專利名稱：使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域。特別是，本發(fā)明涉及利用通信網(wǎng)絡(luò)中的局部狀態(tài)信息的新穎和改進(jìn)的動態(tài)負(fù)載分布方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信網(wǎng)絡(luò)包括通過鏈路相連接的節(jié)點。節(jié)點是指實現(xiàn)用來與其他節(jié)點進(jìn)行通信的協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)單元。鏈路是指各節(jié)點通過其可進(jìn)行通信的通信設(shè)施或介質(zhì)。通信網(wǎng)絡(luò)可以是無連接的，如基于IP(網(wǎng)際協(xié)議)的網(wǎng)絡(luò)，或是面向連接的，如固定電話網(wǎng)。當(dāng)將包括數(shù)據(jù)包的通信流從給定源節(jié)點向給定目的節(jié)點傳送時，通常在源和目的節(jié)點之間存在有可通過各個節(jié)點和鏈路獲得的多個不同通路。這些通路稱作路徑。在以下說明中，術(shù)語路徑特指無環(huán)路徑。
不同的路徑具有與其相關(guān)的不同成本。例如，給定路徑可具有比另一路徑更高的延遲。從而，預(yù)先確定這些成本并基于該信息進(jìn)行路徑選擇是有利的。由于包括包的通信流可同時通過多條路徑分布，從而，也可選擇多于一條的路徑。
確定成本并選擇路徑的過程通常稱作負(fù)載分布。在本文中的負(fù)載是指在節(jié)點和鏈路上傳輸(即承載)的包或字節(jié)的量。在通信網(wǎng)絡(luò)中將通信流在多條路徑上分布具有數(shù)方面優(yōu)點，例如，快速失敗恢復(fù)(由于在源和目標(biāo)之間預(yù)先存在多條可用路徑)，對于給定基礎(chǔ)設(shè)施的更高吞吐量，和更短的包延遲。負(fù)載分布可以是靜態(tài)的，在此情形中，對主機的任務(wù)指派以概率性或確定性的方式進(jìn)行，而無需考慮運行時刻事件。可選地，負(fù)載分布可以是動態(tài)的，在此情形中，其目標(biāo)是克服未知或特征不顯著的工作負(fù)載、非普遍性調(diào)度和運行時刻變化的問題，即，主機的可用性、工作負(fù)載的組成或人為作用能夠改變資源要求或可用性的任何情形。動態(tài)負(fù)載分布系統(tǒng)通常監(jiān)視負(fù)載和主機的可對最適合指派的選擇產(chǎn)生影響的任何因素，并相應(yīng)分布任務(wù)。
基于成本優(yōu)化進(jìn)行靜態(tài)負(fù)載分布的現(xiàn)有技術(shù)方法基于對所有節(jié)點對之間靜態(tài)通信量需求的估計以及加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)是鏈路上負(fù)載的遞減函數(shù)。使用此啟發(fā)式成本函數(shù)來實現(xiàn)優(yōu)化，使得全部網(wǎng)絡(luò)的成本最小，即，使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量得到優(yōu)化。這種方法是否有用完全取決于通信量需求估計的準(zhǔn)確性。
基于成本調(diào)整進(jìn)行動態(tài)負(fù)載分布的現(xiàn)有技術(shù)方法通常是指優(yōu)化多徑?；诰W(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)的改變，慢慢改變與鏈路有關(guān)的成本。如果結(jié)合優(yōu)化多徑來使用OSPF協(xié)議(開放式最短路徑優(yōu)先)，則通過非透明的LSA(鏈路狀態(tài)通告)發(fā)布關(guān)于改變的信息。使對鏈路成本的調(diào)整足夠平緩，以確保穩(wěn)定性，但還要對通信量需求提供適當(dāng)快速的反應(yīng)。兩個節(jié)點之間的路徑基于調(diào)整的成本，從而，路徑可隨時間改變。
現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)載分布存在一些問題。有效分布通信量的機制通常需要網(wǎng)絡(luò)范圍的狀態(tài)信息，以對路徑選擇進(jìn)行優(yōu)化或調(diào)整。這些機制使用以不同時間標(biāo)度收集的狀態(tài)信息。因此，它們以數(shù)小時至數(shù)天的時間標(biāo)度產(chǎn)生反應(yīng)或起作用。另一方面，不影響源和目的之間路徑的負(fù)載分布機制將節(jié)點中的負(fù)載分布在可用路徑上，其中可選地包括可用路徑的成本。這些機制未考慮除它們本身可具有的狀態(tài)信息之外的狀態(tài)信息。涉及動態(tài)負(fù)載分布的另一問題是始終保持流完整性。如果未保持流完整性，則通常進(jìn)行包的重新排序。對于基于TCP(傳輸控制協(xié)議)的通信的情形，這將大大降低吞吐量，然而對于基于UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)的通信的情形，應(yīng)用程序不能從包順序顛倒中得以恢復(fù)。
從而，顯然需要一種解決方案，其能夠使用通信網(wǎng)絡(luò)中的局部狀態(tài)信息以及鄰居的信息提供高效的動態(tài)負(fù)載分布，從而通過考慮局部環(huán)境來改善效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種使用通信網(wǎng)絡(luò)中局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布方法和系統(tǒng)，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括通過鏈路相連的節(jié)點。一個或多個節(jié)點將其狀態(tài)信息傳輸?shù)揭粋€或多個相鄰節(jié)點。當(dāng)前節(jié)點的相鄰節(jié)點是指直接(即通過一個鏈路)與當(dāng)前節(jié)點相連的節(jié)點。如果相鄰節(jié)點不能對接收到的狀態(tài)信息進(jìn)行處理，則它生成相應(yīng)的信令包并將其傳送到其相應(yīng)相鄰節(jié)點，如此下去，直至到達(dá)能對狀態(tài)信息進(jìn)行處理的點。這允許將信令限制到非常小的區(qū)域。
包括包的通信流起源于源節(jié)點處，并通過可用路徑傳輸?shù)侥康墓?jié)點。對可用路徑確定權(quán)重。根據(jù)關(guān)于相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點(即確定權(quán)重的節(jié)點)的狀態(tài)信息和所接收的在相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的狀態(tài)信息的遞減函數(shù)，確定每個權(quán)重?；谒_定的權(quán)重選擇路徑中的一個。通信流被派發(fā)到所選路徑的下一個節(jié)點。在借以轉(zhuǎn)發(fā)通信流的一個或多個節(jié)點處，重復(fù)所述確定權(quán)重、選擇路徑和派發(fā)通信流的操作。
在本發(fā)明一實施例中，使用OSPF協(xié)議(開放式最短路徑優(yōu)先)，例如，非透明LSA(鏈路狀態(tài)通告)類型9來進(jìn)行所述狀態(tài)信息的傳送。
在本發(fā)明一實施例中，在一個或多個節(jié)點處，按照針對與所述節(jié)點所屬的路徑確定的權(quán)重成比例的份額將通信流派發(fā)到接下來的節(jié)點。
在本發(fā)明一實施例中，對于到達(dá)一個或多個節(jié)點的包執(zhí)行基于例如稱作最長前綴匹配(LPM)的現(xiàn)有技術(shù)算法的包分類，將到達(dá)的包的一個或多個字段散列，以獲得散列值，并且將所獲得的散列值與具有確定的最高權(quán)重的路徑的下一節(jié)點相關(guān)。
在本發(fā)明一實施例中，路徑的成本包括與所述路徑有關(guān)的延遲。
在本發(fā)明一實施例中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括從所述節(jié)點到接下來的節(jié)點的鏈路上的負(fù)載。
在本發(fā)明一實施例中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的CPU負(fù)載。
在本發(fā)明一實施例中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的緩沖區(qū)負(fù)載。
在本發(fā)明一實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)為無連接的網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明一實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)為面向連接的網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明一實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)為IP網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明一實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)為IP-RAN網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)際協(xié)議無線接入網(wǎng))。
本發(fā)明在短瞬時通信量波動方面改進(jìn)了負(fù)載分布。根據(jù)本發(fā)明的負(fù)載分布使得因向其最優(yōu)路徑發(fā)送過密通信量而在下游節(jié)點導(dǎo)致?lián)砣目赡苄宰钚??？墒褂每蛇x路徑作為用于快速通信量保護(hù)的熱備份路徑。例如，在到下一節(jié)點的最優(yōu)鏈路失效時，可迅速地將通信量轉(zhuǎn)向，可計算出新的多徑集合，并且在該新的可行路徑集上適當(dāng)?shù)胤植纪ㄐ帕俊４送?，本發(fā)明由于僅需要附加的散列表而易于實施，這意味著確定當(dāng)前節(jié)點的狀態(tài)信息和相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息，還意味著傳遞相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所述狀態(tài)信息。另外，本發(fā)明可用在多廠商環(huán)境中。


被包含在說明書中以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并構(gòu)成說明書一部分的

了本發(fā)明的實施例，并與描述一起有助于理解本發(fā)明的原理。在附圖中圖1根據(jù)本發(fā)明一個實施例圖解了使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布系統(tǒng)，而圖2的框圖根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明了使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布系統(tǒng)。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，

了其示例。
圖1根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明了在包括通過鏈路連接的節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)中使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布方法。
一個或多個節(jié)點將其狀態(tài)信息傳送給一個或多個相鄰節(jié)點(步驟10)。在圖1中所披露的本發(fā)明的實施例中，使用OSPF(開放式最短路徑優(yōu)先)非透明LSA(鏈路狀態(tài)通告)類型9來實現(xiàn)此目的。可以定期或者在特殊情況下(例如當(dāng)給定節(jié)點開始發(fā)生擁塞時)傳送狀態(tài)信息。包括包的通信流源于源節(jié)點，并通過可用路徑傳送到目的節(jié)點(步驟11)。在步驟12，確定可用路徑的權(quán)重。各權(quán)重是相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點(即確定權(quán)重的節(jié)點)的狀態(tài)信息以及相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息的遞減函數(shù)。在圖1所披露的本發(fā)明的實施例中，路徑的成本包括與所述路徑有關(guān)的延遲，節(jié)點的狀態(tài)信息包括從所述節(jié)點到接下來的節(jié)點的鏈路上的負(fù)載、所述節(jié)點的CPU負(fù)載以及所述節(jié)點的緩沖區(qū)負(fù)載。
對包執(zhí)行基于例如最長前綴匹配(LPM)的包分類，將包的一個或多個字段散列，以獲得散列值，且所獲得的散列值與具有確定的最高權(quán)重的路徑的下一節(jié)點相關(guān)(步驟13)?；诖_定的權(quán)重選擇一個路徑(步驟14)。將通信流派發(fā)到所選擇路徑的下一節(jié)點(步驟15)。在轉(zhuǎn)發(fā)通信流所通過的一個或多個節(jié)點處重復(fù)所述確定權(quán)重、選擇路徑和派發(fā)通信流，直至通信流到達(dá)目的節(jié)點(步驟16和17)。在一個或多個節(jié)點處，可按照與針對所述節(jié)點所屬的路徑而確定的權(quán)重成比例的份額將通信流派發(fā)到接下來的節(jié)點(圖1中未示出)。
圖2根據(jù)本發(fā)明一個實施例說明在通信網(wǎng)絡(luò)中使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布系統(tǒng)。在圖2所披露的本發(fā)明的實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)是IP-RAN網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)際協(xié)議無線接入網(wǎng))，即無連接的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)包括通過鏈路L連接的多個節(jié)點N。發(fā)起包括要發(fā)送的包的通信流的節(jié)點稱作源節(jié)點SN。作為通過可用路徑傳送的通信流的目的地的節(jié)點稱作目的節(jié)點DN。
在圖2所披露的本發(fā)明的實施例中，一個或多個節(jié)點包括用于確定可用路徑的權(quán)重的權(quán)重確定器WD。根據(jù)關(guān)于相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點的狀態(tài)信息和相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息的遞減函數(shù)，確定每個權(quán)重。在圖2所披露的本發(fā)明的實施例中，路徑的成本包括與所述路徑有關(guān)的延遲，而節(jié)點的狀態(tài)信息包括從所述節(jié)點到接下來的節(jié)點的鏈路上的負(fù)載、所述節(jié)點的CPU負(fù)載和/或所述節(jié)點的緩沖區(qū)負(fù)載。一個或多個節(jié)點還包括用于基于所確定的權(quán)重選擇路徑的路徑選擇器PS。一個或多個節(jié)點還包括用于將通信流派發(fā)到所選擇路徑的下一節(jié)點的派發(fā)器DP。一個或多個節(jié)點還包括分割器FR，用于按照與其相應(yīng)權(quán)重成比例的份額將通信流派發(fā)到所述接下來的節(jié)點。
在圖2所披露的本發(fā)明的實施例中，一個或多個節(jié)點還包括用于將節(jié)點的狀態(tài)信息傳送給一個或多個相鄰節(jié)點的發(fā)送器TR。發(fā)送器可使用例如OSPF非透明LSA類型9傳送狀態(tài)信息。發(fā)送器可定期或者在特定情況下(例如當(dāng)相應(yīng)節(jié)點開始變得擁塞時)傳送狀態(tài)信息。一個或多個節(jié)點還包括分類器CL，用于對到達(dá)的包進(jìn)行包分類；還包括散列器HS，用于將經(jīng)過分類的包的一個或多個字段散列，以獲得散列值，并且用于將所獲得散列值與具有所確定的最高權(quán)重的路徑的下一節(jié)點相關(guān)。
在圖2所披露的本發(fā)明的實施例中，可以用軟件和/或硬件來實現(xiàn)權(quán)重確定器、路徑選擇器、派發(fā)器、分割器、發(fā)送器、分類器和散列器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，隨著技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明的基本原理可按照多種方式來實現(xiàn)。本發(fā)明和其實施例不限于上述的示例，實際上可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)改變。
權(quán)利要求
1.一種在包括通過鏈路連接的節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)中使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布方法，該方法包括以下步驟將所述節(jié)點的狀態(tài)信息從一個或多個節(jié)點傳送給一個或多個相鄰節(jié)點，在源節(jié)點處發(fā)起將通過可用路徑傳輸?shù)侥康墓?jié)點的包括包的通信流，確定可用路徑的權(quán)重，根據(jù)關(guān)于相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點的狀態(tài)信息和相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息的遞減函數(shù)確定每個權(quán)重，基于所確定的權(quán)重選擇路徑，將通信流派發(fā)到所選擇路徑的接下來的節(jié)點，以及在轉(zhuǎn)發(fā)通信流時所經(jīng)過的一個或多個節(jié)點處，重復(fù)所述確定權(quán)重、選擇路徑和派發(fā)通信流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過使用OSPF協(xié)議實現(xiàn)狀態(tài)信息的所述發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在一個或多個節(jié)點處，按照與其相應(yīng)權(quán)重成比例的份額派發(fā)通信流到接下來的節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括以下步驟對到達(dá)一個或多個節(jié)點的包執(zhí)行包分類，將經(jīng)過分類的包的一個或多個字段散列，以獲得散列值，以及將所獲得的散列值與具有所確定的最高權(quán)重的路徑的下一節(jié)點相關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，路徑的成本包括與所述路徑有關(guān)的延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括從所述節(jié)點到接下來的節(jié)點的鏈路上的負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的CPU負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的緩沖區(qū)負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是無連接的網(wǎng)絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是面向連接的網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是IP網(wǎng)絡(luò)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是IP-RAN網(wǎng)絡(luò)。
13.一種在包括通過鏈路連接的節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)中使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布系統(tǒng)，其中一個節(jié)點為源節(jié)點，用于發(fā)起將通過可用路徑傳送的包括包的通信流，并且其中一個節(jié)點為用于接收所傳送的包的目的節(jié)點，一個或多個節(jié)點包括發(fā)送器，用于將所述節(jié)點的狀態(tài)信息傳送給一個或多個相鄰節(jié)點，用于確定可用路徑的權(quán)重的權(quán)重確定器，其中根據(jù)關(guān)于相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點的狀態(tài)信息以及相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息的遞減函數(shù)確定每個權(quán)重，路徑選擇器，用于基于所確定的權(quán)重選擇路徑，以及派發(fā)器，用于將通信流派發(fā)到所選擇路徑的接下來的節(jié)點。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送器使用OSPF協(xié)議傳送狀態(tài)信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，一個或多個節(jié)點還包括分割器，用于按照與其相應(yīng)權(quán)重成比例的份額將通信流派發(fā)到接下來的節(jié)點。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，一個或多個節(jié)點還包括分類器，用于對到達(dá)的包進(jìn)行包分類，和散列器，用于將經(jīng)過分類的包的一個或多個字段散列，以獲得散列值，并且將所獲得的散列值與具有所確定的最高權(quán)重的路徑的下一節(jié)點相關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，路徑的成本包括與所述路徑有關(guān)的延遲。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括從所述節(jié)點到接下來的節(jié)點的鏈路上的負(fù)載。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的CPU負(fù)載。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，節(jié)點的狀態(tài)信息包括所述節(jié)點的緩沖區(qū)負(fù)載。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是無連接的網(wǎng)絡(luò)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是面向連接的網(wǎng)絡(luò)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是IP網(wǎng)絡(luò)。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該通信網(wǎng)絡(luò)是IP-RAN網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在包括通過鏈路連接的節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)中使用局部狀態(tài)信息的動態(tài)負(fù)載分布方法和系統(tǒng)。狀態(tài)信息從一個或多個節(jié)點傳送到一個或多個相鄰節(jié)點。在源節(jié)點處發(fā)起將通過可用路徑傳送到目的節(jié)點的包括包的通信流。根據(jù)關(guān)于相應(yīng)路徑的成本、當(dāng)前節(jié)點的狀態(tài)信息以及相應(yīng)路徑上一個或多個節(jié)點的所接收狀態(tài)信息的遞減函數(shù)確定可用路徑的權(quán)重?；谒_定的權(quán)重選擇一條路徑。將通信流派發(fā)到所選擇路徑的下一節(jié)點。在轉(zhuǎn)發(fā)通信流所通過的一個或多個節(jié)點處，重復(fù)所述確定權(quán)重、選擇路徑和派發(fā)通信流。
文檔編號H04L12/56GK1708961SQ200380102169
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者安德萊斯·海納, 瑟吉·巴蘭丁 申請人:諾基亞公司