[发明专利]约束分离路径计算

说明书

本发明公开了一种确定通信网络中的多个分离约束路径的方法。该方法包括：为具有源节点和目的节点间的至少两个路径的分离路径组合中的每一个路径选择QoS度量作为上限；确定最小代价分离路径组合和最小QoS度量分离路径组合；通过对所最小代价分离路径组合中的每个最小代价路径的该QoS度量求和，来计算最大QoS度量，并通过对该最小QoS分离路径组合中每个最小QoS度量路径的该QoS度量求和，来计算最小QoS度量。该方法还包括：确定该最大QoS和该最小QoS的间隔内的所有最小代价分离路径组合；从该间隔内的该所有最小代价分离路径组合中选择具有路径的所有组合，其中，该路径中的每个路径的QoS度量在该上限内。该方法进一步包括：从该具有其QoS度量在该上限内的路径的集合中选择最小代价分离路径组合。本发明还公开了一种实现该方法的装置。

技术领域

本发明大体涉及通信网络，尤其涉及一种约束分离路径计算方法和装置。

背景技术

在典型的SDN(软件定义网络)或PCE(路径计算单元)架构中，例如图1中的SDN网络架构100所示，SDN路由器102和SDN交换机104可以通过通信网络105与集中式SDN控制器106进行交互，可以确定新的传入需求应该采取的路线。SDN网络架构100可以使用OpenFlow协议108等通信协议来实现SDN控制器106的南向接口内的标准化交互。针对SDN交换机102处理的每个数据包，可使用OpenFlow协议108向SDN控制器106发送流请求110。SDN控制器可以回复flow mod消息112以更新SDN路由器102和SDN交换机104的路由表。此外，SDN控制器106可以主动地配置通信网络105中的路由，以应答来自应用114并经过北向接口的请求。

SDN和PCE架构经常用于可能包括视频或语音流的多媒体应用。这些类型的应用通常需要限制数据的发射和接收之间的时延，以确保令最终用户满意的QoE(体验质量)。

通常，SDN控制器负责进行路径计算，确定满足给定QoS(服务质量)约束的主路径和备用路径，同时尝试在给定的时间范围内提供满意QoE的最佳解决方案。SDN控制器可以包括快速路径计算模块，其能够计算网络中的尝试满足与应用相关联的约束的路径。例如，如果其中一个约束是在主路径中存在故障的情况下保持服务连续性，则可以类似地将与主路径相关联的时延要求应用于备份路径。

确定满足应用约束的主路径和备用路径的最佳方式通常为NP困难(非确定性多项式时间困难)。现已开发了一些启发式演算法，并已被用来尝试解决路径路由中的约束优化问题，包括拉格朗日松弛法、最短路径算法和迪杰斯特拉算法等。下面将描述这些启发式演算法到约束路径路由的一些应用的示例。

在《IEICE信息与系统汇刊》90.2(2007)的第465-472页，PengShen发表的《计算双限分离路径的新近似算法》一文涉及“通过使用拉格朗日松弛法和用于发现以合理的总代价满足时延约束的多链路分离路径的近似算法来【识别具有最小总代价OPT并且满足图G中的时延界限D的多个分离路径】的近似算法”。若最佳解决方案中时延限制D下产生代价OPT，则该算法可以找到一个解决方案，其时延限制为(1+1/k)D，且代价不超过(1+k)OPT。

Juttner等人的美国专利号7020086涉及“一种用于实际QoS路由的方法”，该方法为时延约束的最小代价路由问题提供了一种解决方案。该方法使用聚合代价的概念，并基于拉格朗日松弛法找到最佳乘数。该方法在运行时间使用多项式，并产生理论下限(即最佳解决方案)和结果。下限和结果之间的差异很小，用来表明结果的质量。此外，为进一步缓解对最佳解决方案的需求，提供了一种权衡控制算法的运行时间与结果的质量的选项。

授予Kothari等人的美国专利号8243604涉及“一种通信方法，包括同时计算通过节点对之间的网络的最短路径和备用路径。通过从最短路径和备份路径中选出至少一个路径对数据包在网络进行路由”。