CN113316917A - 控制网络路由配置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提出了用于控制网络路由配置的设备和方法。所述设备用于：获取预测流量矩阵和多个流量矩阵；从在所述预测流量矩阵和所述多个流量矩阵之上按层次结构排列的多个集群中确定分配给包含所述预测流量矩阵的较低层级的第一集群。每个所述集群与路由配置相关联，所述多个集群被分配到至少两个不同的层级。所述设备从所述多个集群中选择分配给较高层级的第二集群，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群，所述较低层级包含当前流量矩阵；确定与所述第二集群相关联的第二路由配置；并激活所述第二路由配置作为网络路由配置。

Description

控制网络路由配置的设备和方法

技术领域

本发明涉及网络，如在软件定义网络(Software Defined Network，SDN)中的流量工程(traffic engineering，TE)领域。本发明尤其涉及通过网络进行流量路由。为此，本发明涉及一种控制网络路由配置的设备和相应的方法。基于流量矩阵控制网络路由配置，将流量矩阵划分成不同层级的集群。

背景技术

TE可以优化网络资源的利用率，因此在网络管理中起着至关重要的作用。现在，例如SDN控制器或路径计算单元(path computation element，PCE)集成TE方法，以便不断优化网络。然而，网络的突然和不可预测的变化(例如：流量变化和/或网络故障)仍然是传统TE方法的主要挑战。为了适应网络变化，传统的TE方法大致可以分为三类：动态TE、静态TE和半静态TE。

每当网络中发生新事件(如流量变化、链路故障)时，动态TE都会重新配置网络。通常，动态TE方法使用监测系统，以便在相对较短的时间内收集信息，并预测网络系统的未来演化。例如，使用一定数量的历史流量矩阵来预测下一个流量矩阵。然后，将这个预测用作动态TE方法的输入来对网络进行重新配置。每当流量发生变化时，可使用成熟方法(如线性规划)计算最佳网络配置。然而，由于硬件设备的编程需要时间，所以过于频繁地重新配置网络会影响其稳定性。因此，过于频繁的网络重新配置可能会导致性能恶化。出于这个原因，还提出了减少网络重新配置的次数的TE方法，例如只有在目标函数捕获的重新配置的益处大于进一步使用当前网络配置的益处时才重新配置网络的方法。尽管如此，动态TE方法的有效性取决于用于估计系统演化的预测方法的准确性。实际上，当使用动态TE方法进行优化时，预测误差会导致网络性能出现较大偏差。

图9示出了SDN控制器的一般架构的示例，其中动态TE机制使用监控系统收集的信息，以便预测网络系统的下一个状态，并相应地计算/更新网络路由配置。

与上文描述的动态TE相反，稳定TE计算单个配置，这在预测错误或不可预测事件的情况下相对于最优配置提供有界性能损失。稳定TE的第一技术中的一种是遗忘路由，其使用预选节点的小子集随机选择路径(路由)来连接源和目的地，而无需任何关于流量的信息。完全忽略任何流量信息和系统变化的路由技术可针对任何系统演化提供对最大鲁棒性。但随着网络规模增大，性能损失会快速变大。为此，还可以在计算网络配置时集成部分流量的信息来改善遗忘路由。

一些稳定TE方法计算的网络配置有适用于任一流量矩阵(traffic matrix，TM)的性能保证，流量矩阵属于使用监控系统收集的信息获得的有界域/集合。其它方法针对流量不确定性引入了不同的模型，例如，通过表示链路上可预期的最大负载(管道模型)或从源节点发出并指向目的节点的流量上限(软管模型)。基于这些模型计算具有性能保证的网络配置。然而，这些不确定性模型包括的信息少于多个TM方法，因此带来了更大的性能损失。为了进一步提高解决方案的最优性，一些方法只考虑用最有可能的TM来建立有界集以及计算最优配置。在优化中针对可能性较小的TM增加惩罚项。虽然在流量平稳变化时，这种方法提供了很好的解决方案，但由于无法从意外事件或不太可能发生的事件中进行计算，因此不能保证进行可行的配置。

最后，半静态TE方法提供了一组有限的路由配置。一方面，可以不用像在动态TE中那样频繁地重新配置网络。另一方面，也限制了每个单一路由配置的鲁棒性，从而减少性能损失。一些方法根据某些维度将TM多面体分成几个子集，并为每个子集计算鲁棒路由。虽然这些方法表示将TM域分为多个部分的初始尝试，但存在一些限制：任意的切片方向；创建的子集的数量有限；在流量域中或在时域中执行分区。因此，与整组TM空间分割的可能性相比，这些方法只能实现有限的性能改进。为了克服这些限制，最近提出了更复杂的方法(如仿射和多极路由)。具体地，这些技术计算一组路由配置，这些路由配置可以很容易地组合在一起，以生成用于新流量实现的路由配置。然而，多种配置的组合可能导致使用大量路径和网络设备无法处理的分流比。

在整组半静态TE方法中，只有少数考虑了TM空间的异常或错误预测对选择最佳分割方案的影响。在这组方法中，大多数只是提供了原始集群技术的鲁棒性分析，而没有明确设计一种方法来管理不准确的预测。在另一种方法中，为了管理异常，正态操作TM多面体以异常的方向展开，以包括异常。计算新多面体的鲁棒路由配置并在异常发生时应用。这种技术的局限性在于，由于结构变化是由异常驱动的，因此必须预测任何可能的异常来适当扩大TM多面体，并且没有任何重新配置频率的保证。

有很多种传统的实现路由更新的方法。最直接的方法是“先断后建机制”，包括：停止源和目的地之间的通信；等待路由上的所有报文到达目的地；从当前路由上的路由器的路由表中移除相关条目；通过指示新路由上的路由器建立连接的表项而建立新路由；最终恢复通信。

然而，除了完成更新需要较长时间之外，这还会导致连接中断很长一段时间，并且可能丢失已经在原始路由中传输的报文。相反，先激活新路径然后去激活旧路径的“先建后断机制”方法可以缓解报文丢弃问题，但仍然可能导致缓慢的过渡过程。最近，提出了基于设备时钟同步的更新技术，以保持全网一致，达到微秒级精度。然而，这些技术需要严格的时间同步，这可能导致难以接受的开销。

发明内容

鉴于上述TE方法及其缺点，本发明实施例旨在提供一种改进的TE方法。具体地，本发明旨在随着时间的推移改进对网络路由配置的控制。目标是允许更平稳地更新/更改网络路由配置，特别是在网络突然和不可预测的变化的情况下。本发明的方法应与动态TE、静态TE或半静态TE方法一起使用。网络路由配置的更新/更改应该包括将一个路由配置的路由(路径)平稳更新到另一路由配置的路由。

通过如所附独立权利要求中描述的本发明的实施例来实现所述目标。本发明的实施例的有利实施方式在从属权利要求中进一步定义。

例如在突然和不可预测的网络变化的情况下，立即将网络路由配置的所有路由更改为另一网络路由配置的所有路由是非常困难的，这是因为这需要网络设备之间的完美同步。图10示出了一种场景，其中三种稳定TE网络路由配置(R1、R2和R3，每个都与流量矩阵的集群C1、C2和C3相关联)依次应用于所有网络设备(例如交换机)。此类场景中的主要问题是网络路由配置突然更改(例如：从R1到R2，或从R2到R3)可能会导致报文丢失，并且“先建后断机制”方法在没有死锁(即，没有数据包丢失)的情况下可能并不总是适用的。

因此，本发明实施例基于以下提议：构建流量矩阵的集群的层次结构，每个流量矩阵集群与路由配置相关联。也就是说，有效地建立了路由配置的层次结构。这样可以预取父路由配置(较高层级)，然后在两个子路由配置(较低层级)之间的转换中将其移除，以便将网络从其中一个子路由配置平稳地更新到另一子路由配置。因此，也可以使用负载均衡权重，以便在相应路由配置的演进路由集合中逐步移动流量。

本发明的第一方面提供了一种用于控制网络中的网络路由配置的设备，所述设备用于：获取预测流量矩阵和多个流量矩阵；从多个集群中确定分配给包含所述预测流量矩阵的较低层级的第一集群，所述集群在所述预测流量矩阵和所述多个流量矩阵之上按层次结构排列，其中所述多个集群中的每一个与路由配置相关联，所述多个集群分配给至少两个不同的层级，其中，一个分配给较高层级的集群包括分配给其下层级的多个相邻集群；从所述多个集群中选择分配给较高层级的第二集群，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群，所述较低层级包含当前流量矩阵；确定与所述第二集群相关联的第二路由配置；激活所述第二路由配置作为网络路由配置。

值得注意的是，集群是/包括一组TM。多个流量矩阵可以是或可以基于历史观测、综合流量场景和/或历史预测(即历史预测流量矩阵)。然后，将路由配置分配给每个集群，而不是分配给集群中包含的每个单独的TM。所述路由配置对集群中的所有TM都有效。集群TM原则上是已知的(见上文)。网络路由配置是当前对于网络有效的路由配置。所述第一集群具体是包含预测TM的最低层级的集群(包括这个集群的父集群也包含所述预测TM)，所述第三集群具体是包含当前流量矩阵的最低层级的集群。

通过将所述第二集群的路由配置设置为网络路由配置，其中所述第二集群具有较高层级，因此包含与所述第三集群(包含所述当前流量矩阵)和所述第一集群(包含所述预测流量矩阵，即当前活跃的路由)中的每个集群相关联的路由配置的路由，从而实现路由配置之间的平稳过渡。进一步，可以实现平稳过渡，将与所述第一集群相关联的路由配置设置为所述网络路由配置。在网络突然和/或不可预测变化的情况下，尤其可能实现平稳过渡。第一方面的设备兼容动态TE、静态TE或半静态TE。

在第一方面的一个实施方式中，为了激活所述第二路由配置，所述设备还用于：向所述网络中的多个或所有交换机发送指示所述第二路由配置的命令。

因此，第二路由配置可以在所有交换机中实现为网络路由配置。

在第一方面的一个实施方式中，为了激活所述第二路由配置，所述设备还用于：确定所述第二路由配置中包含的多条路由路径中的每条路由路径的权重；激活所述第二路由配置的路由路径。

这样，负载均衡和路由可以解耦。可以实现不同时间尺度的负载均衡和路由配置。

在第一方面的一个实施方式中，为了激活所述第二路由配置，所述设备还用于：向所述网络中的多个或所有交换机发送指示所确定的所述第二路由配置的多条路由路径的权重的命令。

这样，所有的交换机中都可以实现负载均衡。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：如果路由配置与不包含所述预测流量矩阵的集群相关联，则去激活所述路由配置作为网络路由配置，特别是通过去激活所述路由配置中包含的多条路由路径中的每条路由路径。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：确定与所述第一集群相关联的第一路由配置；并将所述第一路由配置激活为网络路由配置。

因此，通过与所述较高层级的第二集群相关联的第二路由配置，可以从与所述第三集群相关联的第三路由配置平稳地转换为与所述第一集群相关联的第一路由配置。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：选择分配给较高层级的集群作为所述第二集群，所述较高层级是基于所述预测流量矩阵与所述当前流量矩阵的偏差确定的。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：在偏差较大的情况下，确定稍稿的较高层级，在偏差较小的情况下，确定稍低的较高层级。

因此，可以有效地处理例如表明网络中存在某种异常或故障的流量矩阵的突然和/或不可预测的变化。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：合并同一层级上的至少两个相邻的集群，以在高一层的层级上生成新集群。

因此，所述设备能够创建新集群和集群的层级。

在第一方面的一种实现方式中，为了合并至少两个相邻的集群，所述设备还用于：将所述至少两个相邻的集群中的每一个中包含的流量矩阵合并为流量矩阵的集合；计算近似于所述集合的凸包的凸多面体；只保留所述凸多面体的极点。

在第一方面的一个实施方式中，所述设备还用于：基于分别与所述至少两个相邻的集群中的每一个相关联的所述路由配置生成与所述新集群相关联的新路由配置。

在第一方面的一种实现方式中，所述设备还用于：生成分配给所述至少两个层级的所述多个集群。

本发明的第二方面提供了一种用于控制网络中的网络路由配置的方法，所述方法包括：获得预测流量矩阵；

从多个集群中确定分配给包含所述预测流量矩阵的较低层级的第一集群，其中所述多个集群中的每个包含多个流量矩阵，所述多个集群中的每个集群与路由配置相关联，所述多个集群分配给至少两个不同的层级，其中，一个分配给较高层级的集群包括分配给其下层级的多个相邻集群；从所述多个集群中选择分配给较高层级的第二集群，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群，所述较低层级包含当前流量矩阵；确定与所述第二集群相关联的第二路由配置；激活所述第二路由配置作为网络路由配置。

在第二方面的一种实现方式中，为了激活所述第二路由配置，所述方法还包括：向所述网络中的多个或所有交换机发送指示所述第二路由配置的命令。

在第二方面的一种实现方式中，为了激活所述第二路由配置，所述方法还包括：确定所述第二路由配置中包含的多条路由路径中的每条路由路径的权重；激活所述第二路由配置的路由路径。

在第二方面的一种实现方式中，为了激活所述第二路由配置，所述方法还包括：向所述网络中的多个或所有交换机发送指示所确定的所述第二路由配置的多条路由路径的权重的命令。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：如果路由配置与不包含所述预测流量矩阵的集群相关联，则去激活所述路由配置作为网络路由配置，特别是通过去激活所述路由配置中包含的多条路由路径中的每条路由路径。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：确定与所述第一集群相关联的第一路由配置；激活所述第一路由配置作为网络路由配置。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：选择分配给较高层级的集群作为所述第二集群，所述较高层级是基于所述预测流量矩阵与所述当前流量矩阵的偏差确定的。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：在偏差较大的情况下，确定稍高的较高层级，在偏差较小的情况下，确定稍低的较高层级。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：合并同一层级上的至少两个相邻的集群，以在高一层的层级上生成新集群。

在第二方面的一种实现方式中，为了合并所述至少两个相邻的集群，所述方法还包括：将所述至少两个相邻的集群中的每一个中包含的所述流量矩阵合并为流量矩阵的集合；计算近似于所述集合的凸包的凸多面体；只保留所述凸多面体的极点。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：基于分别与所述至少两个相邻的集群中的每一个相关联的所述路由配置生成与所述新集群相关联的新路由配置。

在第二方面的一种实现方式中，所述方法还包括：生成分配给所述至少两个层级的所述多个集群。

第二方面的方法及其实现方式实现了与第一方面的设备及其相应的实现方式相同的优势和效果。

必须注意，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤和所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明各个实体适于或用于执行各自的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行特定步骤或功能的该实体的具体元件的描述中反映，但是技术人员应该清楚的是这些方法和功能可以在各自的硬件或软件元件或其任意组合中实现。

附图说明

结合附图，下面具体实施例的描述将阐述上述本发明的各方面及其实现方式。

图1示出了本发明实施例提供的设备。

图2示出了本发明实施例提供的设备执行的示例过程。

图3示出了本发明提供的在SDN控制器的架构下实现的设备。

图4示出了本发明实施例提供的设备执行的过程。

图5示出了本发明实施例提供的设备执行的过程。

图6示出了本发明实施例提供的设备执行的过程。

图7(a)示出了本发明实施例提供的在SDN控制器的架构中实施的设备，其向交换机提供信号C1和C2，图7(b)示出了在预取信号C1之后的交换机处的转发表。

图8示出了本发明实施例提供的方法。

图9示出了三个流量矩阵集群和三个关联路由配置的示例。

图10示出了用于动态TE的SDN控制器的示例架构。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例提供的设备。设备100特别用于控制网络中的网络路由配置。

为此，设备100用于获取预测流量矩阵101a和多个流量矩阵101，例如历史流量矩阵。所述设备100可以自己预测预测流量矩阵101a，例如基于流量的历史信息，也可以从其它设备或单元(例如控制器或专用流量矩阵预测设备)接收预测流量矩阵101a。

所述设备100还用于从多个集群102中确定第一集群102a和第二集群102b。所述多个集群102中的集群102在所述预测流量矩阵101a和所述多个流量矩阵101之上按层次结构排列。具体地，所述集群102分配给至少两个不同的层级。因此，分配给较高层级的集群102包括分配给其下层级的至少两个相邻的集群102，并且每个集群102与路由配置104相关联。所述设备100可以自己维护和管理(例如创建)集群102，也可以从另一设备获得关于集群102的信息。

所述第一集群102a分配给较低层级，例如分配给包含所述预测流量矩阵101a的最低层级。所述第二集群102b分配给较高层级，例如分配给比所述第一集群102a相关联的较低/最低层级的高一层或多层的层级，其中，较低/最低层级至少包括所述第一集群102a和第三集群102c。因此，将所述第三集群102c分配给包含当前流量矩阵101c的所述较低/最低层级。也就是说，所述第一集群102a和所述第三集群102c可以处于同一层级，但这并不重要。在以下情况下，所述第二集群102c还可以包含其他集群102：在所使用的层次结构中，较高层级的集群102包括其下层级的两个以上的相邻集群102，或者所述第二集群102c的层级比所述第一和/或所述第三集群102的层级高一个以上层级。

进一步，所述设备100用于确定与所述第二集群102b相关联的第二路由配置104b，并激活所述第二路由配置104b作为网络路由配置。

因此，可以实现从与所述第一集群102a相关联的所述第一路由配置104a(包括第一组路由)平稳过渡到所述第二路由配置104b(包括所述第一组路由和第二组路由，即与所述第三集群102c相关联的第三路由配置104c的路由)，进而平稳过渡到所述第三路由配置104c(仅包括所述第二组路由)。

图2为更详细的描述。特别地，图2示出了本发明实施例提供的设备100如何从一种路由配置R1(对应于图1中的第一路由配置104a)平稳地移动到另一种路由配置R2(对应于图1中第三路由配置104c)，特别是通过考虑重叠的父路由配置R12(对应于图1中的第二路由配置104b)，其通常由路由配置R1和R2的并集组成。

所述设备100用于先优选在网络中的所有交换机中的慢速预取父路由配置R12。一旦完成，所述设备100用于从所述交换机中移除R1的路由。在这个过程中，所述设备100可以以较高的频率通过以下四个步骤调整负载均衡权重。

·步骤一(R12预取)：由于尚未全部安装来自R2的R12的新路由，所以在R1的这组路由上实现了负载均衡。

·步骤二(R12激活)：由于所有路由都已安装，所以在R12上实现了负载均衡。

·步骤3(R1移除)：在移除R1路由的同时，仅在R2上实现负载均衡。

·步骤4(R2激活)：在R2上实现负载均衡。

图2以图形方式描述了上述四步过程。如图2顶部所示，和较高层级上的流量矩阵的集群C12和C23相关联的父路由配置R12和R23，与分别和其下层级上流量矩阵的集群C1、C2和C3相关联的子路由配置R1、R2和R3重叠。图2底部描述了一个交换机的转发表的演进。

如图3中所示，设备100可以在SDN控制器中实现或实现为SDN控制器。所述设备100可以包括至少两个模块：集群路由层次结构(hierarchy of cluster-routing，HCR)生成器模块和TE配置维护(TE configuration maintenance，TCM)模块。

HCR模块从在TM 101的集群102上计算的一组集群路由解决方案(即，与集群102相关联的路由配置104)开始。每个集群102包含一组并发TM 101和相关联的路由配置104，其中，所述路由配置104构建为对所述集群102内的流量变化具有鲁棒性。诸如集群鲁棒路由(clustered robust routing，CRR)之类的集群算法可以提供这些解决方案。从这个初始集合开始，HCR可以构建一组父集群路由解决方案(即，与较高层级的集群102相关联的较高层级的路由配置104)，其中每个路由配置104是较低层级的连续集群路由解决方案对的聚合。可以迭代所述操作以构建层级结构，其中每个父路由配置104为例如较低层级的子路由配置对的聚合。

TCM可以决定HCR计算的哪些路由配置104必须存储在网络中的交换机300中并由交换机300激活，以便平稳地在两个路由配置104之间移动。更具体地，当TM 101向与当前路由配置104相关联的集群102不同的集群102移动时，可以选择较高层级的集群路由对。模块选择集群路由对，使得所述集群包含预测的TM 101a。然后，在所有交换机300中加载相关联的路由配置104(即，与所选集群路由对102/104关联的路由)。通过构造，新路由配置104中的路由集合是当前配置在所述网络交换机300中的路由的超集，因为所选的集群路由对位于较高层级。

所述TCM还计算在所述交换机300中预取的不同路由的新分流比。由于在所述过渡期间，所述预取的配置104包含当前安装在所述交换机300中的路由的超集，因此所述过渡可以是平稳的。这意味着不会突然移除旧路由，而是将流量从旧路由平稳地转移到新路由。

这两个模块都可以由所述设备100连续执行。有新的信息可用时，可以以较低的频率执行所述HCR，以更新所述集群102和路由配置104，而随着系统的演进，可以以较高的频率执行所述TCM，以保持网络的最佳配置，以及协调所述路由配置104之间的转换。

图4中所示的HCR模块可以包括两个子模块/功能：父集群生成和父路由生成。参考图4，每当必须生成新的路由解决方案时，这两个模块都可以按需执行如下步骤。

S1：将成对的相邻集群102合并在一起以创建父集群102，所述父集群102包括每个集群102的TM 101成员的并集。可以创建N-1个父集群102的一个集合。

S2：对于每个父集群102，生成对应的父路由配置104，其中，每个路由配置104的路由集合是两个子集群102的路由的并集，并计算新路由器集上的负载均衡权重的集合。

S3-S4：如果未达到层次结构的顶部(即，如果在当前层级L处有至少两个集群102)，则从当前层级L的集群路由对的集合开始重复所述过程。

TCM模块协调路由配置104的预取和激活。每当需要从路由配置R_j ^L过渡到R_j+1 ^L时，模块可以预取对应的父路由配置R_j ^L+1，然后通过对相关联的路由集上的流量进行负载均衡来将其激活。然后，可以移除路由配置R_j ^L，并预取R_j+1 ^L路由配置。最后，通过对R_j+1 ^L的最终路由集合上的流量进行负载均衡，并移除路由配置R_j ^L+1，来完成向R_j+1 ^L的过渡。

下文对图5中所示的HCR模块执行的操作进行描述。

S1.1：HCR模块初始化层级：L＝1。

S1.2：对于层级L的每一对并发集群102(时间上相邻)，所述HCR通过合并所述两个集群102来创建更高层级L+1的新集群102。为此，层级L的两个集群102的TM 101可以合并到新集合中，并且可以计算近似于新集合的凸包的凸多面体。尽可以保留凸多面体的极点。

S1.3：对于新集群C_(i,i+1) ^L+1，所述HCR通过合并在较低层级L的并发集群C_i ^L和C_i+1 ^L的相关联的路由配置R_j(i) ^L和R_j(i+1) ^L的路径来计算关联路由配置R_(i,i+1) ^L+1。

S1.4：如果实际层级L大于层次结构中的的最大层级数，则停止执行。否则，执行步骤S1.5。

S1.5：所述HCR增加层级L：＝L+1。

图6示出了所述TCM模块的操作，其中：

·TM y(t)表示为向量，其中每个条目表示一个起点-目的地流。维度数等于OD流数。

·集群C(t)由其极点表示，即向量列表。所述列表的每个向量代表一个伪矩阵，其中每个条目是一个由集群模块决定的大小的起点-目的地流。

·TE/路由配置R(t)是将用于路由流量的链路集合与每个起点-目的地流相关联的矩阵。R(t)的行数与链路数量相等，列数与起点-目的地流数量相等。积R(t)*y(t)给出t时刻链路的流量负载。

S1：所述设备100可预测或获得下一个时间段y(t+1)的预测TM 101a，作为通过例如监控系统收集的TM 101的历史信息的函数。管理应用将历史数据F的量以及预测函数f_TM(…)的其它参数作为输入参数提供。所述设备100使用的预测函数的示例可以是ARIMA(m,n)，其中F＝(m,n)应用于TM向量的每个条目。

S2：然后计算包含预测TM C(t+1)的集群102。为此，可以将预测TM 101a的每个条目与每个集群102的极点的每个条目(即，起点-目的地流)进行比较，以验证集群102是否包含预测TM 101a。

S3：如果包含当前TM(时间t)的集群C(t)与包含下一个预测TM的集群C(t+1)不同(即，下一时间段t+1的预测TM 101a属于不同于当前集群的集群)，则继续执行步骤S4。

否则，停止。

S4：所述设备100检索同时包含当前集群C(t)(时间t)和包含下一个预测TM 101a的集群C(t+1)的父集群C_P(t+1)。例如，通过自下而上地遍历HCR模块计算的集群102的层次结构，可以找到父集群102：从表示C(t)和C(t+1)的层次结构中的节点开始，并遍历较高层级的节点直到找到相同的父节点。

S5：然后，所述设备100可以选择与所述集群C_P(t+1)相关联的路由配置R_P(t+1)。通过构造，路由配置R_P(t+1)包含了R(t)和R(t+1)的路由路径，分别代表C(t)和C(t+1)的路由配置。

S6：然后，所述设备100可以选择命令C1，所述命令C1包含配置R_P(t+1)的到所有交换机300的路由路径。这个命令允许在真正使用新路径/路由之前预取路由配置104。

S7：一旦所有交换机300接收所述命令C1，所述设备100可以计算待分配给路由配置R_P(t+1)的所有预取路由的新权重。这些权重由每个交换机300的内部负载均衡机制使用，以在传输期间在多个路由上分流流量。例如，加权轮询调度算法使用权重，以选择用于传输的路径。

S8：然后，所述设备100可以选择命令C2，所述命令C2包含在集合S7中计算的到所有交换机300的路径的权重。由于R_P(t+1)同时包含R(t)和R(t+1)的路径/路由，所以可以平稳地从R(t)中的路径到R(t+1)中的路径过渡。

如图7(a)中所示，设备100可以使用以下信号和命令。

C1：设备100可以预取包含先前安装在交换机300中的规则的超集的转发平面表(新的转发规则可以与发送此新命令C1之前安装的转发规则重叠)。

C2：所述设备100可以更新负载均衡权重以激活新路由配置104作为网络路由配置。针对每个隧道发送的权重的数量可以不是固定的，但可以根据预取的路由配置104的大小而变化。

如图7(b)所示，命令C1的结果可以在交换机300的转发平面数据结构中观察到，因为其将包括：

·属于活跃路由配置的路由的负载均衡权重为非零(图7(b)中的R1)。

·每次更新网络路由配置104时，可以从转发规则观察到与活跃路由配置104部分重叠的新路由(图7(b)中的R12)。

图8示出了本发明实施例提供的方法800。所述方法800可用于控制网络中的网络路由配置。所述方法800可以由本发明实施例提供的设备100执行。

所述方法800包括：步骤801：获取预测流量矩阵101a和多个流量矩阵101。步骤802：从多个集群中确定分配给包含所述预测流量矩阵101a的较低层级的第一集群102a。由此，所述集群102在所述预测流量矩阵101a和所述多个流量矩阵101之上按层次结构排列，所述多个集群102中的每一个与路由配置104相关联，所述多个集群102分配给至少两个不同的层级，其中，一个分配给较高层级的集群102包括分配给其下层级的多个相邻集群102。

所述方法800还包括步骤803：从所述多个集群102中选择分配给较高层级的第二集群102b，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群102c，所述较低层级包含当前流量矩阵101c。步骤804：确定与所述第二集群102b相关联的第二路由配置104b。步骤805：激活第二路由配置104b作为网络路由配置。

综上所述，本发明实施例实现了多种益处。特别地，路由和负载均衡可以解耦，从而可以在不降低性能的情况下平稳地更新路由。通过更新负载均衡权重获得平稳度。本发明实施例用于在所有TE方法(动态、稳定和半稳定)中更新路由。

已经结合作为实例的不同实施例以及实施方案描述了本发明。但本领域技术人员通过实践所请发明，研究附图、本公开以及独立权项，能够理解并获得其它变体。在权利要求以及描述中，术语包括摂不排除其它元件或步骤，且一个摂并不排除复数可能。单个元件或其它单元可满足权利要求书中所叙述的若干实体或项目的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能在有利的实现方式中使用。

Claims (13)

1.一种用于控制网络中的网络路由配置的设备(100)，所述设备(100)用于：

获取预测流量矩阵(101a)和多个流量矩阵(101)；

从多个集群(102)中确定分配给包含所述预测流量矩阵(101a)的较低层级的第一集群(102a)，所述集群(102)在所述预测流量矩阵(101a)和所述多个流量矩阵(101)之上按层次结构排列，其中

-所述多个集群(102)中的每一个与路由配置(104)相关联；

-所述多个集群(102)分配给至少两个不同的层级，其中，一个分配给较高层级的集群(102)包括分配给其下层级的多个相邻集群(102)；

从所述多个集群(102)中选择分配给较高层级的第二集群(102b)，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群(102c)，所述较低层级包含当前流量矩阵(101c)；

确定与所述第二集群(102b)相关联的第二路由配置(104b)；

激活所述第二路由配置(104b)作为网络路由配置。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，为了激活所述第二路由配置(104b)，还用于：

向所述网络中的多个或所有交换机(300)发送指示所述第二路由配置(104b)的命令。

3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其特征在于，为了激活所述第二路由配置(104b)，还用于：

确定所述第二路由配置(104b)中包含的多条路由路径中的每条路由路径的权重；

激活所述第二路由配置(104b)的路由路径。

4.根据权利要求3所述的设备(100)，其特征在于，为了激活所述第二路由配置(104b)，还用于：

向所述网络中的多个或所有交换机(300)发送指示所确定的所述第二路由配置(104b)的多条路由路径的权重的命令。

5.根据权利要求1至4任一项所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

如果路由配置(104)与不包含所述预测流量矩阵(101a)的集群(102)相关联，则去激活所述路由配置(104)作为网络路由配置，特别是通过去激活所述路由配置(104)中包含的多条路由路径中的每条路由路径。

6.根据权利要求1至5任一项所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

确定所述与第一集群(102a)相关联的第一路由配置(104a)；

激活所述第一路由配置(104a)作为网络路由配置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

选择分配给较高层级的集群(102)作为所述第二集群(102b)，所述较高层级是基于所述预测流量矩阵(101a)与所述当前流量矩阵(101c)的偏差确定的。

8.根据权利要求7所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

在偏差较大的情况下，确定稍高的较高层级，在偏差较小的情况下，确定稍低的较高层级。

9.根据权利要求1至8任一项所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

合并同一层级上的至少两个相邻的集群(102)，以在高一层的层级上生成新集群(102)。

10.根据权利要求9所述的设备(100)，其特征在于，为了合并所述至少两个相邻的集群(102)，还用于：

将所述至少两个相邻的集群(102)中的每一个中包含的流量矩阵(101)合并为流量矩阵(101)的集合；

计算近似于所述集合的凸包的凸多面体；

只保留所述凸多面体的极点。

11.根据权利要求9或10所述的设备(100)，其特征在于，还用于：

基于分别与所述至少两个相邻的集群(102)中的每一个相关联的所述路由配置(104)生成与所述新集群(102)相关联的新路由配置(104)。

12.根据权利要求10或11所述的设备(100)，其特征在于，用于：

生成分配给所述至少两个层级的所述多个集群(102)。

13.一种用于用于控制网络中的网络路由配置的方法(800)，所述方法(800)包括：

获取(801)预测流量矩阵(101a)和多个流量矩阵(101)；

从多个集群(102)中确定(802)分配给包含所述预测流量矩阵(101a)的较低层级的第一集群(102a)，所述集群(102)在所述预测流量矩阵(101a)和所述多个流量矩阵(101)之上按层次结构排列，其中

-所述多个集群(102)中的每一个与路由配置(104)相关联；

-所述多个集群(102)分配给至少两个不同的层级，其中，一个分配给较高层级的集群(102)包括分配给其下层级的多个相邻的集群(102)；

从所述多个集群(102)中选择(803)分配给较高层级的第二集群(102b)，所述第二集群至少包括所述第一集群(102a)和分配给所述较低层级的第三集群(102c)，所述较低层级包含当前流量矩阵(101c)；

确定(804)与所述第二集群(102b)相关联的第二路由配置(104b)；

激活(805)所述第二路由配置(104b)作为网络路由配置。

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