[发明专利]流量工程和服务器选择的联合优化方法、系统及相关设备有效

专利信息
申请号: 201010270101.2 申请日: 2010-08-30
公开(公告)号: CN102136998A 公开(公告)日: 2011-07-27
发明(设计)人: 张洪波;施广宇;文刘飞;陈双幸 申请(专利权)人: 华为技术有限公司
主分类号: H04L12/56 分类号: H04L12/56
代理公司: 深圳市深佳知识产权代理事务所(普通合伙) 44285 代理人: 彭愿洁;李文红
地址: 518129 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 流量 工程 服务器 选择 联合 优化 方法 系统 相关 设备
【说明书】:

技术领域

发明涉及通信领域,尤其涉及流量工程和服务器选择的联合优化方法、系统及相关设备。

背景技术

互联网服务提供商(ISP,Internet Service Provider)凭借其拥有的物理网络提供互连网连接。由于在网络拓扑中源节点和目的节点之间存在多条路经,因此,当ISP规划从某个源节点发送一定的流量到某个目的节点时,其需要决定如何分配在每条路径上的流量,从而使网络的整体性能(例如,延迟、负载均衡等方面)最优,ISP需要解决的上述问题称作流量工程(TE,Traffic Engineering)问题。

而内容提供商(CP,Content Provider)利用互联网连接向其用户提供内容方面的服务例如文件、音频和视频的共享等等。与ISP不同的是,CP没有权限去改变底层网络的路由。对应每个用户请求,CP需要决定如何将用户请求的流量分配到不同的服务器,CP需要解决的上述问题称作服务器选择(SS,Server Selection)问题。

一般地,ISP和CP分别独立地求解TE和SS,两者之间不存在可以相互共享的信息。由于TE和SS都会影响网络状况,ISP和CP都需要不断调整TE和SS,直至系统达到稳定的状态。如前所述,由于ISP和CP两者之间一般没有信息的交流,因此,在不合作场景下,CP需要依靠对端到端等底层网络信息的探测来解决SS;在部分合作场景下,ISP向CP提供准确的底层网络信息,例如拓扑信息、链路状态信息和路由信息等。然而,由于ISP对TE和CP对SS的优化目标总是存在着不一致,这使得双方都希望站在自己的立场上最优化自身的目标。因此,无论是在不合作场景下或是部分合作场景下,TE和SS的这种非合作博弈机制只能保证系统收敛到次优的平衡,系统性能无法达到帕雷托(Pareto)最优。

为了保证系统收敛到帕雷托最优,ISP和CP需要实现TE和SS之间的联合优化。在联合优化中,ISP和CP实现完全信息共享,即ISP向CP提供自己的网络拓扑信息、链路状态信息和路由信息等,而CP向ISP提供自己的服务器信息、用户需求信息等。在两者实现完全信息共享时,TE和SS不再被独立解决。联合优化对于TE和SS是同时进行的,而不是采取一种迭代的方式(即ISP进行一次TE,CP再进行一次SS,如此循环)。这种联合优化对很多应用,例如点播业务等,均能取得很好的效果。

然而,上述TE与SS的联合优化面临的一个挑战性问题是如何设计一个快速收敛的协议,确保系统取得最优性能的同时,尽可能少地暴露ISP和CP彼此之间的信息。例如,ISP尽可能少地暴露网络拓扑信息、链路状态信息和路由信息等,而CP尽可能少地暴露服务器信息、用户需求信息等。

针对上述TE与SS的联合优化面临的问题,业界提出了联合SS和TE(COST,COoperative SS and TE)协议。COST利用对偶分解将初始的联合优化问题分解为两个类似于TE和SS的子优化问题以及一个主优化问题。两个子优化问题之间通过共同的对偶变量相互关联,而主优化问题则负责不断更新关联的对偶变量以使系统逼近最优解。在解决TE和SS的联合优化问题时,给定关联的对偶变量,ISP解决类似TE的子优化问题TE-NBS,而CP解决类似SS的子优化问题SS-NBS。在每一轮优化过后,根据两个子优化问题的解,系统通过解决主优化问题来更新关联的对偶变量,用于下一轮的联合优化。经过足够多轮的优化之后,COST确保能够取得最优的系统性能。

在具体实现时,ISP可以利用现有的技术来解决类似TE的子优化问题TE-NBS。由于要求得到子优化问题的最优解,可以采用的技术包括应用了集中化算法的多协议标签交换(MPLS,Multi-Protocol Label Switching)和应用了分布式算法的按指数惩罚的流量分割(PEFT,Penalizing Exponential Flow-spliTting)。同时,CP需要得到准确的底层网络信息(包括拓扑以及时延)来解决类似SS的子问题SS-NBS。

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