CN1918861B - 通信网络中的流量流确定 - Google Patents

Abstract

一种用于确定通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得所述第二路径集合仿效所述第一路径集合。

Description

通信网络中的流量流确定

本发明涉及通信网络领域。更具体而言，涉及但不限于计算通信网络中的流量路径的方法。

背景技术

网络操作者使用不同的路由选择协议来在通信网络中路由流量数据。例如，很多网络操作者使用内部网关协议(IGP)网络路由选择协议。

IGP是一个已然存在并被广泛使用的相关协议族。

IGP族包括不同的协议，例如开放最短路径优先(OSPF)和中间系统到中间系统(IS-IS)。

在某些IGP中，默认的路由选择策略是最短路径优先(SPF)路由选择。一些IGP允许操作者向网络中的每个链路指派链路量度(linkmetrics)。在这些情形下，当沿某条路径的链路量度的和在所有可能路径中最小时，该路径就是最短路径。在其他IGP中，最短路径仅仅是具有最低的跳计数的路径(即具有最少链路数的路径)。在所有情形下，IGP都使用分布式协议，从而一旦协议处于收敛状态，网络中的所有节点对于给定的源和目的地节点对之间的最短路径都有相同的视图。

IGP的一种替换是显式路径(explicit-path)协议。最近，多协议标签交换流量工程MPLS-TE协议已被开发作为替换路由选择协议。它是显式路径协议的一个示例。但是，MPLS-TE(目前)还没有像IGP那样被广泛使用。

使用显式路径协议来路由流量的方法与IGP有很大不同。网络操作者可指定网络上的显式路径。这些路径将数据流量从其源节点全程运送到其目的地节点。在MPLS-TE中，可以通过首先把需要哪个目的地节点以及与请求有关的某些其他所需参数设置通知源节点来建立显式路径。然后，充分的细节被传递到沿显式路径的所有节点，于是这些节点可辨别路径上的分组，从而知道向哪里转发这些分组。

当数据分组在源节点处进入网络时，该节点为分组选择开始于源节点处并终止于目的地节点处的路径之一。然后，分组沿该路径中的第一链路被路由。当分组到达目的地之前的后续中间路径节点时，中间节点确定分组处于哪条路径中。在这样的节点处，分组随后被沿其路径中的下一被显式限定的链路转发。

在网络操作者希望从一个路由选择协议迁移到另一个的第一情形下，网络操作者可能希望增量迁移。例如，在从IGP路由选择协议(例如OSPF)迁移到MPLS-TE协议时，网络操作者通常需要逐步的方法。这是出于这样的考虑，即：立即切换到新协议可能导致对其网络上流量的不可预测的干扰以及其他不可预测的操作问题。

除了迁移情形以外，给网络操作者造成困难的第二情形发生在他们希望为了数据收集而应用路由选择协议时，因为某些路由选择协议比其他协议具有更好的数据收集特性。

例如，网络操作者可能希望为了收集关于源-目的地节点对之间的流量大小的流量矩阵信息而应用MPLS-TE，同时保持当前在他们网络上实现的IGP路由选择。该流量矩阵信息可被用来改善IGP路由选择量度，或者可被用作为到其他网络配置或容量计划判决的输入，或用于辅助实现增量迁移策略。

为了进一步阐明这一点，IGP量度或MPLS-TE路径需要被计算以避免拥塞。但是，该计算依赖于准确的端到端流量矩阵估计。这些估计又依赖于指示了有多少流量正在每对源和目的地节点之间传递的测量结果。以此方式，网络操作者能够建立改变各条路由上的某些源-目的地节点对的IGP链路量度或MPLS-TE路径的效果，从而可估计网络是否易于拥塞。在没有关于流量矩阵的知识的情况下安装IGP量度或MPLS-TE路径极有可能造成网络上的拥塞。如果网络操作者不知道源和目的地节点之间的流量的量，则他或她就不能预测拥塞。

当存在MPLS-TE路径时，通常可以查询每条路径以给出对该路径上的流量流的准确测量结果。但是，运行IGP协议的节点不提供该端到端流量矩阵信息。为了在没有MPLS-TE的情况下，从IGP网络收集准确的端到端流量矩阵，需要采用资源消耗型方法，例如在网络中安装昂贵的硬件探针或安装可能有破坏性的分析软件。

返回第一个迁移情形，在从IGP迁移到MPLS-TE协议时，网络操作者会面临很大的困难，除非实现数据收集处理。这是因为与当前路由选择不同的MPLS-TE路径不能在没有流量矩阵的情况下被计算和安全地安装，而流量矩阵在没有安装MPLS-TE路径的情况下也不能被便宜和准确地测量。

第三情形发生在网络操作者由于替换协议在网络故障情况下的优良特性而采用替换协议时。例如，实现IGP路由选择的网络操作者可能希望采用MPLS-TE，因为它的带宽保护能力具有高恢复速度，并且在网络链路或节点发生故障之后可以临时保证保护服务质量。但是，他们可能希望在不影响正常条件下的网络操作的同时获得这一效果。

因此，本发明的一个目的在于减少在不同的路由选择协议之间迁移的困难。

本发明的另一个目的在于确定通信网络中的流量路径，所述流量路径模仿已有的或先前实现的路由选择协议下的路由选择行为，同时考虑到另一路由选择协议所施加的约束。

本发明的另一个目的在于辅助从通信网络中提取流量流数据。

本发明的另一个目的在于辅助提供用于操作通信网络的备份设施。

根据本发明的一个方面，提供了一种确定通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得所述第二路径集合仿效所述第一路径集合。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得所述第二路径集合类似于所述第一路径集合，并且所述第二路径集合的流量负载类似于所述第一路径集合的流量负载。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括从使用第一路由选择协议确定的所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合以与第二路由选择协议一起使用，以使得所述第一和第二路由选择协议中的负载均衡是类似的。

从下面作为示例的描述和附图中可理解本发明的其他方面和优点。其中：

图1示出了其中可实现本发明的通信网络的简化示例；

图2示出了其中可实现本发明的网络和网络管理系统之间的关系；

图3是示出了根据本发明一个实施例的用于确定流量路径的方法的示意图；

图4A和4B是示出了执行图3的方法的各个步骤的示意图；以及

图5是示出了根据本发明的又一实施例确定流量流测量结果的方法的示意图。

图1示出了通信网络的简化示例。一般地，这样的网络由节点2和链路4组成。链路4运送节点2之间的数据流量。这里，链路是指由设备的各种组合提供的用于在两个节点之间的一个方向上发送流量的能力。流量一般采用数据分组的形式，其在源6节点处进入网络，并经由各链路和节点而被在网络上运送，最终在目的地节点8处离开网络。

网络链路具有指示它们可运送的流量的量值的数字能力。通过改变它们的配置，节点和链路可以以不同的方式来路由流量，即沿不同的路径组合路由流量。网络服务质量(QoS)是选择路由时的一个重要考虑因素。如果某条链路上在某一阶段具有比其容量更多的流量，则它就被称为拥塞的。拥塞链路导致服务质量恶化。因此，网络操作者努力仔细配置他们的流量的路由选择，视图避免拥塞。也考虑到了有关QoS的其他考虑因素。它们包括路径延迟(即流量从源节点行进到目的地节点所需的时间长度)以及其他QoS要求(例如抖动)。在下文中，拥塞被用于说明QoS要求，这并不丧失一般性，并且仅是作为各种QoS要求的一个示例。

通过上述路由选择协议来完成网络路由选择。通信网络1可连接到其他网络10。

图2示出了其中可实现本发明的网络和网络管理系统60之间的关系。网络管理系统60执行用于网络50的网络管理功能。网络管理系统使用例如简单网络管理协议(SNMP)这样的网络管理协议与网络通信。网络管理系统60包括处理器62和存储器64，并且可包括可购买到的服务器计算机。执行数据流量计算的计算机程序被存储在存储器64中，并且可被处理器62执行。

第一实施例

下面将描述本发明的一个实施例。在该实施例中，使用IGP来操作网络，确定辅助迁移到MPLS-TE协议的流量路径，使得实现对网络的整体性能的影响很小。一般地，如果在给定的源和目的地节点对之间存在多条相等的最短路径，IGP协议可能以不同的方式处理这种情况。某些IGP协议实现所谓的等成本多路径(ECMP)扩展。这是负载均衡策略的一个示例。利用这些协议，当存在多条最短路径(它们都具有相同的量度和)时，节点(实际上或有可能)将流量划分到这多条路径上的各条外出链路上。

此外，存在各种附加机制来扩展IGP的基本最短路径路由选择方法，例如多路由选择区域(例如OSPF区域、IS-IS级别)、传入路由过滤或静态路由。但是，在所有情形下，对于给定的源目的地对来说，只要给定足够的配置信息，就能确定流量将使用哪些通过网络的路径，以及端到端流量的那个部分将经过每条链路。

此外，对于MPLS-TE协议来说，可能有不同的实现方式。例如，可以以不同的方式处理负载共享。如果有几条路径可用于将数据传送到某个目的地，则根据实现路径时涉及的网络硬件和软件，可以以不同的方式处理这一情况。例如，负载共享的实现方式可以依赖于源节点处的硬件和/或存在于源节点处的操作软件。

下面给出一个示例。例如，供应商A制造的运行某个版本的操作软件的节点可以允许将流量平均划分到几条路径上，并且在给定的源和目的地对之间仅允许最多16条路径。但是，网络可使用少于最大路径数的路径。

或者，例如，供应商B制造的运行不同的操作软件的节点可以允许每条路径被指派所谓的“负载共享”参数，该参数确定哪部分流量将使用该路径。此外，例如，协议可被实现为：根据负载共享参数的流量划分可以是不相等的，只要所有流量都被分配给某些路径，并且每条路径被分配以1/16的倍数的流量部分，在给定的源目的地对之间仅可使用最多8个隧道。同样，可以使用少于最大路径数的路径。

总之，在MPLS-TE硬件和软件中存在限制，其限制了源和目的地节点对之间可能有何种MPLS-TE路径组合。

现在参考图3。为了确定可在MPLS-TE路由选择协议中使用的流量路径，收集网络拓扑数据(步骤101)和IGP路由配置数据(步骤102)。在步骤103，选择将针对其确定流量路径的一个源-目的地节点对集合。这个源-目的地节点对集合可以是通信网络中所有这种对的一个子集。

步骤101、102和103中获得的数据现在可被用来为选出的源-目的地节点对中的每一对建立IGP路由选择数据模型。IGP路由选择模型为每一对确定用于在IGP路由选择中从源节点传送数据到目的地节点的一路径集合，以及每条路径上传送的该对之间的流量部分。在步骤105，指定MPLS-TE硬件和软件限制，因为这些限制约束了对要被确定的流量路径的确定。

使用用于每个源目的地对的IGP模型，并考虑到MPLS-TE硬件和软件限制，在步骤106和107，为特定的源目的地对确定一个MPLS-TE路径集合。这些路径被确定为在考虑到MPLS-TE协议和MPLS-TE实现所导致的约束的同时，尽可能地接近该特定节点对的IGP路径。

现在参考图4，其提供了简化示例以说明上述实施例。

图4示出了由节点A到H组成的简化网络，其中每条链路都具有相同的链路量度。现在考虑源节点A和目的地节点D之间的流量流。从图4可以看出，在节点A和D之间存在几条最短路径，即5条不同路径A→B→C→D、A→B→F→D、A→E→F→D、A→E→H→D和A→G→H→D。如果现在使用ECMP负载均衡，则节点A将目的地为节点D的流量平均划分到链路A→B、A→E和A→G上。因此，从节点A到节点D的流量的1/3经过这些链路中的每一条。类似地，流在后续节点和其他节点(例如节点F)处被进一步划分，流量流在最终在目的地节点D处完全合并回来之前会被合并。

下面列出了从使用ECMP负载共享的IGP确定出的通信网络的所有链路之间的流量的量：

A→B：1/3

A→E：1/3

A→G：1/3

B→C：1/6

B→F：1/6

E→F：1/6

E→H：1/6

G→H：1/3

C→D：1/6

F→D：1/3

H→D：1/2

现在考虑MPLS-TE限制要求从节点A到节点D的每条路径运送的流量部分都是1/16的倍数。

如果现在选择源-目的地节点对A-D，则使用图4A所示的IGP模型，并且考虑上述MPLS-TE限制，节点A和D之间的流量路径被确定为尽可能近似地“模仿”IGP路径和这些路径的有关部分，如图4A所示。

对这个问题的解包括具有以下流量部分的同一个5条路径的集合A→B→C→D、A→B→F→D、A→E→F→D、A→E→H→D和A→G→H→D：

A→B→C→D：3/16

A→B→F→D：2/16

A→E→F→D：3/16

A→E→H→D：3/16

A→G→H→D：5/16

图4B示出了这一解。

注意，每条链路上放置的总的流量部分尽可能地近似上述IGP模型。例如，在链路H→D上，在两种情形下都有1/2的流量流过该链路。另一方面，在链路F→D上，不可能严格地匹配IGP部分。使得流量流最接近IGP模型的流量路径使得该链路上的流量流是总流量的5/16。这很接近在IGP模型中在该链路上传送的1/3的流量。

一般地，对于上面参考图3描述的实施例来说，下面的量将被用作为输入，以计算考虑了MPLS-TE约束的“模仿”或“仿效”通过使用IGP而得到的路径的路径。

输入：

·对于网络中的每个节点来说，对该节点的MPLS-TE路径约束

·源-目的地对集合

·对于每个源-目的地对

οIGP协议用来在该对之间路由流量的所有路径的集合

ο对于网络中的每条链路，通过该链路被路由的该对之间的流量部分

输出：

·对于每个源-目的地对

οMPLS-TE路径集合，IGP路径的子集

ο对于每条MPLS-TE路径，应当通过该路径的流量部分使得

ο网络硬件和软件限制所隐含的MPLS-TE路径约束被路径设置选择和路径流量部分选择满足

ο在使用MPLS-TE路由选择使得每条链路上的端到端流量的部分尽可能地接近使用IGP路由选择时每条链路上的部分这个意义上来说，MPLS-TE路由选择与IGP路由选择尽可能地接近。

考虑问题分解

一般地，上述问题通常可对于每个源目的地对独立解决。但是，对问题的分离处理可能引入针对特定链路或路径的系统性偏差。

注意，在上面参考图4A和4B描述的示例中，链路A→E在“MPLS-TE情形”下接收流量的6/16(即图4B所示的确定)，而在IGP模型中链路接收流量的1/3。因此，相同的链路在MPLS-TE情形下运送的流量比在IGP模型中略多。另一方面，链路A→B在MPLS-TE情形下运送的流量比IGP模型中略少(分别是5/16和1/3)。由于节点A和D之间的隧道上的MPLS-TE限制，这样的差别是不可避免的。但是，如果这种倾向于将流量放置在链路A→E上而非A→B上的偏差在为很多需求产生的MPLS-TE隧道上是系统性的，则差错将会加倍，因此路由选择将变得不那么像IGP路由选择。

通过在同样接近IGP路由选择的解(这样的解通常有若干个)之间随机地进行选择，可以防止这种系统性偏差。以此方式，在考虑几个源目的地对时，由于MPLS-TE限制造成的差别至少部分被消除。

数学公式

在下文中，为上述实施例给出数学公式。

考虑到上述问题，在下面构造的的数学模型中，考虑了单个源-目的地对(s，t)，为该对计算模仿IGP路径的路径。

下面的模型描述了两个特定MPLS-TE限制：对允许的负载部分的约束和对特定的源-目的地节点对之间的最大隧道数的约束。应当理解，这些约束仅用于例示该数学模型，也可以考虑其他限制。

常数

L是所有链路的集合。字母i将覆盖各条链路。

P是s和t之间的在IGP路由选择中的所有最短路径的集合。字母p将覆盖各条路径。

0/1常数z_ip指示链路i是否是路径p中的链路之一。

有理常数l_i(0≤l_i≤1)指示s和t之间的在IGP路由选择中经过的链路i的流量部分。

F_s是有理常数的恒定有限非空集合{f₁，f₂，...}：开始于节点s的MPLS-TE路径的允许的流量部分。0必须是F_s的成员。对于F_s中的每个f，0≤f≤1。

M_s是一个恒定正整数：能够将流量从源节点s运送到目的地节点t的最大MPLS-TE路径数。

变量

0/1变量x_p指示路径p是否是MPLS-TE路径之一。

变量b_p覆盖集合F_s：在MPLS-TE路由选择中被指定给的路径p的流量部分。

约束

对于任意路径p来说，当且仅当其具有非零的流量部分时才被用作为MPLS-TE路径。

(

p∈P)x_p＝1b_p≠0              (C1)

节点s处的最大路径限制必须被虑及

$\underset{p\∈P}{\mathrm{\Σ}}{x}_p\≤M_s---\left(C2\right)$

所有MPLS-TE路径上的流量部分的和必须是1，即这些路径必须运送所有流量。

$\underset{p\∈P}{\mathrm{\Σ}}{b}_p=1---\left(C3\right)$

优化函数

优化函数由下式给出：

$\underset{i\∈L}{\mathrm{\Σ}}|b_p{z}_{\mathrm{ip}}-l_i|$ (可选)

即在IGP路由选择中的链路上的s和t之间的流量部分与相同链路上的部分之间的差的绝对值在所有链路上的和的最小值。

注意，可以使用其他的优化函数。一般地，优化函数将乘积b_pz_ip(MPLS-TE流量部分)与l_i(IGP流量部分)联系起来。

搜索算法

在下文中提供了所谓的“生成和测试”搜索算法，其输出对该问题的最优解。注意，该算法通过随机打破上述联结(tie)来避免系统性链路/路径偏差。

1.解：＝

2.最佳成本：＝∞

3.生成笛卡尔积F_s ^|P|的所有成员元组

4.对于F_s ^|P|的每个成员b

a.对于b的每个元组元素b_p，

i.如果b_p大于0，则将x_p设置为1

ii.否则将x_p设置为0

b.如果约束(C2)和(C3)对于b和(可选地)对于b≤最佳成本成立

i.如果b＜最佳成本，则解：＝{b}，否则解：＝解∪{b}

ii.最佳成本：＝b

5.如果解非空，则返回解的随机成员。

注意，上述算法涉及单个源目的地对。通常，考虑网络中的多个源目的地对。在此情形下，单个计算机可为所有对执行算法。或者，计算可被分布在若干个计算机或节点上。或者，对于如上参考图2描述实现来说，计算可在图1所示的通信网络的一个或多个节点2中执行，或在连接到网络的任何其他计算机中执行。

上述实施例例如可被实现为网络中的每个节点都负责所有对的一个子集，以使得所有对都被覆盖。例如，某个节点可以计算以它为源的所有对。下面将描述的第五实施例涉及分布式实现的具体方面。

第二实施例

上述方法例如可被用来临时将网络流量的一部分从IGP路由选择协议移动到MPLS-TE路由选择协议，以收集准确的流量流数据。如上所述，MPLS-TE协议提供了对流量流的准确测量。

参考图5说明这个过程。图3的步骤101到107与图5相同，因此被标记以相同的标号。

在步骤103，网络操作者选择他想要测量其流量流的某个源-目的地节点对。在步骤106和107，在考虑到早先参考图3描述的MPLS-TE约束的情况下，从IGP模型计算最接近原始网络中使用的IGP路径的MPLS-TE路径。

在步骤108，计算得到的MPLS-TE路径被安装在网络上，并通过对网络的一部分(即在步骤103选择的源-目的地节点对)使用MPLS-TE路由选择协议来操作网络。因此，在步骤109，网络操作者接收对于网络的选定部分的准确的端到端流量测量结果。

虽然利用IGP路由选择协议进行操作的网络的路径可能与用于MPLS-TE路由选择的路径略有不同，但是MPLS-TE路由选择将具有与IGP路由选择非常类似的性质，具体而言，MPLS-TE路由选择的引入仅会轻微地影响所得到的链路负载。

如果在端到端流量数据已被收集后不再需要MPLS-TE隧道，则它们可被移除，通过返回IGP路由选择来操作网络。

第三实施例

如果网络操作者例如因为考虑到MPLS-TE协议提供比IGP更好的可管理性和灵活性而希望永久地用MPLS-TE技术代替IGP协议，则也可使用上述方法。

在此情形下，网络操作者将上面参考图3和5描述的迁移处理应用于所有源-目的地对，并以此方式收集要应用MPLS-TE的每个源-目的地对的流量数据。利用这些流量数据，网络操作者可根据获得的流量流测量结果来设置MPLS-TE路径的资源保留设置协议(RSVP)带宽，以便确保在迁移到新路由选择协议后通信网络的平稳运行。

以此方式，从利用IGP操作的网络迁移到使用MPLS-TE协议操作的网络的“风险”被减小了，因为操作者知道MPLS网络中的流量在与先前使用的路径非常类似的路径中被路由。因此，如果在IGP路由选择中不存在拥塞，则在模仿IGP的MPLS-TE路由选择中也不存在拥塞。

第四实施例

网络操作者可能希望将一些网络流量从IGP路由选择迁移为MPLS-TE路由选择，以在网络故障情形下提供例如副路径这样的备份设施。这样的备份设施例如是由MPLS网络以所谓的快速重路由(FRR)设施旁路隧道的形式提供的。这些机制提供了具有快速失效切换(failover)时间的备份设施，并且可形成带宽保护机制的一部分。

在此情形下，网络操作者将一般的迁移处理应用到所有源-目的地对，并收集流量数据来确定每条链路上的链路负载。在下面的步骤中，网络操作者向每条链路指派主带宽。

每条链路的主带宽被指派为只要故障发生时的链路负载低于指派量，就使得在故障时将没有拥塞。要被指派的带宽是在测量出的链路负载的基础上计算的。例如，网络操作者可选择在一段给定时间上观察到的最大链路负载作为对每条链路指派的主带宽。网络操作者还指派副或备份带宽，其指定了在网络故障情形下，链路可运送的除了主带宽以外的流量的量。

副带宽被指定为使得不在链路上造成不可接受的拥塞。例如，网络操作者可选择链路容量的某个百分比减去主带宽作为副带宽。因此，副隧道在没有关于端到端流量的大小的知识的情况下被计算来确保没有拥塞。

注意，副隧道可能不使用FRR负载均衡特征。

然后，副隧道可被安装在网络中。

第五实施例

网络中的节点可以创建和维护模仿IGP路由选择的MPLS-TE路径。这是以以下方式进行的。节点(“头”节点)被指示创建从其自身到指定的目的地节点的一条或多条MPLS-TE路径的集合。该请求的参数之一指示这个MPLS-TE路径的集合的路由选择应当模仿上述IGP路由选择，如上所述。该参数设置是对使用利用受约束最短路径优先(CSPF)方法获得的路径或使用显式配置的路径的一种替换。于是，头节点使用例如上述的方法来计算这些路径。它可使用它自己的处理器和存储器执行该计算。或者，它可请求另一相连的计算机执行该计算。例如通过使用RSVP/CR-LDP用信令通知其他节点而在网络上建立路径。此外，头节点配置其自身的负载均衡参数，以与IGP模仿计算所建议的共享配置相匹配。然后，只要在拓扑中(包括IGP参数)有改变，头节点就更新模仿路径的集合和负载均衡参数。每当改变发生时，与原始请求相关联的路径的集合和这些路径的负载均衡配置在一起被维护。在拓扑或IGP量度改变时，IGP模仿计算可以建议完全不同的模仿路径集合来代替原始请求的那些路径。路径集合可以是不同的，可能有更多或更少的路径，并且路径的负载均衡配置可以是不同的。

已经建议了一些特征，用于自动创建和维护给定集合中所有节点之间的路径的全网状网络(mesh)或团集(clique)的创建和维护。在全网状网络中，在集合中的任意两个节点之间的每个方向上至少存在一条路径。这种情况的优点是当新节点被添加和移除时，可以很方便地管理大量路径。在MPLS-TE的上下文中，“自动网状网络(automesh)”是这样的特征。

自动网状网络特征允许网络操作者定义“网状网络群组”。每个网状网络群组是一个节点集合。在本发明中，在网状网络群组中的任意结点对之间总是存在至少两条MPLS-TE路径，每条方向上有一条。与网状网络群组有关的所有路径的集合是“网状网络群组路径”。

自动网状网络特征的操作如下所述。操作者向每个节点指示它属于一个网状网络群组。然后，节点利用分布式协议来发现这些网状网络群组的其他成员。然后，节点管理开始于其自身并伸向网状网络群组的其他成员的网状网络群组路径的建立。如果新节点加入网状网络群组，则第一节点将建立伸向新节点的新路径集合。第一节点管理该路径集合，直到它或新节点离开网状网络群组，此时它管理路径集合的钝化(deactivation)。

与网状网络群组相关联的是在建立任何网状网络群组路径时应当被应用的路径配置参数的集合。

MPLS-TE和自动网状网络的当前设计仅允许在任意两个网状网络群组成员节点之间的每个方向上有一条MPLS-TE隧道和一条MPLS-TE路径。

为了实现对IGP的模仿，本实施例概括了MPLS-TE和自动网状网络特征中的一种或二者的设计，以允许负载均衡。这是通过允许每个网状网络群组对之间的多个负载均衡MPLS-TE隧道或通过允许每个隧道的多个负载均衡MPLS-TE路径或通过某种组合来实现的。

本实施例向网状网络群组的路径集合配置参数添加了一个参数。本实施例指定了一个新参数：对路径集合将以模仿IGP路由选择而非使用CSPF或显式路由选择的方式被路由的指示。该参数可以是每个节点的配置的一部分，因此它在建立网状网络群组路径集合时总是使用IGP模仿。

或者，该参数可以通过建立网状网络群组的协议被传递；在此情形下，加入群组的节点指示利用该节点作为目的地而建立的网状网络群组路径应使用IGP模仿。

如果操作者改变指定是否使用IGP模仿来路由路径集合的配置设置，并且改变前的设置指示路径集合应当根据IGP模仿被路由，而改变后的设置指示另一路由类型(例如CSPF或显式)，而且IGP模仿路径之一与新设置一致，则仅不一致的路径应在网络上被钝化，以确保平稳过渡。

所得到的通信网络使用MPLS-TE被路由，但是路由与IGP路由选择紧密匹配，并且没有与MPLS-TE相关联的管理开销。

为了避免在确定流量路径时的系统性偏差，可以使用文档化的伪随机方法来选择“最优”解，从而外部工具可模拟节点选择。

将会有时滞参数，从而在任何拓扑改变后路由不会被立即调整。在不同的节点上设置不同的时滞将确保不论何时拓扑改变都能从旧路由平稳过渡到新路由。

对于网络操作者来说，分布式实现的好处是提高了简便性和可靠性。

第六实施例

经常出现这样的情况，即很少数量的源-目的地对贡献了所有流量的大部分。网络操作者可能希望通过使用仿效IGP路由选择的路由仅将那些源-目的地对转换为MPLS-TE来从这种情况中获益。或者或此外，网络操作者可仅转换那些根据IGP路由选择将流量放置在最拥塞的链路上的对。

在转换完选定的(高流量或拥塞)源-目的地节点对，如上所述地测量流量流并确认最拥塞链路所运送的流量中的大部分是在已有的MPLS-TE路径内运送的之后，操作者可例如通过选择“任意”最短路径来转换运送较小流量流的源-目的地对，而无须试图仿效IGP负载均衡，因为网络操作者知道这些流要么很小，要么不使用最拥塞的链路。

选择“大流”的初始集合而无需网络操作者知道流量矩阵的一种示例性方法是：操作者使用流量流分析和IGP路由模拟。基于链路负载测量，网络操作者选择那些被流量流分析确定为不大于某个预定阈值的流量流。基于IGP路由模仿，网络操作者选择它们中通过最拥塞链路被路由的那些对。

虽然网络操作者往往把它们的节点划分为源和目的地节点以及不发起流量的中间点，但是网络操作者也可以选择让节点执行这两种功能。在此情形下，针对这种两用源节点和目的地节点之间的MPLS-TE路径获得的流量流图可包括去往相同目的地并在途中经过该节点的尚未由MPLS-TE路径运送的任何流量。

在此情形下，希望仅使用MPLS-TE来操作他们的部分网络的操作者需要注意确保在那些节点处仅发起由MPLS-TE路径运送的流量。可以多种方式实现这一点。例如，操作者可通过使用静态路由或通过创建额外的MPLS-TE路径(这些MPLS-TE路径确保来自不同源的流在分离的MPLS-TE路径上被传送)来强迫流避开已有隧道。

虽然在上述实施例中已描述了最优选择算法，但是应当理解，可以使用所谓的启发式算法，该算法可能不返回最优解。

虽然在上述实施例中已描述了“生成和测试”方法，但是应当理解，也可使用其他搜索算法或算法工程技术，例如约束编程、数学编程、操作研究、人工智能。

虽然在上述实施例中已描述了从IGP网络到MPLS-TE网络的迁移，但是应当理解，本方法还可用于在其他路由选择协议之间迁移网络。

虽然在上述实施例中已将自动网状网络特征扩展到允许IGP模仿，但是应当理解，管理通信网络上的路径创建的其他特征也可被类似地扩展。

应当理解，上述实施例仅是优选实施例。即，在不脱离由所附权利要求所定义的本发明的范围的情况下可省略、修改或用等同物替换多个特征。

Claims (21)

1.一种确定通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括

从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得所述第二路径集合上的流量负载仿效所述第一路径集合上的流量负载，

其中，所述第一路径集合与使用第一路由选择协议有关，并且所述第二路径集合被确定为与不同于所述第一路由选择协议的第二路由选择协议一起使用。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一路径集合被包括在所述源-目的地节点对的与第一路由选择协议有关的路由选择和负载模型中。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述路由选择和负载模型考虑了网络拓扑，通过使用第一路由选择协议得到的路由配置和/或对源-目的地节点对的选择。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述第二路径集合被确定为使得使用第二路由选择协议的路由选择与使用第一路由选择协议的路由选择类似。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述约束集合与所述第二路径集合有关。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述约束得自于与所述第二路径集合有关的网络节点限制和/或路由选择协议约束。

7.如权利要求3所述的方法，其中所述第一路由选择协议包括内部网关协议。

8.如权利要求3所述的方法，其中所述第一和/或第二路由选择协议应用负载均衡。

9.如权利要求3所述的方法，其中所述第一路由选择协议包括等成本多路径扩展。

10.如权利要求4所述的方法，其中所述第二路由选择协议数据在预定路径上被路由。

11.如权利要求4所述的方法，其中所述第二路由选择协议包括多协议标签交换流量工程协议。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述约束包括每个源-目的地节点对之间的最大路径数。

13.如权利要求1所述的方法，其中搜索技术被用来确定所述第二路径集合。

14.如权利要求1所述的方法，其中下列搜索技术之一被用来确定所述第二路径集合：“生成和测试”搜索算法、约束编程或数学编程。

15.如权利要求13所述的方法，其中最优搜索算法被使用。

16.如前面权利要求13所述的方法，其中启发性搜索算法被使用。

17.如权利要求1所述的方法，其中每个源-目的地节点对被独立对待。

18.一种计算通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的方法，包括

从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得

i)所述第二路径集合类似于所述第一路径集合；并且

ii)所述第二路径集合的流量负载类似于所述第一路径集合的流量负载，

其中，所述第一路径集合与使用第一路由选择协议有关，并且所述第二路径集合被确定为与不同于所述第一路由选择协议的第二路由选择协议一起使用。

19.一种操作通信网络的方法，包括将至少一些网络流量从第一路由选择协议切换到第二路由选择协议，其中所述方法包括根据权利要求1到18中任意一个来计算流量路径的方法。

20.如权利要求19所述的方法，其中使用副隧道来保护所述流量中的至少一些。

21.一种确定通信网络中的一个或多个源-目的地节点对之间的流量路径的设备，包括

用于从所述源-目的地节点对之间的第一路径集合出发，在考虑一个约束集合的同时确定所述源-目的地节点对之间的第二路径集合，以使得所述第二路径集合上的流量负载仿效所述第一路径集合上的流量负载的装置，

其中，所述第一路径集合与使用第一路由选择协议有关，并且所述第二路径集合被确定为与不同于所述第一路由选择协议的第二路由选择协议一起使用。

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