一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，本方法在廣域網(wǎng)中仍采用傳統(tǒng)的主動(dòng)路由組網(wǎng)，通過擁塞監(jiān)測(cè)，對(duì)發(fā)生擁塞點(diǎn)的前一跳路由器驅(qū)動(dòng)按需路由，在一定范圍內(nèi)尋找空閑鏈路，避開擁塞鏈路進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：避開擁塞鏈路，合理引導(dǎo)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，緩解擁塞鏈路負(fù)載過重，直至恢復(fù)正常，從一定程度上解決了有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題；在具體實(shí)現(xiàn)上只需對(duì)路由器進(jìn)行簡(jiǎn)單升級(jí)，不對(duì)傳統(tǒng)路由協(xié)議進(jìn)行修改，不影響網(wǎng)絡(luò)基本路由組網(wǎng)功能和傳統(tǒng)路由協(xié)議的互通，并且只在擁塞發(fā)生時(shí)在有限范圍內(nèi)產(chǎn)生路由查詢報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)開銷小。
【專利說明】一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的擁塞管理技術(shù)和路由技術(shù)，尤其涉及按需路由技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸成為信息時(shí)代的必然需求，其首要解決的問題就是擁塞。擁塞指在某段時(shí)間里，網(wǎng)絡(luò)中某一資源的需求部分超過了該資源所能提供的可用部分，就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的特性變壞。擁塞管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)，復(fù)雜的問題，因?yàn)閾砣怯啥喾矫嬖蛞鸬模瑐鹘y(tǒng)的思路一般采用FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBffFQ等隊(duì)列管理技術(shù)，初期確實(shí)能解決設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)能力不足引起部分鏈路的擁堵問題，但是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，這些手段無法有效解決網(wǎng)絡(luò)層面的擁塞問題。
[0003]為了解決網(wǎng)絡(luò)的擁塞問題，只能從全局出發(fā)，合理規(guī)劃調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源。目前網(wǎng)絡(luò)層面的主要調(diào)控方法是路由協(xié)議，路由協(xié)議的原理是通過在路由器之間共享路由信息，結(jié)合路由信息執(zhí)行路由選擇和創(chuàng)建路由表，引導(dǎo)數(shù)據(jù)包查詢路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)路由建立時(shí)機(jī)與數(shù)據(jù)發(fā)送的關(guān)系可以把路由協(xié)議分為兩種:主動(dòng)路由和按需路由。
[0004]主動(dòng)路由是事先選擇出所有路徑，并不考慮實(shí)際中是否用到具體的路徑，一般運(yùn)用到有線廣域網(wǎng)中，比如RIP，OSPF, EIGRP等協(xié)議，這些路由協(xié)議采用的都是最短路徑優(yōu)先算法，容易將網(wǎng)絡(luò)流量匯聚到單一鏈路，引起網(wǎng)絡(luò)擁塞。這些路由協(xié)議已廣泛安裝到廣域網(wǎng)的路由設(shè)備，考慮到互通性等因素，目前無法對(duì)這些協(xié)議進(jìn)行替換或者改進(jìn)。
[0005]按需路由又稱為反應(yīng)式路由或被動(dòng)路由，是一種當(dāng)需要時(shí)才進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)的路由選擇方式，一般運(yùn)用到無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，比如DSR，A0DV等協(xié)議。與主動(dòng)式路由相比，按需路由中的節(jié)點(diǎn)平時(shí)并不實(shí)時(shí)地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)路由。只有在節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才激活路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。由源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過程，找到相應(yīng)的路由后，才開始發(fā)送分組。由于按需路由由源路由器按需查找，而不是事先存儲(chǔ)，因此存在初始路由的延遲問題，并且按需路由依靠泛洪式的廣播來獲得路由信息，由于每個(gè)路由器都不停地廣播接收到的路由查詢報(bào)文，會(huì)導(dǎo)致〃廣播風(fēng)暴〃的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，本發(fā)明結(jié)合主動(dòng)路由和按需路由，提出了一種避開擁塞鏈路的路由選擇方法，主要思路是在有線網(wǎng)中仍采用傳統(tǒng)的主動(dòng)路由，只有在擁塞發(fā)生時(shí)，在擁塞路由器附近一定范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)按需選路，建立新的路徑，避開擁塞鏈路。
[0007]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:能避開擁塞鏈路，合理弓I導(dǎo)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，緩解擁塞鏈路負(fù)載過重，直至恢復(fù)正常，從一定程度上解決了有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題；在具體實(shí)現(xiàn)上只需對(duì)路由器進(jìn)行簡(jiǎn)單升級(jí)，不對(duì)傳統(tǒng)路由協(xié)議進(jìn)行修改，不影響網(wǎng)絡(luò)基本路由組網(wǎng)功能和傳統(tǒng)路由協(xié)議的互通，并且只在擁塞發(fā)生時(shí)在有限范圍內(nèi)產(chǎn)生路由查詢報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)開銷小。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1是擁塞通知示例圖。
[0009]圖2是按需路由查詢過程示例圖。
[0010]圖3是按需路由應(yīng)答過程不例圖。
[0011 ]圖4是快速轉(zhuǎn)發(fā)表構(gòu)造及業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)流程示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明，本發(fā)明包括以下步驟。
[0013]I路由組網(wǎng)。
[0014]有線廣域網(wǎng)內(nèi)路由器采用傳統(tǒng)主動(dòng)路由進(jìn)行組網(wǎng)，路由器之間傳遞路由信息，結(jié)合路由信息執(zhí)行路由選擇和創(chuàng)建路由表，業(yè)務(wù)根據(jù)路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0015]2擁塞監(jiān)測(cè)。
[0016]首先定義鏈路負(fù)載率K=(鏈路已使用帶寬/鏈路帶寬總?cè)萘?，用其表示鏈路的擁塞程度，采用K值和擁塞指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，可判斷鏈路是否發(fā)生擁塞。擁塞指標(biāo)參數(shù)包括上限U，下限L及觸發(fā)時(shí)間TolL分別表示擁塞發(fā)生，擁塞結(jié)束時(shí)，定義的鏈路負(fù)載率臨界值，T表示從超過上限或者下限開始，到觸發(fā)擁塞發(fā)生或者擁塞結(jié)束事件為止，定義的持續(xù)時(shí)間值。當(dāng)K〉U，并且持續(xù)時(shí)間超過T，則認(rèn)為擁塞發(fā)生，當(dāng)K〈L，并且實(shí)際持續(xù)時(shí)間超過T，則認(rèn)為擁塞結(jié)束。
[0017]路由器采用硬件模塊對(duì)業(yè)務(wù)報(bào)文進(jìn)行采樣，實(shí)施擁塞監(jiān)測(cè)，通過配置硬件可編程單元，比對(duì)擁塞指標(biāo)參數(shù)U、L、T，判斷擁塞是否發(fā)生。
[0018]3擁塞通知。
[0019]當(dāng)路由器B發(fā)生擁塞后，如果有業(yè)務(wù)要轉(zhuǎn)發(fā)，則執(zhí)行以下步驟，可配合圖1所示:
1)路由器B向接收業(yè)務(wù)的前一跳路由器A發(fā)送按需路由請(qǐng)求報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、B地址，路由器A收到報(bào)文之后針對(duì)該業(yè)務(wù)執(zhí)行按需路由，路由器B繼續(xù)執(zhí)行步驟2 ；
2)根據(jù)業(yè)務(wù)目的地址查詢路由表，向下一跳路由器發(fā)送擁塞通知報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址及B地址；
3)接收到擁塞通知報(bào)文的路由器，判斷本路由器是否是目的地，如果是，則退出處理，否則提取報(bào)文內(nèi)容進(jìn)行記錄，并繼續(xù)執(zhí)行2)。
[0020]4按需路由。
[0021]路由器A執(zhí)行按需路由方法:
路由器A向鄰近范圍S (該范圍可以人工配置，一般設(shè)置為5跳路由器)內(nèi)的所有路由器擴(kuò)散查詢報(bào)文并啟動(dòng)超時(shí)等待時(shí)間Te，如果超過Te沒有收到應(yīng)答報(bào)文，則按需路由失敗。查詢報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、A地址、B地址，擴(kuò)散過程中需將經(jīng)過路徑上的路由器地址及鏈路負(fù)載率的最小值Km記錄到報(bào)文內(nèi)容里。擴(kuò)散查詢報(bào)文的方法，執(zhí)行以下步驟，可配合圖2所示:
1)采用廣播方式向本路由器相連的所有鄰居路由器發(fā)送查詢報(bào)文，但不向發(fā)送該查詢報(bào)文的鄰居路由器發(fā)送；
2)收到該查詢報(bào)文的路由器，判斷是否滿足以下條件，如果都不滿足，則重復(fù)步驟1，如果滿足以下條件之一時(shí)結(jié)束擴(kuò)散查詢報(bào)文: 條件1:到達(dá)業(yè)務(wù)源地址；
條件2:到達(dá)路由器A ;
條件3:到達(dá)路由器B;
條件4:到達(dá)路由器已接收過該查詢報(bào)文；
條件5:到達(dá)S最后一跳路由器；
條件6:到達(dá)接收到擁塞通知的路由器，查詢報(bào)文與擁塞通知的內(nèi)容(業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址及B地址)相同。
[0022]配合圖3所示，滿足條件6的路由器沿原路徑向路由器A返回應(yīng)答報(bào)文，路由器A對(duì)返回的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行比較，選取Km最大的鏈路，如果存在多條Km相同的鏈路，則選擇經(jīng)過的路由器數(shù)量最少的一條路徑，按需路由成功。如果選取不出符合以上條件的鏈路，則針對(duì)該業(yè)務(wù)的按需路由失敗。
[0023]如果按需路由成功，路由器A將按需路由配置報(bào)文發(fā)送給選取路徑上的所有路由器，報(bào)文內(nèi)容包括路徑結(jié)果(所有經(jīng)過路徑上路由器的地址)及業(yè)務(wù)目的地址，業(yè)務(wù)源地址。路由器A和路徑上各路由器將配置報(bào)文內(nèi)容記錄到快速轉(zhuǎn)發(fā)表。
[0024]5業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0025]對(duì)路由器軟件協(xié)議棧進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)時(shí)首先查詢快速轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)業(yè)務(wù)目的地址和源地址查找匹配項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果匹配不到則按路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，快速轉(zhuǎn)發(fā)表構(gòu)造及業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)流程可配合圖4所示。
[0026]6關(guān)閉按需路由。
[0027]如果監(jiān)測(cè)到擁塞結(jié)束，則路由器B向路由器A發(fā)送按需路由撤銷報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、B地址，路由器A清除掉針對(duì)該業(yè)務(wù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表記錄項(xiàng)，同時(shí)路由器A向所選路徑上的所有路由器轉(zhuǎn)發(fā)該按需路由撤銷報(bào)文，通知各路由器清除掉針對(duì)該業(yè)務(wù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表記錄項(xiàng)。
【權(quán)利要求】
1.一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I廣域網(wǎng)內(nèi)路由器采用傳統(tǒng)主動(dòng)路由進(jìn)行組網(wǎng)； 步驟2路由器采用硬件模塊對(duì)業(yè)務(wù)報(bào)文進(jìn)行采樣，實(shí)施擁塞監(jiān)測(cè)； 步驟3當(dāng)路由器B監(jiān)測(cè)到發(fā)生擁塞后，如果有業(yè)務(wù)要轉(zhuǎn)發(fā)，則觸發(fā)前一跳路由器A執(zhí)行按需路由，同時(shí)向轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的下游路由器進(jìn)行擁塞通知； 步驟4前一跳路由器A執(zhí)行按需路由選擇，將選路結(jié)果記錄到快速轉(zhuǎn)發(fā)表； 步驟5對(duì)路由器軟件協(xié)議棧進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)時(shí)首先查詢快速轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)業(yè)務(wù)目的地和源地址查找匹配項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果匹配不到則按路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟6如果監(jiān)測(cè)到路由器B擁塞結(jié)束，則撤銷路由器A的按需路由。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，其特征在于，步驟3如果有業(yè)務(wù)要轉(zhuǎn)發(fā)，則觸發(fā)前一跳路由器A執(zhí)行按需路由，由路由器B向接收業(yè)務(wù)的前一跳路由器A發(fā)送按需路由請(qǐng)求報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、B地址，路由器A收到報(bào)文之后針對(duì)該業(yè)務(wù)執(zhí)行按需路由。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，其特征在于，步驟3同時(shí)向轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的下游路由器進(jìn)行擁塞通知，由路由器B根據(jù)業(yè)務(wù)目的地址查詢路由表，向下一跳路由器發(fā)送擁塞通知報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址及B地址； 接收到擁塞通知報(bào)文的路由器判斷本路由器是否是目的地，如果是，則退出處理，否則提取報(bào)文內(nèi)容進(jìn)行記錄，并根據(jù)業(yè)務(wù)目的地，繼續(xù)向下一跳發(fā)送擁塞通知報(bào)文，直到到達(dá)業(yè)務(wù)目的地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，其特征在于，步驟4前一跳路由器A執(zhí)行按需路由選擇，將選路結(jié)果記錄到快速轉(zhuǎn)發(fā)表，路由器A執(zhí)行按需路由方法: 路由器A向鄰近范圍S(該范圍可以人工配置，一般設(shè)置為5跳路由器)內(nèi)的所有路由器擴(kuò)散查詢報(bào)文并啟動(dòng)超時(shí)等待時(shí)間Te，如果超過Te沒有收到應(yīng)答報(bào)文，則按需路由失??；查詢報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、A地址、B地址，擴(kuò)散過程中需將經(jīng)過路徑上的路由器地址及鏈路負(fù)載率的最小值Km記錄到報(bào)文內(nèi)容里； 接收到擁塞通知的路由器，如果接收到查詢報(bào)文，查詢報(bào)文與擁塞通知的內(nèi)容(業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址及B地址)相同，該路由器沿原路徑向路由器A返回應(yīng)答報(bào)文，路由器A對(duì)返回的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行比較，選取Km最大的鏈路，如果存在多條Km相同的鏈路，則選擇經(jīng)過的路由器數(shù)量最少的一條路徑，按需路由成功； 如果選取不出符合以上條件的鏈路，則針對(duì)該業(yè)務(wù)的按需路由失敗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決有線網(wǎng)絡(luò)擁塞的路由選擇方法，其特征在于，步驟6如果監(jiān)測(cè)到路由器B擁塞結(jié)束，則撤銷路由器A的按需路由，由路由器B向路由器A發(fā)送按需路由撤銷報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包括業(yè)務(wù)目的地址、業(yè)務(wù)源地址、B地址，路由器A清除掉針對(duì)該業(yè)務(wù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表記錄項(xiàng)，同時(shí)路由器A向所選路徑上的所有路由器轉(zhuǎn)發(fā)該按需路由撤銷報(bào)文，通知各路由器清除掉針對(duì)該業(yè)務(wù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)表記錄項(xiàng)。
【文檔編號(hào)】H04L12/721GK104038436SQ201410254192
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】楊曉, 陳量, 康宗緒, 蘭峰壘 申請(qǐng)人:重慶金美通信有限責(zé)任公司