JP2019122040A - Network source reuse and routing mechanism defining multi-source by software - Google Patents

Network source reuse and routing mechanism defining multi-source by software Download PDF

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JP2019122040A JP2018243735A JP2018243735A JP2019122040A JP 2019122040 A JP2019122040 A JP 2019122040A JP 2018243735 A JP2018243735 A JP 2018243735A JP 2018243735 A JP2018243735 A JP 2018243735A JP 2019122040 A JP2019122040 A JP 2019122040A
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李進
Jin Li
唐潤華
Runhua Tang
王宇
Yu Wang
楊▲ざう▼
Zhao Yang
彭凌西
Lingxi Peng
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Abstract

To disclose network source reuse and a routing mechanism which defines a multi-source by software.SOLUTION: A composite network source model which can be quantified or superimposed is constructed, contribution to a decrease in time delay by the source is made to be a conversion metric of a source of a different type, influences on the time delay by cache and link are quantified respectively, quantification with respect to the cache and link is reused and are integrally expressed, and a composite source of a link between two nodes, a composite source of a route, and a composite source of a region are included. The composite source is a metric, a "dummy node" with the composite source is added on a network, the routing protocol is invited to discover a change of a network topology, and a new routing discovery step is performed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はクラウドコンピューティングデータセンタネットワーク技術分野に関し、特にネットワークソースリユース及びソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムに関する。   The present invention relates to the field of cloud computing data center network technology, and more particularly to network source reuse and routing mechanism for defining multi-source by software.

データセンタネットワーク(Data Center Network,DCN)はクラウドコンピューティングインフラにおいて重要な一席を占めしている。研究によると、ネットワークノードのキャッシュ配置によってはデータが経路をアクセスする平均長さを減少するまたデータホットを避けることができ、ネットワークのスループット率を高める。キャッシュが一種の新しいネットワークソースになった後、DCNネットワーク環境にはリンクと、キャッシュ等の多ネットワークソースの並存という特徴が現れてくる。このため、本発明は一種のデータセンタネットワークにおけるマルチソースリユースのモデルを提示し、また配置を行う。本発明において、ネットワークソース(リンク、キャッシュ)が伝送性能パラメータ(時間遅延)に影響を与える共同特性を発見することによって、それらを定量化可能、重畳可能なコンポジットネットワークソースモデル(コンポジットソースと略称する)に説明し、それをルーティング/伝送とネットワークソースとが深く整合する性能比較メトリックとする;またモデルの顆粒を調整可能にさせ、マルチソース使用率を高めるソース割振りメトリックとする。 Data Center Network (DCN) is an important part of cloud computing infrastructure. Studies have shown that some cache placement of network nodes can reduce the average length of data accessing paths and also avoid data hot, increasing network throughput rates. After the cache has become a kind of new network source, the DCN network environment is characterized by the coexistence of links and multiple network sources such as cache. To this end, the present invention presents and deploys a model of multi-source reuse in a kind of data center network. In the present invention, by discovering joint characteristics that network sources (links, caches) affect transmission performance parameters (time delay), they can be quantified, and a superimposable composite network source model (abbreviated as composite source) A performance comparison metric with deep matching between routing / transmission and network sources; and a source allocation metric that makes the granules of the model tunable and increases multi-source utilization.

本発明において、ノードが記憶また転送したのは全てネットワーク符号化ブロックCM(Coded Message)であり、マルチソーストランスファの考えは、ユーザが複数のデータソース(オリジナルコンテンツサーバまたは中間ノード)から、複数の経路を経由して、一定数量の線形独立なCMを収集すれば、復号を実現し、データトランスファジョブを完了することができる。その中に、リンクとキャッシュとはそれぞれデータ伝送ジョブにおける送信時間遅延と伝播時間遅延に影響を与えており、両者の影響程度はいずれも定量化されることができる。 In the present invention, all nodes stored and transferred are network coded blocks CM (Coded Message), and the idea of multi-source transfer is that a user can generate multiple data from multiple data sources (original content server or intermediate nodes). By collecting a fixed number of linearly independent CMs via a path, decryption can be realized and data transfer jobs can be completed. Among them, the link and the cache respectively affect the transmission time delay and the propagation time delay in the data transmission job, and the degree of both effects can be quantified.

中国特許出願公開第103685347号明細書Chinese Patent Application Publication No. 103685347

本発明の目的は現有技術中の欠点と不足を克服し、ネットワークソースリユースを提供し、ソースによっての時間遅延の減少に対する寄与度を異なったタイプのソースの換算メトリックとし、すなわまずはちキャッシュとリンクによっての時間遅延に対する影響をそれぞれ定量化して表現し、それからキャッシュとリンクに対して定量化のリユースを行う。   The purpose of the present invention is to overcome the shortcomings and deficiencies in the current technology, to provide network source reuse, to make contribution to reduction of time delay by source into different types of source conversion metric, ie cache and so on. We quantify and express the influence on time delay by link, and then reuse quantification for cache and link.

本発明のもう一つの目的はソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムを提供する。 Another object of the present invention is to provide a routing mechanism that defines multiple sources by software.

上記の目的を実現するため、本発明は下記の技術プランを採用する:   In order to achieve the above objective, the present invention adopts the following technical plan:

ネットワークソースリユースは、S11〜S13を含む: Network Source Reuse includes S11-S13:

前記S11は、ユーザがコンテンツoを取得したいと仮定し、ユーザがノードsに位置し、その上流がノードiであり、一つのリンクによっての時間遅延の減少に対する寄与度を物理的距離と、帯域幅との関数として表現し、この上で更にリンクと時間遅延とのマッピングを定量化し; In S11, assuming that the user wants to acquire the content o, the user is located at the node s, the upstream is the node i, and the contribution to the reduction of the time delay by one link is the physical distance and the bandwidth Expressed as a function of width, further quantifying the mapping between link and time delay further on this;

前記S12は、一つのノードキャッシュによっての時間遅延の減少に対する寄与度を関数として表現し、更にキャッシュと時間遅延とのマッピングを定量化し表現する; The S12 expresses the degree of contribution to the reduction of time delay by one node cache as a function, and further quantifies and expresses the mapping between cache and time delay;

前記S13は、前記S11と前記S12に基づいてリンクと、キャッシュと時間遅延のマッピングの定量値を得た後、それらを、二つのノードの間の一つのリンクのコンポジットソースと、複数のリンクを含む一つの経路のコンポジットソースと、複数の経路を含む一つの領域のコンポジットソースとを含む三つのタイプのコンポジットソースに統一的に表現する。 After obtaining the quantitative values of the link, cache and time delay mapping based on the S11 and the S12, the S13 obtains them as a composite source of one link between two nodes and a plurality of links. A unified representation is made on three types of composite sources, including a composite source of one path including, and a composite source of one area including multiple paths.

優先的な技術プラントして、前記S11において、前記リンクと時間遅延とのマッピングを定量化することについて、具体的には以下のように表す: In terms of the prior art plant and quantifying the mapping between the link and the time delay in S11, it is specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、Bはノードsからその上流のノードiまでのリンクの帯域幅であり、dはノードsからその上流のノードiまでの距離であり、α1とα2はそれぞれ帯域幅と距離の重みパラメータであり、且つ

Figure 2019122040
である。 In which B is the bandwidth of the link from node s to its upstream node i, d is the distance from node s to its upstream node i, and α 1 and α 2 are the bandwidth and distance respectively Weight parameters of the
Figure 2019122040
It is.

優先的な技術プラントして、前記S12において、キャッシュと時間遅延とのマッピングを定量化することについて、具体的には以下のように表す: Specifically, in the above-described S12, quantifying the mapping between cache and time delay as a priority technology plant will be expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、Mi (o)はノードiにおけるコンテンツoを記憶したCMの数量であり、E(o)はコンテンツoの復号に必要なCMの数量であり、前記CM(Coded Message)はノードが記憶また転送するネットワーク符号化ブロックである。 Among them, M i (o) is the quantity of CM storing the content o at node i, E (o) is the quantity of CM necessary for decoding the content o, and said CM (Coded Message) is a node Is a network coding block that stores and forwards.

優先的な技術プラントして、S13において、一つのリンクと、一つの経路と一つの領域といった三種類のネットワークの基本構成ユニットはいずれもコンポジットソースのメトリックを備えており、ネットワークの範囲により、タイプごとにコンポジットソースのサイズを重畳し、顆粒を調整する;具体的な工程は以下のように: As a priority technology plant, in S13, basic configuration units of three types of networks such as one link and one route and one area are all provided with metrics of composite source, and depending on the range of the network, type Superimpose the size of the composite source for each and adjust the granules; the specific steps are as follows:

ノードsからその上流のノードiまでの間の一つのリンクのコンポジットソース、すなわちノードiのコンポジットソースは、具体的には下記のように表す: The composite source of one link from node s to its upstream node i, ie the composite source of node i, is specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、αとβはそれぞれリンクと、キャッシュと時間遅延のマッピングが占める重みパラメータを表す; In which α and β represent the weight parameters occupied by the link and the mapping of cache and time delay respectively;

経路jがkつのリンクを含む場合、前記経路のコンポジットソースはkつのリンクのコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す: If path j contains k links, then the composite source of said path is a superposition of the composite sources of k links, which is specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

領域area内のwつの経路によってマルチソース伝送を行う時、前記領域のコンポジットソースはwつの経路のコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す: When performing multi-source transmission through w paths in the area area, the composite source of the area is a superposition of w path composite sources, and specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

ソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムは、具体的にはS21〜S24を含む: The routing mechanism that defines multi-source by software specifically includes S21 to S24:

前記S21は、SDNアーキテクチャに基づいたデータセンタにおいて、グローバルネットワークビューを有するSDNコントロールプレーンがコンポジットソース状態とユーザニーズを感知し、トラヒックの分布を分析することによって、アイドル経路を発見し、トラヒック最適化目標を決定する;前記SDNとはSoftware Defined Networkであり、ソフトウェアディフィンドネットワークである; In S21, in the data center based on the SDN architecture, an SDN control plane having a global network view detects composite source status and user needs, and analyzes the traffic distribution to discover idle routes and optimize traffic. Determine the goals; said SDN is a Software Defined Network and a Software Defined Network;

前記S22は、前記S21に基づいてトラヒック最適化目標を決定し、SDNコントロールプレーンが最適化理論により「ダミーノード」を展開する最適案を制定し、展開数量と展開場所を含む;前記「ダミーノード」とは実際ネットワークでは存在しておらず、ロジックに偽って添加したノードである;「ダミーノード」の展開方法はネットワークにルーティングプロトコルの状態通報を放送し、該通報には「ダミーノード」を通じて他ノードまで達する情報が含まれ、これにより「ダミーノード」を偽って添加するプロセスを完了する; The step S22 determines a traffic optimization target based on the step S21, and the SDN control plane establishes an optimum plan for deploying the "dummy node" according to the optimization theory, and includes the deployment quantity and the deployment location; "Is not actually present in the network, but is a node that is falsely added to the logic;" Dummy node "deployment method broadcasts a status report of the routing protocol to the network, and the report through the" dummy node " Includes information reaching other nodes, which completes the process of falsely adding "dummy nodes";

前記S23は、ダイナミックルーティングプロトコルがネットワークトポロジの変化を発見した後、ルーティング発見過程を再起動する; S23 restarts the routing discovery process after the dynamic routing protocol discovers a change in network topology;

前記S24は、データ通報を新発見したルーティングにより伝送する。 At S24, the data report is transmitted by the newly discovered routing.

優先的な技術プランとして、前記S22の具体的な工程はS221〜S223を含む: As a preferential technical plan, the specific process of S22 includes S221 to S223:

前記S221は、負荷バランスをトラヒック最適化目標とし、ネットワークトポロジにおいて適切な場所にwつのコンポジットソース付きの「ダミーノード」を添加する案を見出すことによって、ネットワークトポロジを「変え」、仮に「ダミーノード」iのコンポジットソースがCost(o)iであり、コンポジットソースCost(o)iをダイナミックルーティングプロトコルによって要求されるコストメトリック

Figure 2019122040
に転換し、
Figure 2019122040
である; The above-mentioned S221 "changes" the network topology by finding load balance as a traffic optimization target and finding a proposal to add "dummy nodes" with w composite sources in appropriate places in the network topology, for example, "dummy nodes". 'I's composite source is Cost (o) i and the composite source Cost (o) i is the cost metric required by the dynamic routing protocol
Figure 2019122040
Switch to
Figure 2019122040
Is;

前記S222は、前記S221に記載の前記「ダミーノード」の案の具体的なプロセスは以下のような多目標最適化問題に転換する: The step S222 converts the specific process of the "dummy node" proposal described in the step S221 into a multi-target optimization problem as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、一つのネットワークG=(V,E,C)を仮定する;Eがリンクコレクションであり、E={e1…em}であり、emでmつ目のリンクを表す;Cが新しく添加された「ダミーノード」コレクションであり、C={c1…cw}であり、cwでwつ目の新しく添加された「ダミーノード」を表す;Vが全てのノードのコレクションであり、V={v1…vn}であり、vnでnつ目のノードを表す;LoadGでネットワーク全体のリンクトラヒックのジニ係数を表し、

Figure 2019122040
と定義し、θuでuつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、θvでvつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、
Figure 2019122040
がリンクトラヒックの平均値である; Therein, one of the network G = assumed (V, E, C) a; E is linked collection is E = {e 1 ... e m }, representing the m nd link e m; C is a newly added “dummy node” collection, C = {c 1 ... C w }, c w represents a w newly added “dummy node”; V is for all nodes A collection, V = {v 1 ... V n }, and v n represents the n-th node; Load G represents the Gini coefficient of link traffic throughout the network,
Figure 2019122040
Define the traffic load of the u-th link by θ u and the traffic load of the v-th link by θ v ,
Figure 2019122040
Is the average value of link traffic;

前記多目標最適化問題は下記のように制約されている: The multi-target optimization problem is constrained as follows:

[1].

Figure 2019122040
であり、各リンクのトラヒック負荷が第一閾値θより小さく、クオリティオブサービスQoSを実現する;
[2] .
Figure 2019122040
であり、各経路における各ノードのコストの総和が第二閾値Dより小さく、経路選択のクオリティを保証する; [1].
Figure 2019122040
And the traffic load of each link is smaller than the first threshold θ to realize quality of service QoS;
[2].
Figure 2019122040
And the sum of the costs of each node in each path is smaller than a second threshold D to guarantee the quality of path selection;

その中に、viでiつ目のノードを表し、vjでjつ目のノードを表し、

Figure 2019122040
がノードviとノードvjの間のリンクにおける各ノードのコストの総和である;ノードviとノードvjとの間の経路にはzつのノードが含まれていると仮定すると、
Figure 2019122040
である; Among them, v i represents the i-th node, v j represents the j-th node,
Figure 2019122040
Assuming the path between the node v i and node v j that contains z single node; but the node v i is the sum of the cost of each node in the link between the node v j
Figure 2019122040
Is;

前記S223は、最適化理論を再度利用して前記多目標最適化問題を解き、制約条件を満たした「ダミーノード」の数w及びその配置位置を得る;前記最適化理論は整数線形計画アルゴリズムを採用する。 The step S223 solves the multi-target optimization problem using the optimization theory again to obtain the number w of "dummy nodes" satisfying the constraints and the arrangement position thereof; the optimization theory uses integer linear programming algorithm adopt.

優先的な技術プラントして、前記S23の具体的な工程は以下のように: As a priority technology plant, the specific process of S23 is as follows:

「ダミーノード」の添加によってネットワークトポロジに変化が起きた時、OSPFプロトコルが

Figure 2019122040
をコストメトリックとし、ルーティング発見過程を再起動し、すなわちDijkstraアルゴリズムで元-宛先の間の最短経路を改めて計算し、それに該経路における各ノードのコスト総和を最小にさせる。 When the network topology changes due to the addition of the “dummy node”, the OSPF protocol
Figure 2019122040
Let C. be a cost metric, restart the routing discovery process, ie recalculate the shortest path between source and destination in the Dijkstra algorithm, and minimize the cost sum of each node in the path.

優先的な技術プラントして、前記トラヒック最適化目標が負荷バランスと、故障経路の回避と、最小限のエネルギー消費との三つのいずれかまたは任意の組み合わせを含む。 As a priority technology plant, the traffic optimization goals include any one or any combination of load balancing, failure path avoidance and minimal energy consumption.

優先的な技術プラントして、トラヒック負荷をアイドル経路に移動する方法によって負荷バランスのトラヒック最適化目標を達する;前記アイドル経路はトラヒック負荷がカスタム閾値より小さい経路を指し、リアルタイムトラヒックを分析することにより、条件を満たす経路を発見する。 As a priority technology plant, the traffic optimization goal of load balancing is reached by the method of moving traffic load to idle route; said idle route points to the route whose traffic load is smaller than custom threshold, by analyzing real-time traffic Find a route that meets the conditions.

本発明は現有技術に対して以下の長所と効果を持っている: The present invention has the following advantages and effects over the existing technology:

(1)本発明のネットワークソースリユースは、ネットワークソースによっての時間遅延の減少に対する寄与度を異なったネットワークソースの中間換算メトリックとし、またこれをコンポジットソースの統一記載の基礎とし、メルチソースをリユースするモデルを構築する新しい発想ではある。該モデルはルーティングと伝動方法のために性能比較メトリックを添加し、マルチソース利用効率を上げるためにソース分配メトリックを添加し、マルチデータソース選択のメトリックとすることもできる。 (1) In the network source reuse of the present invention, the contribution to the reduction of time delay depending on the network source is used as an intermediate conversion metric of different network sources, and this is a model based on unified description of composite source and reuse source It is a new idea to construct The model can add performance comparison metrics for routing and transmission methods, source distribution metrics to increase multi-source utilization, and be metrics of multi data source selection.

(2)本発明のネットワークソースリユースはキャッシュとリンクのよっての時間遅延に対する影響をそれぞれ定量化し表現し、またキャッシュとリンクに対して量化のリユースを行い、それらを統一表現し、二つのノードの間のリンクのコンポジットソースと、経路のコンポジットソースと領域のコンポジットソースとを含み、三種類のコンポジットソースの大きさが重畳でき、顆粒が調整できる。 (2) The network source reuse of the present invention quantifies and expresses the influence on cache and link due to time delay respectively, and reuses quantification for cache and link, unifying them and The composite source of the link between and the composite source of the route and the composite source of the area, the sizes of the three composite sources can be superimposed, and the granules can be adjusted.

(3)本発明のソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムは、「ソフトウェアリファクタリング」という考えに基づき、集中式でコンポジットソース付きの「ダミーノード」を配置する+分散ルーティングというソース配置の新しい発送を提示し、ソース最適化分布をガイドとするトラヒック最適化を実現する。集中式で限りある「ダミーノード」を配置する複雑度が高くなく、限りある「ダミーノード」によってのルーティング収束過程も複雑ではない。これは複雑度の小さいソース配置を犠牲とし、膨大なMouse flowのためにトラヒック最適化を実現する方法である。 (3) The routing mechanism for defining multi sources by the software of the present invention is based on the idea of "software refactoring" and centrally arranges "dummy nodes" with composite sources + new dispatch of source arrangement "distributed routing" Present and implement traffic optimization guided by source optimization distribution. The complexity of placing centralized "dummy nodes" is not high and the routing convergence process with limited "dummy nodes" is also not complicated. This is a method to realize traffic optimization for huge Mouse flow at the expense of low complexity source arrangement.

(4)本発明はルーティングに応用する面では、コンポジットソースをルーティングメトリックとした後、リンクとキャッシュ等のソースが十分に活用されたため、ネットワークスループット率が高まり、エンド・ツー・エンドの遅延が下がり、データセンタのエネルギー消費も減少する。ソース利用率に応用する面では、ネットワークCOPが上昇する。マルチデータソース選択に応用する面では、データソースの負荷がよりバランスを取る。 (4) In terms of application of the present invention to routing, after using composite sources as routing metrics, sources such as links and caches are fully utilized, resulting in higher network throughput rates and lower end-to-end delays. , Energy consumption of the data center is also reduced. In terms of application to source utilization, the network COP will rise. In terms of application to multi data source selection, the load of data sources is more balanced.

図1は本発明の全体ジョブ流れ図である。FIG. 1 is an overall job flow chart of the present invention. 図2(a)-図2(b)は本発明においての「ダミーノード」を添加してルーティングを改善する見取り図であり、図2(b)は「ダミーノード」を添加した後のネットワークトポロジの構造概略図である。Fig.2 (a)-FIG.2 (b) are the sketches which add a "dummy node" in this invention, and improve a routing, FIG.2 (b) is a network topology after adding a "dummy node". It is structure schematic.

下記に付図と具体的な実施例を合わせて本発明についてさらなる説明を行う。図1の示すように、本発明の方法は二つの部分を含み、頂部の破線枠は本発明におけるネットワークソースリユースであり、底部の破線枠は本発明のソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムである。 The present invention will be further described by combining the attached drawings and specific examples below. As shown in FIG. 1, the method of the present invention includes two parts, the dashed line frame at the top is the network source reuse in the present invention, and the dashed line frame at the bottom is a routing mechanism that defines multi-source by the software of the present invention. is there.

ネットワークソースリユースは、S11〜S13を含む: Network Source Reuse includes S11-S13:

前記S11は、ユーザがコンテンツoを取得したいと仮定し、ユーザがノードsに位置し、その上流がノードiであり、一つのリンクによっての時間遅延の減少に対する寄与度を物理的距離と、帯域幅との関数として表現し、この上で更にリンクと時間遅延とのマッピングを定量化し、具体的には以下のように表す: In S11, assuming that the user wants to acquire the content o, the user is located at the node s, the upstream is the node i, and the contribution to the reduction of the time delay by one link is the physical distance and the bandwidth Expressed as a function of width, and further quantifying the mapping between link and time delay, specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、Bはノードsからその上流のノードiまでのリンクの帯域幅であり、dはノードsからその上流のノードiまでの距離であり、α1とα2はそれぞれ帯域幅と距離の重みパラメータであり、且つ ;一つのリンクの距離が短いほど、また帯域幅が大きいほど、伝送ジョブ完了までの時間が少なくなる;実際に、DCNにおける各リンクの物理的距離にはそれほど差がなく、従ってBはその中で主な影響因子である。 In which B is the bandwidth of the link from node s to its upstream node i, d is the distance from node s to its upstream node i, and α 1 and α 2 are the bandwidth and distance respectively Weight parameters, and the shorter the distance of one link and the greater the bandwidth, the less time to complete the transmission job; indeed, there is not much difference in the physical distance of each link in the DCN Not, so B is the main influencer among them.

前記S12は、マルチソース伝送とは、複数のノードから指定数量の線形独立なCMを収集することであり、一つの複数のノードから組み合わせられたリンク、または複数のリンクから組み合わせられた一つの領域から収集したCMの数量が目標に達すれば、伝送ジョブが完了できる。したがって、リンクまたは領域の基本構成ユニットとして、一つのノードのCMが多ければ多いほど、伝送ジョブの完了までかかる時間が少なくなる。したがって、一つのノードにおいてのコンテンツ(または全体コンテンツ)CMの数量が目標数量に占める割合と、時間遅延の減少との間にはマッピングが存在している。該割合の重畳可能性によってはキャッシュにリンクと同じの重畳特性を持たせるため、この上で更にノード(一つのリンク)と、経路と領域におけるキャッシュを重畳また比較する。 The S12 is that multi-source transmission is to collect a linearly independent CM of a specified quantity from a plurality of nodes, and a link combined from one node or one area combined from a plurality of links The transmission job can be completed when the number of CMs collected from the target reaches the target. Therefore, the more CMs of one node as the basic constituent unit of a link or area, the less time it takes to complete a transmission job. Therefore, there is a mapping between the proportion of the content (or total content) CM at one node to the target quantity and the reduction of the time delay. Depending on the overlap possibility of the ratio, in order to make the cache have the same overlap characteristic as the link, the node (one link) is further superimposed and compared with the cache in the route and the area.

従って、一つのノードキャッシュによっての時間遅延の減少に対する寄与度を関数として表現し、更にキャッシュと時間遅延とのマッピングを定量化し、具体的には以下のように表す: Therefore, the contribution to time delay reduction by one node cache is expressed as a function, and the mapping between cache and time delay is further quantified, and specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、Mi (o)はノードiにおけるコンテンツoを記憶したCMの数量であり、E(o)はコンテンツoの復号に必要なCMの数量であり、前記CM(Coded Message)はノードが記憶また転送するネットワーク符号化ブロックである。 Among them, M i (o) is the quantity of CM storing the content o at node i, E (o) is the quantity of CM necessary for decoding the content o, and said CM (Coded Message) is a node Is a network coding block that stores and forwards.

前記S13は、前記S11と前記S12に基づいてリンクと、キャッシュと時間遅延のマッピングの定量値を得た後、それらを、二つのノードの間の一つのリンクのコンポジットソースと、複数のリンクを含む一つの経路のコンポジットソースと、複数の経路を含む一つの領域のコンポジットソースとを含む三つのタイプのコンポジットソースに統一的に表現し、一つのリンクと、一つの経路と一つの領域といった三種類のネットワークの基本構成ユニットはいずれもコンポジットソースのメトリックを備えており、ネットワークの範囲により、タイプごとにコンポジットソースのサイズを重畳し、顆粒を調整し、具体的なプロセスは以下のように: After obtaining the quantitative values of the link, cache and time delay mapping based on the S11 and the S12, the S13 obtains them as a composite source of one link between two nodes and a plurality of links. Unifiedly expressed in three types of composite sources including one path composite source including one path and one area composite source including multiple paths, such as one link, one path and one area The basic building blocks of all kinds of networks are equipped with metrics of composite source, and according to the range of the network, superimpose the size of composite source for each type, adjust the granules, and the concrete process is as follows:

前記二つのノードの間の一つのリンクのコンポジットソースは具体的には下記のように表す: The composite source of one link between the two nodes is specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、αとβはそれぞれリンクと、キャッシュと時間遅延のマッピングが占める重みパラメータを表す; In which α and β represent the weight parameters occupied by the link and the mapping of cache and time delay respectively;

経路jがkつのリンクを含む場合、前記経路のコンポジットソースはkつのリンクのコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す: If path j contains k links, then the composite source of said path is a superposition of the composite sources of k links, which is specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

領域area内のwつの経路によってマルチソース伝送を行う時、前記領域のコンポジットソースはwつの経路のコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す: When performing multi-source transmission through w paths in the area area, the composite source of the area is a superposition of w path composite sources, and specifically expressed as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

上記から分かるように、Cost(o)iと、

Figure 2019122040

Figure 2019122040
はそれぞれ一つのノード(一つのリンク)と、一つの経路と、一つの領域等のネットワークの基本構成ユニットのパフォーマンスを反映し、また比較性と重畳性を備えており、従って、Cost(o)iと、
Figure 2019122040

Figure 2019122040
はルーティングのメトリックとしても、多データソースを選択するためのメトリックとすることができる。 As you can see from the above, Cost (o) i ,
Figure 2019122040
When
Figure 2019122040
Respectively reflect the performance of one basic node (one link), one route, one basic unit of the network such as one area, and also have comparability and overlap, so Cost (o) i ,
Figure 2019122040
When
Figure 2019122040
Can also be a metric for selecting many data sources as a routing metric.

一般には、一つのリンクには二つのノードが含まれ、本実施例1においては、コンポジットソースは帯域幅とキャッシュを含み、一つのノードのコンポジットソースは実際に一つのノードのキャッシュと、その下流の一つのリンク(ノード)の帯域幅のコンポジットとを含み、故に、一つのリンクのコンポジットソースと、一つのノードのコンポジットソースとの意味が同じく、一つのノードのキャッシュ及びその下流の一つのリンク(ノード)の帯域幅のコンポジットということを指している。本実施例1において定義された一つのリンク(ノード)のコンポジットソースはコンポジットソースの「ダミーノード」を添加することに効果的である。 In general, one link includes two nodes, and in the first embodiment, the composite source includes the bandwidth and the cache, and the composite source of one node is actually the cache of one node and its downstream. And the composite of the bandwidth of one link (node), so the meaning of the composite source of one link and the composite source of one node are the same, the cache of one node and one link downstream thereof It refers to the composite of bandwidth of (node). The composite source of one link (node) defined in the first embodiment is effective in adding the "dummy node" of the composite source.

下記は一つの具体的な応用実例である The following is one specific application example

ユーザがコンテンツoを取得したいと仮定し、ユーザがノードsに位置し、その上流がノードiであり、α1=10000、α2=100とすると、

Figure 2019122040
である。その中に、dがノードsからその上流のノードiまでの距離であり、単位がKmであり;Bがノードsからその上流のノードiまでのリンクの帯域幅であり、単位がMbpsである。C_Costi(o)=
Figure 2019122040
。α=1またβ=1とすると、ノードsとノードiとの間のリンクのコンポジットソースは
Figure 2019122040
である。 Assuming that the user wants to obtain content o, and the user is located at node s, and its upstream is node i, let α 1 = 10,000, α 2 = 100,
Figure 2019122040
It is. In which d is the distance from node s to its upstream node i and the unit is Km; B is the bandwidth of the link from node s to its upstream node i and the unit is Mbps . C_Cost i (o) =
Figure 2019122040
. Assuming that α = 1 and β = 1, the composite source of the link between node s and node i is
Figure 2019122040
It is.

実施例2 Example 2

実施例1に述べたように、一つのノード(一つのリンク)と、一つの経路と一つの領域等のネットワークの基本構成ユニットはいずれもコンポジットソースのメトリックを備えている。本実施例2は「ソフトウェアリファクタリング」という考えに基づき、DCNにおけるMouse flowのために分散ネームルーティングをデザインし、すなわちネットワークでコンポジットソース付けの「ダミーノード」を加え、ルーティングプロトコルに誘ってネットワークトポロジの変化を発見させ、これによりトラヒックを誘って所定ノードと、経路または領域に向かわせる。 As described in the first embodiment, the basic constituent units of the network such as one node (one link) and one route and one area each have a composite source metric. This embodiment 2 designs distributed name routing for Mouse flow in DCN based on the concept of “software refactoring”, ie adds “dummy node” with composite source in the network, and invites to the routing protocol to add network topology A change is found, which causes traffic to be directed to a given node and path or region.

図1の示すように、本実施例2のソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズムは下記のS21〜S24を含む:
前記S21は、SDNアーキテクチャに基づいたデータセンタにおいて、グローバルネットワークビューを有するSDNコントロールプレーンがコンポジットソース状態とユーザニーズを感知し、トラヒックの分布を分析することによって、アイドル経路を発見し、トラヒック最適化目標を決定する;前記SDNとはSoftware Defined Networkであり、 ソフトウェアディフィンドネットワークである。
As shown in FIG. 1, the routing mechanism for defining multi-source by the software of the second embodiment includes the following S21 to S24:
In S21, in the data center based on the SDN architecture, an SDN control plane having a global network view detects composite source status and user needs, and analyzes the traffic distribution to discover idle routes and optimize traffic. Determine the goals; The SDN is a Software Defined Network, a Software Defined Network.

前記S22は、前記S21に基づいてトラヒック最適化目標を決定し、SDNコントロールプレーンが最適化理論により「ダミーノード」を展開する最適案を制定し、展開数量と展開場所を含む;前記「ダミーノード」とは実際ネットワークでは存在しておらず、ロジックに偽って添加したノードである;「ダミーノード」の展開方法はネットワークにルーティングプロトコルの状態通報を放送し、該通報には「ダミーノード」を通じて他ノードまで達する情報が含まれ、これにより「ダミーノード」を偽って添加するプロセスを完了する;前記S22はS221〜S223を含む: The step S22 determines a traffic optimization target based on the step S21, and the SDN control plane establishes an optimum plan for deploying the "dummy node" according to the optimization theory, and includes the deployment quantity and the deployment location; "Is not actually present in the network, but is a node that is falsely added to the logic;" Dummy node "deployment method broadcasts a status report of the routing protocol to the network, and the report through the" dummy node " The information to reach other nodes is included, thereby completing the process of falsely adding "dummy nodes"; S22 includes S221 to S223:

前記S221は、負荷バランスをトラヒック最適化目標とし、ネットワークトポロジにおいて適切な場所にwつのコンポジットソース付きの「ダミーノード」を添加する案を見出すことによって、ネットワークトポロジを「変え」、仮に「ダミーノード」iのコンポジットソースがCost(o)iであり、コンポジットソースCost(o)iをダイナミックルーティングプロトコルによって要求されるコストメトリック

Figure 2019122040
に転換し、
Figure 2019122040
である; The above-mentioned S221 "changes" the network topology by finding load balance as a traffic optimization target and finding a proposal to add "dummy nodes" with w composite sources in appropriate places in the network topology, for example, "dummy nodes". 'I's composite source is Cost (o) i and the composite source Cost (o) i is the cost metric required by the dynamic routing protocol
Figure 2019122040
Switch to
Figure 2019122040
Is;

前記S222は、前記S221に記載の前記「ダミーノード」の案の具体的なプロセスは以下のような多目標最適化問題に転換する: The step S222 converts the specific process of the "dummy node" proposal described in the step S221 into a multi-target optimization problem as follows:

Figure 2019122040
Figure 2019122040

その中に、一つのネットワークG=(V,E,C)を仮定する;Eがリンクコレクションであり、E={e1…em}であり、emでmつ目のリンクを表す;Cが新しく添加された「ダミーノード」コレクションであり、C={c1…cw}であり、cwでwつ目の新しく添加された「ダミーノード」を表す;Vが全てのノードのコレクションであり、V={v1…vn}であり、vnでnつ目のノードを表す;LoadGでネットワーク全体のリンクトラヒックのジニ係数を表し、

Figure 2019122040
と定義し、θuでuつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、θvでvつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、
Figure 2019122040
がリンクトラヒックの平均値である; Therein, one of the network G = assumed (V, E, C) a; E is linked collection is E = {e 1 ... e m }, representing the m nd link e m; C is a newly added “dummy node” collection, C = {c 1 ... C w }, c w represents a w newly added “dummy node”; V is for all nodes A collection, V = {v 1 ... V n }, and v n represents the n-th node; Load G represents the Gini coefficient of link traffic throughout the network,
Figure 2019122040
Define the traffic load of the u-th link by θ u and the traffic load of the v-th link by θ v ,
Figure 2019122040
Is the average value of link traffic;

前記多目標最適化問題は下記のように制約されている: The multi-target optimization problem is constrained as follows:

[1].

Figure 2019122040
であり、各リンクのトラヒック負荷が第一閾値θより小さく、クオリティオブサービスQoSを実現する;
[2] .
Figure 2019122040
であり、各経路における各ノードのコストの総和が第二閾値Dより小さく、経路選択のクオリティを保証する; [1].
Figure 2019122040
And the traffic load of each link is smaller than the first threshold θ to realize quality of service QoS;
[2].
Figure 2019122040
And the sum of the costs of each node in each path is smaller than a second threshold D to guarantee the quality of path selection;

その中に、vjでiつ目のノードを表し、vjでjつ目のノードを表し、

Figure 2019122040
がノードviとノードvjの間のリンクにおける各ノードのコストの総和である;ノードviとノードvjとの間の経路にはzつのノードが含まれていると仮定すると、
Figure 2019122040
である; Among them, v j represents the i-th node, v j denotes the j-th node,
Figure 2019122040
Assuming the path between the node v i and node v j that contains z single node; but the node v i is the sum of the cost of each node in the link between the node v j
Figure 2019122040
Is;

前記S223は、最適化理論を再度利用して前記多目標最適化問題を解き、制約条件を満たした「ダミーノード」の数w及びその配置位置を得る;前記最適化理論は整数線形計画アルゴリズムを採用する。 The step S223 solves the multi-target optimization problem using the optimization theory again to obtain the number w of "dummy nodes" satisfying the constraints and the arrangement position thereof; the optimization theory uses integer linear programming algorithm adopt.

前記S23は、ダイナミックルーティングプロトコルがネットワークトポロジの変化を発見した後、ルーティング発見過程を再起動する;
「ダミーノード」の添加によってネットワークトポロジに変化が起きた時、OSPFプロトコルがCost(o)iをコストメトリックとし、ルーティング発見過程を再起動し、すなわちDijkstraアルゴリズムで元-宛先の間の最短経路を改めて計算し、それに該経路における各ノードのコスト総和を最小にさせる。
S23 restarts the routing discovery process after the dynamic routing protocol discovers a change in network topology;
When a change in network topology occurs due to the addition of a "dummy node", the OSPF protocol restarts the routing discovery process with Cost (o) i as a cost metric, ie the shortest path between source and destination with the Dijkstra algorithm. Calculate again to minimize the cost sum of each node in the path.

前記S24は、データ通報を新発見したルーティングにより伝送する。 At S24, the data report is transmitted by the newly discovered routing.

本実施例2において、ロジックに「ダミーノード」を偽って添加することによってルーティングプロトコルに誘ってネットワークトポロジの変化を発見させる。 In the second embodiment, a routing protocol is invited to discover a change in network topology by falsely adding "dummy nodes" to logic.

本実施例2においてはトラヒック負荷をアイドル経路に移動する方法によって負荷バランスのトラヒック最適化目標を達する;前記アイドル経路でトラヒック負荷の少ない経路を表し、且つアイドル経路のトラヒック負荷がその上限の50%より小さく、リアルタイムのトラヒックを分析することによっては条件を満たす経路を発見することができる。 In the second embodiment, the traffic optimization target of the load balance is reached by the method of moving the traffic load to the idle path; the idle path represents a path with less traffic load, and the idle path traffic load is 50% of the upper limit thereof. By analyzing smaller, real-time traffic, it is possible to find a route that meets the conditions.

本実施例2において、前記トラヒック最適化目標が負荷バランスと、故障経路の回避と、最小限のエネルギー消費との三つのいずれかまたは任意の組み合わせを含む。 In the second embodiment, the traffic optimization targets include any one or any combination of load balancing, failure path avoidance, and minimum energy consumption.

以下は一つの具体的な応用実例である The following is one specific application example

図2(a)-図2(b)に示したのは「ダミーノード」を添加してルーティングを改善することである;その中に、図2(a)は原始ネットワークトポロジの略図であり、图2(b)は「ダミーノード」を添加した後のネットワークトポロジの略図であり、S1-D1の間の元経路はA-D-E-F(コストが12である)であり、

Figure 2019122040
=1の「ダミーノード」Pが添加されると、自分を通じてノードFまで到着できるとネットワークに放送する。従って、OSPFがルーティング発見過程を起動し、最後、S1-D1のために新経路A-P-F(コストが6である)を見出し、またノードPが実際に存在していないため、パケット転送の実際経路はA-B-C-Fである。こういうトラヒック負荷をアイドル経路に移動する方法によって、負荷バランスの目標が達成できる。 What is shown in FIGS. 2 (a) -2 (b) is to improve routing by adding “dummy nodes”; in which FIG. 2 (a) is a schematic representation of the primitive network topology, 图 2 (b) is a schematic representation of the network topology after adding a "dummy node", the original path between S1-D1 is ADEF (with cost 12),
Figure 2019122040
When = 1 “dummy node” P is added, it broadcasts to the network when it can reach node F through itself. Therefore, OSPF starts the routing discovery process and finally finds a new route APF (with cost 6) for S1-D1, and since node P does not actually exist, the actual route of packet forwarding is It is ABCF. Load balancing goals can be achieved by moving these traffic loads to the idle path.

上記のように、本発明は集中式と分散式の長所を兼ね備えている:集中式的に限りある「ダミーノード」を配置する複雑程度が高くなく、また限りある「デミーノード」によってのルーティング収束過程もあまり複雑ではない。これは一種の複雑程度の小さいソース配置を犠牲とし、膨大なMouse flowのためにトラヒック最適化を実現する方法であり、ソース最適化分布をガイドとするトラヒック最適化構想である。 As noted above, the present invention combines the advantages of centralized and decentralized: routing convergence processes with less "demy nodes" and less "demy nodes" in placing centralized "dummy nodes". Not too complicated. This is a method of realizing traffic optimization for a huge mouse flow at the expense of a kind of complicated source arrangement, and is a traffic optimization concept guided by source optimization distribution.

以上に述べたのはただ本実用新型のより良い実施例で、本実用新型を限定することに使わないである。本実用新型の意義と原則のもとで行う全ての修正、同等の入れ替えと改善などは本実用新型の保護範囲に含まれる。 The above is only a better embodiment of the new utility model and is not used to limit the new utility model. All modifications, equivalent replacements and improvements, etc. carried out under the meaning and principle of the new utility model are included in the protection scope of the new utility model.

Claims (2)

S11〜S13を含む:
前記S11は、ユーザがコンテンツoを取得したいと仮定し、ユーザがノードsに位置し、その上流がノードiであり、一つのリンクによっての時間遅延の減少に対する寄与度を物理的距離と、帯域幅との関数として表現し、この上で更にリンクと時間遅延とのマッピングを定量化し、具体的には下記のように表す:
Figure 2019122040
その中に、Bはノードsからその上流のノードiまでのリンクの帯域幅であり、dはノードsからその上流のノードiまでの距離であり、α1とα2はそれぞれ帯域幅と距離の重みパラメータであり、且つ
Figure 2019122040
である;
前記S12は、一つのノードキャッシュによっての時間遅延の減少に対する寄与度を関数として表現し、更にキャッシュと時間遅延とのマッピングを定量化し、具体的には下記のように表す:
Figure 2019122040
その中に、Mi (o)はノードiにおけるコンテンツoを記憶したCMの数量であり、E(o)はコンテンツoの復号に必要なCMの数量であり、前記CM(Coded Message)はノードを記憶また転送するネットワーク符号化ブロックである;
前記S13は、前記S11と前記S12に基づいてリンクと、キャッシュと時間遅延のマッピングの定量値を得た後、それらを、二つのノードの間の一つのリンクのコンポジットソースと、複数のリンクを含む一つの経路のコンポジットソースと、複数の経路を含む領域のコンポジットソースとを含む三つのタイプのコンポジットソースに統一的に表現する;
前記S13において、一つのリンクと、一つの経路と一つの領域といった三種類のネットワークの基本構成ユニットはいずれもコンポジットソースのメトリックを備えており、ネットワークの範囲により、タイプごとにコンポジットソースのサイズを重畳し、顆粒を調整する;具体的な工程が下記のように:
ノードsからその上流のノードiまでの間の一つのリンクのコンポジットソース、すなわちノードiのコンポジットソースは具体的に下記のように表す:
Figure 2019122040
その中に、αとβはそれぞれリンクと、キャッシュと遅延時間のマッピングが占める重みパラメータを表す;
経路jがkつのリンクを含む場合、前記経路のコンポジットソースはkつのリンクのコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す:
Figure 2019122040

領域area内のwつの経路によってマルチソース伝送を行う場合、前記領域のコンポジットソースはwつの経路のコンポジットソースの重畳であり、具体的には下記のように表す:
Figure 2019122040
であることを特徴とするネットワークソースリユース。
Including S11-S13:
In S11, assuming that the user wants to acquire the content o, the user is located at the node s, the upstream is the node i, and the contribution to the reduction of the time delay by one link is the physical distance and the bandwidth Expressed as a function of width, and further quantifying the mapping between link and time delay, specifically expressed as follows:
Figure 2019122040
In which B is the bandwidth of the link from node s to its upstream node i, d is the distance from node s to its upstream node i, and α 1 and α 2 are the bandwidth and distance respectively Weight parameters of the
Figure 2019122040
Is;
The S12 expresses the contribution to the reduction of the time delay by one node cache as a function, and further quantifies the mapping between the cache and the time delay, specifically as follows:
Figure 2019122040
Among them, M i (o) is the quantity of CM storing the content o at node i, E (o) is the quantity of CM necessary for decoding the content o, and said CM (Coded Message) is a node Network coding block that stores and forwards
After obtaining the quantitative values of the link, cache and time delay mapping based on the S11 and the S12, the S13 obtains them as a composite source of one link between two nodes and a plurality of links. Unifiedly express in three types of composite sources, including a composite source of one path including, and a composite source of a region including multiple paths;
In S13, basic configuration units of three types of networks such as one link and one route and one area all have metrics of composite source, and the size of composite source for each type is determined according to the range of the network. Superimpose and prepare the granules; the specific steps are as follows:
The composite source of one link from node s to its upstream node i, ie the composite source of node i, is specifically expressed as follows:
Figure 2019122040
Among them, α and β represent the weight parameters occupied by the link, mapping of cache and delay time respectively;
If path j contains k links, then the composite source of said path is a superposition of the composite sources of k links, which is specifically expressed as follows:
Figure 2019122040
;
When multi-source transmission is performed by w paths in the area area, the composite source of the area is a superposition of w path composite sources, and is specifically expressed as follows:
Figure 2019122040
Network source reuse characterized by being.
請求項1に記載の任意一つのデータセンタネットワークにおけるマルチソースリユース方法によりマルチソースモデルを得て、該マルチソースモデルによりコンポジットソースの配置を行い、具体的にはS21〜24を含む:
前記S21は、SDNアーキテクチャに基づいたデータセンタにおいて、グローバルネットワークビューを有するSDNコントロールプレーンがコンポジットソース状態とユーザニーズを感知し、トラヒックの分布を分析することによって、アイドル経路を発見し、トラヒック最適化目標を決定する;前記SDNとはSoftware Defined Networkであり、ソフトウェアディフィンドネットワークである。
前記S22は、前記S21に基づいてトラヒック最適化目標を決定し、SDNコントロールプレーンが最適化理論により「ダミーノード」を展開する最適案を制定し、展開数量と展開場所を含む;前記「ダミーノード」とは実際ネットワークでは存在しておらず、ロジックに偽って添加したノードである;「ダミーノード」の展開方法はネットワークにルーティングプロトコルの状態通報を放送し、該通報には「ダミーノード」を通じて他ノードまで達する情報が含まれ、これにより「ダミーノード」を偽って添加するプロセスを完了する;
前記S22はS221〜S223を含む:
前記S221は、負荷バランスをトラヒック最適化目標とし、ネットワークトポロジにおいて適切な場所にwつのコンポジットソース付きの「ダミーノード」を添加する案を見出すことによって、ネットワークトポロジを「変え」、仮に「ダミーノード」iのコンポジットソースがCost(o)iであり、コンポジットソースCost(o)iをダイナミックルーティングプロトコルによって要求されるコストメトリック
Figure 2019122040
に転換し、
Figure 2019122040
である;
前記S222は、前記S221に記載の前記「ダミーノード」の案の具体的なプロセスは以下のような多目標最適化問題に転換する:
Figure 2019122040
その中に、一つのネットワークG=(V,E,C)を仮定する;Eがリンクコレクションであり、E={e1…em}であり、emでmつ目のリンクを表す;Cが新しく添加された「ダミーノード」コレクションであり、C={c1…cw}であり、cwでwつ目の新しく添加された「ダミーノード」を表す;Vが全てのノードのコレクションであり、V={v1…vn}であり、vnでnつ目のノードを表す;LoadGでネットワーク全体のリンクトラヒックのジニ係数を表し、
Figure 2019122040
と定義し、θuでuつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、θvでvつ目のリンクのトラヒック負荷を表し、
Figure 2019122040
がリンクトラヒックの平均値である;
前記多目標最適化問題は下記のように制約されている:
[1].
Figure 2019122040
であり、各リンクのトラヒック負荷が第一閾値θより小さく、クオリティオブサービスQoSを実現する;
[2] .
Figure 2019122040
であり、各経路における各ノードのコストの総和が第二閾値Dより小さく、経路選択のクオリティを保証する;
その中に、viでiつ目のノードを表し、vjでjつ目のノードを表し、
Figure 2019122040
がノードviとノードvjの間のリンクにおける各ノードのコストの総和である;ノードviとノードvjとの間の経路にはzつのノードが含まれていると仮定すると、
Figure 2019122040
である;
前記S223は、最適化理論を再度利用して前記多目標最適化問題を解き、制約条件を満たした「ダミーノード」の数w及びその配置位置を得る;前記最適化理論は整数線形計画アルゴリズムを採用する;
前記S23は、ダイナミックルーティングプロトコルがネットワークトポロジの変化を発見した後、ルーティング発見過程を再起動する;
前記S23の具体的な工程が下記のように:
「ダミーノード」の添加によってネットワークトポロジに変化が起きた時、OSPFプロトコルが
Figure 2019122040
をコストメトリックとし、ルーティング発見過程を再起動し、すなわちDijkstraアルゴリズムで元-宛先の間の最短経路を改めて計算し、それに該経路における各ノードのコスト総和を最小にさせる;
前記S24は、データ通報を新発見したルーティングにより伝送する;
前記トラヒック最適化目標は負荷バランスと、故障経路の回避と、最小限のエネルギー消費との三つのいずれかまたは任意の組み合わせを含む;
トラヒック負荷をアイドル経路に移動する方法によって負荷バランスのトラヒック最適化目標を達する;前記アイドル経路はトラヒック負荷がカスタム閾値より小さい経路を指し、リアルタイムトラヒックを分析することにより、条件を満たす経路を発見することを特徴とするソフトウェアによりマルチソースを定義するルーティングメカニズム。
A multi-source model is obtained by the multi-source reuse method in any one data center network according to claim 1, the composite source is arranged by the multi-source model, and specifically, S21 to 24 are included:
In S21, in the data center based on the SDN architecture, an SDN control plane having a global network view detects composite source status and user needs, and analyzes the traffic distribution to discover idle routes and optimize traffic. Determine the goals; The SDN is a Software Defined Network, which is a Software Defined Network.
The step S22 determines a traffic optimization target based on the step S21, and the SDN control plane establishes an optimum plan for deploying the "dummy node" according to the optimization theory, and includes the deployment quantity and the deployment location; "Is not actually present in the network, but is a node that is falsely added to the logic;" Dummy node "deployment method broadcasts a status report of the routing protocol to the network, and the report through the" dummy node " Includes information reaching other nodes, which completes the process of falsely adding "dummy nodes";
The S22 includes S221 to S223:
The above-mentioned S221 "changes" the network topology by finding load balance as a traffic optimization target and finding a proposal to add "dummy nodes" with w composite sources in appropriate places in the network topology, for example, "dummy nodes". The cost metric required by i 's composite source is Cost (o) i and composite source Cost (o) i is required by a dynamic routing protocol
Figure 2019122040
Switch to
Figure 2019122040
Is;
The step S222 converts the specific process of the "dummy node" proposal described in the step S221 into a multi-target optimization problem as follows:
Figure 2019122040
Therein, one of the network G = assumed (V, E, C) a; E is linked collection is E = {e 1 ... e m }, representing the m nd link e m; C is a newly added “dummy node” collection, C = {c 1 ... C w }, c w represents a w newly added “dummy node”; V is for all nodes A collection, V = {v 1 ... V n }, and v n represents the n-th node; Load G represents the Gini coefficient of link traffic throughout the network,
Figure 2019122040
Define the traffic load of the u-th link by θ u and the traffic load of the v-th link by θ v ,
Figure 2019122040
Is the average value of link traffic;
The multi-target optimization problem is constrained as follows:
[1].
Figure 2019122040
And the traffic load of each link is smaller than the first threshold θ to realize quality of service QoS;
[2].
Figure 2019122040
And the sum of the costs of each node in each path is smaller than a second threshold D to guarantee the quality of path selection;
Among them, v i represents the i-th node, v j represents the j-th node,
Figure 2019122040
Assuming the path between the node v i and node v j that contains z single node; but the node v i is the sum of the cost of each node in the link between the node v j
Figure 2019122040
Is;
The step S223 solves the multi-target optimization problem using the optimization theory again to obtain the number w of "dummy nodes" satisfying the constraints and the arrangement position thereof; the optimization theory uses integer linear programming algorithm adopt;
S23 restarts the routing discovery process after the dynamic routing protocol discovers a change in network topology;
The specific steps of S23 are as follows:
When the network topology changes due to the addition of the “dummy node”, the OSPF protocol
Figure 2019122040
Let C be a cost metric, restart the routing discovery process, ie recalculate the shortest path between source and destination with the Dijkstra algorithm, and minimize the cost sum of each node in the path;
S24 transmits the data report by newly discovered routing;
The traffic optimization goals include any or all three of load balancing, failure path avoidance and minimal energy consumption;
The traffic optimization goal of load balancing is reached by the method of moving traffic load to idle route; said idle route points the route whose traffic load is smaller than custom threshold, and finds a route satisfying the condition by analyzing real-time traffic A routing mechanism that defines multiple sources by means of software.
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