节点，其中，每个权重是正的。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的网络管理节点，其中，针对每个需求的相应约束条件包括以下一项或多项：最大等待时间；光电转换前的最大光路径长度；每单位路径长度的最大电光转换器数量；最大节点数量；以及用于表示路径路由的最大分段数量。
24.根据权利要求23所述的网络管理节点，其中，每个链路与等待时间相关联，并且其中，生成可能路径的列表包括：确定通过所述电信网络从所述第一节点到所述第二节点的累积等待时间小于所述最大等待时间的所有路径。
25.根据权利要求16至24中的任一项所述的网络管理节点，其中，所述网络管理节点被布置为通过执行以下之一来生成可能路径的列表：广度优先搜索和深度优先搜索。
26.根据权利要求16至25中的任一项所述的网络管理节点，其中，所述网络管理节点还被布置为在所述电信网络中建立每条可能路径。
27.根据权利要求16至26中的任一项所述的网络管理节点，其中，针对连接的需求中的每个需求与流量的预期量相关联。
28.根据权利要求16至26中的任一项所述的网络管理节点，其中，针对连接的需求中的每个需求与流量的测得量相关联。
29.根据权利要求16至28中的任一项所述的网络管理节点，其中，所述电信网络包括提供无线电接入网络的节点之间的连接的前传网络。
30.一种计算机程序产品，包括存储指令的非暂时性机器可读介质，网络管理节点耦合到电信网络，所述电信网络包括多个节点，其中成对的节点通过相应的链路连接，所述指令在由所述网络管理节点的处理电路执行时，使所述网络管理节点：
获得针对所述电信网络的相应第一节点与相应第二节点之间的连接的多个需求，每个需求受限于与相应第一节点与相应第二节点之间的连接相关联的相应约束条件；
针对每个需求，生成满足所述约束条件的第一节点与第二节点之间的可能路径的列表；
基于针对每个需求的所述可能路径的列表和针对每个需求的流量使用指示，针对每个需求确定关于每条可能路径的权重；以及
将所述权重提供给所述电信网络的节点，用于根据相应权重将与多个需求中的每个需求相关联的流量分配给所述可能路径。
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