技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)和無線通信，尤其涉及一種實現(xiàn)重疊速率區(qū)分區(qū)的系統(tǒng)和方法實施例。

背景技術(shù)：

流量工程(traffic engineering，簡稱TE)指的是配置數(shù)據(jù)面硬件，包括網(wǎng)絡(luò)的各種通信節(jié)點，以基于從所述網(wǎng)絡(luò)中采集的信息路由流量。TE通常用于優(yōu)化或者改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)流量通信和資源利用。集中式TE在大型網(wǎng)絡(luò)中可能計算上比較復(fù)雜，并且需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣展示時延的控制信令?；蛘撸植际絋E架構(gòu)可以將大型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)面劃分為TE分區(qū)，其可以利用分布式TE控制器和信令進(jìn)行配置。因此網(wǎng)絡(luò)硬件和節(jié)點分配給多個分區(qū)，相比集中管理整個網(wǎng)絡(luò)，單獨管理的復(fù)雜度更小，通信時延更低。所述分布式方法也提高了實現(xiàn)的可擴(kuò)展性。但是，由于分區(qū)之間可以傳遞流量，相鄰分區(qū)應(yīng)該協(xié)調(diào)處理流量速率和其他資源。這種協(xié)調(diào)可能需要不同分區(qū)之間進(jìn)行廣泛通信，這會增加信令開銷和時延。因此，需要在分區(qū)間處理業(yè)務(wù)流的機制。這在將無線方面納入考慮范圍的時候尤其正確，因為無線網(wǎng)絡(luò)要求低時延。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實施例，一種確定網(wǎng)絡(luò)配置用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的方法包括：第一分區(qū)控制器接收指示網(wǎng)絡(luò)能力的信息。所述信息包括約束函數(shù)的多個參數(shù)。所述方法還包括根據(jù)所述接收的信息提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)。

根據(jù)另一個實施例，一種確定網(wǎng)絡(luò)配置用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的方法包括：第二分區(qū)控制器接收從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)的請求；所述第二分區(qū)控制器發(fā)送指示網(wǎng)絡(luò)能力的信息，所述信息包括約束函數(shù)的多個參數(shù)。所述方法還包括：從第一分區(qū)控制器接收至少一個選擇的通信參數(shù)的指示，用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)。

根據(jù)又一個實施例，一種確定網(wǎng)絡(luò)配置用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的網(wǎng)絡(luò)控制器包括：處理器；非瞬時性計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲所述處理器執(zhí)行的程序。所述程序包括接收指示網(wǎng)絡(luò)能力的信息的指令。所述信息包括約束函數(shù)的多個參數(shù)。所述程序還包括根據(jù)接收的信息提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)的指令。

根據(jù)再一個實施例，一種確定網(wǎng)絡(luò)配置用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的網(wǎng)絡(luò)控制器包括：處理器；非瞬時性計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲所述處理器執(zhí)行的程序。所述程序包括接收從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)的請求的指令，以及發(fā)送指示網(wǎng)絡(luò)能力的信息的指令。所述信息包括約束函數(shù)的多個參數(shù)。所述程序還包括從第二網(wǎng)絡(luò)控制器接收至少一個選擇的通信參數(shù)的指示，用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)的指令。

上述寬泛地概括了本發(fā)明實施例的特征，以便能夠更好理解以下本發(fā)明詳細(xì)描述。下面將對本發(fā)明實施例的其他特征和優(yōu)勢進(jìn)行說明，其也構(gòu)成了本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所公開的概念和特定實施例易被用作修改或設(shè)計其他實現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的的結(jié)構(gòu)或過程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)意識到，這種等同構(gòu)造不脫離所附權(quán)利要求書所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。

附圖說明

為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中：

圖1示出將網(wǎng)絡(luò)分成多個分區(qū)的示例；

圖2示出分區(qū)間基于代價的流量傳輸?shù)膱鼍埃?/p>

圖3示出配置網(wǎng)絡(luò)用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的方法實施例；

圖4示出配置網(wǎng)絡(luò)用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流的另一個方法實施例；

圖5示出利用重疊速率區(qū)處理分區(qū)之間業(yè)務(wù)流的方法實施例；

圖6示出利用重疊速率區(qū)處理分區(qū)之間業(yè)務(wù)流的另一個方法實施例；

圖7示出利用重疊速率區(qū)處理分區(qū)之間業(yè)務(wù)流的又一個方法實施例；

圖8是可用于實現(xiàn)各種實施例的處理系統(tǒng)的圖。

除非另有指示，否則不同圖中的對應(yīng)標(biāo)號和符號通常指代對應(yīng)部分。繪制各圖是為了清楚地說明實施例的相關(guān)方面，因此未必是按比例繪制的。

具體實施方式

下文將詳細(xì)論述當(dāng)前優(yōu)選實施例的制作和使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可在各種具體上下文中體現(xiàn)的許多適用的發(fā)明性概念。所論述的具體實施例僅僅說明用以實施和使用本發(fā)明的具體方式，而不限制本發(fā)明的范圍。

提供系統(tǒng)和方法實施例，用于利用考慮分區(qū)之間重疊速率區(qū)的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)處理和管理業(yè)務(wù)流。速率區(qū)指的是部分網(wǎng)絡(luò)可以支持的速率的集合。在單個有線鏈路的簡單情況下，所述速率區(qū)是所有不違反單個鏈路容量的速率的集合。這通常表示為一系列線性約束，如：

∑r_i≤C.。

重疊速率區(qū)指的是定義速率區(qū)的約束來自多個分區(qū)的速率區(qū)(即所述速率區(qū)覆蓋其他分區(qū)的速率區(qū))。該速率區(qū)(通常稱為約束)可以代表分區(qū)攜帶流量的通信能力，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)條件和/或其他網(wǎng)絡(luò)實體如其他分區(qū)中的網(wǎng)絡(luò)實體采取的預(yù)期措施考慮在內(nèi)。約束還可以通過包括不符合約束的代價等懲罰擴(kuò)大。通過考慮流量傳輸涉及的多個分區(qū)的約束信息，所述實施例可以增加TE分區(qū)的響應(yīng)時間。除了速率約束之外，其他信息也可以在分區(qū)之間交互，并且用于TE分區(qū)問題的優(yōu)化。例如，考慮分區(qū)的優(yōu)化目標(biāo)或者條件的效用函數(shù)也可以交互，并且用于優(yōu)化之中。另外，所述優(yōu)化也可以考慮有關(guān)分區(qū)工作的變量，如沒有在分區(qū)之間傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)流。附加信息可以為TE分區(qū)問題提供進(jìn)一步優(yōu)化。

當(dāng)TE分區(qū)包括無線組件，直接表達(dá)這些約束變得尤其困難/昂貴。因此，可以利用其它形式的表達(dá)，如：沖突圖，或者子問題的可行性，如多個可行速率的凸組合。

圖1示出將網(wǎng)絡(luò)分成多個分區(qū)的示例。所述分區(qū)在包括多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software defined network，簡稱SDN)的區(qū)域100中實現(xiàn)。所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如路由器)120，基站或者傳輸點(transmission point，簡稱TP)130以及用戶設(shè)備(user equipment，簡稱UE)140。所述節(jié)點還包括TE控制器110，也稱作軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software-defined networking，簡稱SDN)控制器。所述節(jié)點屬于無線接入網(wǎng)(radio access network，簡稱RAN)，其可以劃分為RAN核心部分和RAN接入部分。所述RAN核心部分包括所述核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點120，而RAN接入部分包括所述TP。所述SDN控制器110可以位于上述兩個部分。為了提升響應(yīng)速度，提高網(wǎng)絡(luò)操作的可擴(kuò)展性，將所述網(wǎng)絡(luò)劃分為多個分區(qū)(這個示例中是5個分區(qū))。所述分區(qū)的數(shù)量可以根據(jù)至少一個分區(qū)量化參數(shù)確定，如預(yù)期分區(qū)TE復(fù)雜度、網(wǎng)絡(luò)大小、流量負(fù)荷，業(yè)務(wù)流信息或者它們的組合。所述SDN的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分為確定數(shù)量的分區(qū)。每個分區(qū)分配有對應(yīng)的SDN控制器。每個SDN控制器均用于針對分配的分區(qū)中各自分配的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作出TE決策并且執(zhí)行分配的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。每個分區(qū)可以由對應(yīng)的控制器110控制。所述分區(qū)提供分區(qū)之間流量和資源的分布控制，并且可以解決單點故障和非授權(quán)實體控制節(jié)點等網(wǎng)絡(luò)問題。

分區(qū)可以覆蓋所述RAN接入部分的節(jié)點，如分區(qū)1，可以覆蓋所述RAN核心部分的節(jié)點，如分區(qū)3，或者同時覆蓋兩個RAN部分的節(jié)點，如分區(qū)4。分區(qū)還可以包括子分區(qū)，如分區(qū)2包括分區(qū)2a和2b。所述分區(qū)中的控制器110可以在其分區(qū)中應(yīng)用TE，并且相互之間互動以在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行分布式TE?？蛇x地，中央控制器111還可以用于管理所述多個分區(qū)的操作。對于分區(qū)之間的流量傳輸，涉及的分區(qū)或者其分區(qū)控制器110可以交互信令，用于優(yōu)化傳輸?shù)姆謪^(qū)資源，如設(shè)置流量傳輸速率。隨著流量和/或涉及節(jié)點的數(shù)量的增加，信令開銷可能非常大。通過減少所述分區(qū)或者分區(qū)控制器110之間的互動以設(shè)置流量轉(zhuǎn)發(fā)的速率和資源，可以減少信令開銷。穿過有多個控制器的網(wǎng)絡(luò)的流量路由可以建模為分布式TE問題。

典型地，分區(qū)中的速率分配可以基于分區(qū)之間交互的代價進(jìn)行。所述代價可以對應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)流需要或者提供的速率。圖2示出相鄰分區(qū)之間流量傳輸?shù)膱鼍?。第一分區(qū)210(標(biāo)記為Z1)包括一個或者多個發(fā)送數(shù)據(jù)流至第二分區(qū)220(標(biāo)記為Z2)中節(jié)點B的節(jié)點。流量在所述第二分區(qū)220中節(jié)點A與節(jié)點B之間的鏈路上傳輸。根據(jù)基于代價的分區(qū)，所述第一分區(qū)210的分區(qū)控制器向所述第二分區(qū)220請求分配速率，如每秒10兆比特或者任意其他單位的速率，用于在所述節(jié)點A和節(jié)點B之間的鏈路上傳輸流量。所述第二分區(qū)220通過發(fā)送指示在所述第二分區(qū)220中可用的速率，如5單位的速率的信息，來進(jìn)行響應(yīng)。兩個分區(qū)之間的交互可以迭代多次(如圖2的表格中示出的5次)，直到所述第一分區(qū)210請求對于所述第二分區(qū)220更接近或者更容易接受的更新速率。使用這種方法，迭代次數(shù)可能導(dǎo)致在執(zhí)行分區(qū)之間請求的流量傳輸?shù)捻憫?yīng)時間中存在明顯時延。所述迭代也要求執(zhí)行所述交互的信令。

在所述實施例中，兩個分區(qū)交互與其重疊速率區(qū)相關(guān)的附加信息。所述交互使得一個分區(qū)能夠預(yù)計另一個分區(qū)支持該流量的能力，從而減少需要互動的次數(shù)。所述信息用于對分區(qū)之間提出的互動進(jìn)行約束。所述約束可以表示為兩個分區(qū)均已知的特殊業(yè)務(wù)流的函數(shù)，特殊業(yè)務(wù)流使用的路徑的函數(shù)，或者多個業(yè)務(wù)流的集合的函數(shù)(也稱作隧道)。

典型的信息交互包括特殊速率/路徑的代價或者流量允許的速率。在所述實施例中，該信息將特殊速率/路徑的代價信息或者流量允許的速率擴(kuò)展到這些速率的函數(shù)中。這些函數(shù)的一個示例是簡單擴(kuò)展的線性組合，如在a·r₁+b·r₂形式中，a和b都是變量，r1和r2是經(jīng)過各自分區(qū)的兩個業(yè)務(wù)流的速率。該信息用于對分區(qū)優(yōu)化問題中做出的決策進(jìn)行約束。

除了約束之外，也可以交互其他信息，如效用函數(shù)和/或分區(qū)操作變量的形式。這使得一個分區(qū)表達(dá)出與特殊措施相關(guān)的代價(如使用鏈路的代價)。例如，利用懲罰函數(shù)U_C(x)，所述約束a·r₁+b·r₂≤C可以擴(kuò)展到a·r₁+b·r₂+x≤C。因此，所述第二分區(qū)通過最小化目標(biāo)函數(shù)應(yīng)用優(yōu)化，如下所示：

min U(r)+U_C(x)

s.t.Ar≤b，和

a·r₁+b·r₂+x≤C

其中U(r)和Ar≤b都是內(nèi)部分區(qū)參數(shù)。

所述交互信息可以直接從分區(qū)內(nèi)部鏈路獲得(如所述信息可以反映網(wǎng)絡(luò)中的物理限制)或者可以反映內(nèi)部優(yōu)化的當(dāng)前狀態(tài)的輸出。在一個實施例中，所述交互的信息可以是鄰近分區(qū)中所有的剩余資源，如減去任意預(yù)留資源之后鏈路上的剩余能力。

在一種方法中，與所述約束相關(guān)的變量或者參數(shù)以及任意附加信息可以由分區(qū)控制器利用迭代算法解決，所述迭代算法對變量值進(jìn)行更新直到實現(xiàn)合適收斂。在另一種方法中，也可以在解決方案中考慮懲罰函數(shù)。例如，所述懲罰函數(shù)可以代表利用資源滿足所述約束的代價。使用約束以及可選的附加信息可以減少分區(qū)問題的解決時間，從而增加分區(qū)操作的響應(yīng)時間。例如，分區(qū)控制器可以利用一個涉及的分區(qū)如出口分區(qū)或者入口分區(qū)中鏈路或者虛擬鏈路應(yīng)用的速率約束確定分區(qū)之間傳輸流量的速率。

在一種方法中，上述變量x等交互的參數(shù)代表網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層采取的措施。例如，x代表業(yè)務(wù)流的分流比，或者流量形狀函數(shù)的參數(shù)。因此，如果從第一分區(qū)接收業(yè)務(wù)流的第二分區(qū)已經(jīng)確定涉及修改x的解決方案，第二分區(qū)控制器直接在數(shù)據(jù)層調(diào)整參數(shù)而不是第一分區(qū)控制器在接收到第二分區(qū)的響應(yīng)時調(diào)整參數(shù)可能是有益的。因此，除了參數(shù)x的指示之外，如果x值被調(diào)整，則應(yīng)該獲取與控制層措施(如路由表更新)相關(guān)的附加信息?？梢詧?zhí)行附加的授權(quán)步驟使得所述第二分區(qū)采取這些措施，如指導(dǎo)部分路由器實現(xiàn)從第一分區(qū)接收的命令。

在一個實施例中，所述約束可以是指示分區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)區(qū)域攜帶流量的通信能力限制的表達(dá)式。攜帶部分流量的通信能力限制可以利用已知參數(shù)的線性函數(shù)表達(dá)，如考慮所述第二分區(qū)、第一分區(qū)或者兩個分區(qū)中鏈路上的速率和能力的不等式。該不等式的一個示例是：分區(qū)1中的業(yè)務(wù)流1的速率r1+分區(qū)2中的業(yè)務(wù)流2的速率r2<給定容量C。C值可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件隨著時間變化。在這個示例中，r1和r2對于分區(qū)1和分區(qū)2的分區(qū)控制器都是已知的。在另一個實施例中，所述約束可以是攜帶流量的通信能力限制的更復(fù)雜的表達(dá)式，如在無線通信的情況下。例如，r1/用戶1的頻譜效率+r2/用戶2的頻譜效率<1。通信能力限制的表達(dá)式可以以Ax<b的形式概括，并且如下所述解決：針對所述約束的上述公式暗指存在限制流量調(diào)度的固定網(wǎng)絡(luò)能力。但是，在部分情況下，流量可以根據(jù)所述約束和違反所述約束的代價或支出變量之間的平衡點管理。該支出變量的價格可以是函數(shù)，如：

在其他實施例中，所述約束或者通信能力限制的表達(dá)式可以在分區(qū)之間以圖表形式交互。圖表的不同類型可以依據(jù)表達(dá)的信息更換，如沖突圖可能搭配速率交互，或者連接圖可能搭配權(quán)重。也可以使用非線性約束，如代表支持給定速率的鏈路的可能性的函數(shù)。

在一種實施方式中，基于所述約束的待解決問題可以是Ax<＝b的形式，其中x是速率變量或者待分配的相關(guān)參數(shù)，b是代表所述第二分區(qū)220可用速率的約束，A是將速率變量x映射到速率約束b的部分函數(shù)。例如，簡單的映射功能是所述第二分區(qū)220中剩余速率的指示。在另一種實施方式中，除了速率約束，效用函數(shù)用于針對分區(qū)流量形成并且相應(yīng)解決分布式TE問題。例如，原始效用函數(shù)可以考慮所述第二分區(qū)220中不是從所述第一分區(qū)210傳輸?shù)牧髁康囊徊糠值钠渌麡I(yè)務(wù)流。所述效用函數(shù)可以是線性或者非線性函數(shù)。所述效用函數(shù)的示例包括線性代價(如拉格朗日函數(shù))或者二次函數(shù)如用于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers，簡稱ADMM)權(quán)重的函數(shù)。也可以利用與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流效用相關(guān)的其他效用函數(shù)，如(ωx)^1-α形式的加權(quán)α公平。在再一種實施方式中，除了所述速率約束和/或效用函數(shù)，在問題/解決方案公式化中，也可以考慮其中一個分區(qū)或者兩個分區(qū)中可能與流量傳輸無關(guān)的操作變量。例如，所述變量可以代表轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流的目標(biāo)或責(zé)任或者與轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流的目標(biāo)或責(zé)任相關(guān)。所述變量也可以是傳輸效用函數(shù)的一部分。基于所述約束的問題公式化以及可選的效用函數(shù)和/或變量用于減少求解收斂時間或者速率分配可能的解決方案的數(shù)量。針對多個分區(qū)考慮的信息種類的限制可以繼續(xù)保持，以減少用于解決方案中或者優(yōu)化分區(qū)問題的信息量。

圖3示出配置網(wǎng)絡(luò)用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的方法實施例。

圖3示出配置網(wǎng)絡(luò)用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的另一個方法實施例。所述方法可以通過所述第一分區(qū)的第一分區(qū)控制器與所述第二分區(qū)的第二分區(qū)控制器通信實現(xiàn)。在步驟310，所述第一分區(qū)控制器接收指示網(wǎng)絡(luò)能力并且包括約束函數(shù)的多個參數(shù)的信息。所述信息可以由所述第二分區(qū)控制器，另一個網(wǎng)絡(luò)控制器或者所述網(wǎng)絡(luò)的其他組件發(fā)送。所述信息可以包括與所述約束相關(guān)的一個或者多個變量，如一個或者多個與所述第二分區(qū)中鏈路能力或者當(dāng)前流量水平相關(guān)的業(yè)務(wù)流速率。在步驟320，所述第一網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)所述接收的信息提供至少一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)等。所述節(jié)點可以在所述第一分區(qū)或者第二分區(qū)中，或者可以是兩個分區(qū)之間的邊界節(jié)點。

圖4示出配置網(wǎng)絡(luò)用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一分區(qū)和第二分區(qū)之間轉(zhuǎn)發(fā)流量的另一個方法實施例。所述方法可以通過所述第二分區(qū)的第二分區(qū)控制器與所述第一分區(qū)的第一分區(qū)控制器通信實現(xiàn)。在步驟410，所述第二分區(qū)控制器接收從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)的請求。所述請求可以由所述第一分區(qū)控制器，另一個網(wǎng)絡(luò)控制器或者所述網(wǎng)絡(luò)的其他組件發(fā)送。在步驟420，所述第二分區(qū)控制器發(fā)送指示網(wǎng)絡(luò)能力并且包括約束函數(shù)的多個參數(shù)的信息。所述信息可以包括與所述約束相關(guān)的一個或者多個變量，如一個或者多個與所述第二分區(qū)中鏈路能力或者當(dāng)前流量水平相關(guān)的業(yè)務(wù)流速率。在步驟430，所述第二分區(qū)控制器接收至少一個選擇的通信參數(shù)的指示，用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)。所述指示可以由所述第一分區(qū)控制器或者其他網(wǎng)絡(luò)組件發(fā)送。在可選步驟440，所述第二網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)所述接收的信息提供至少一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用于從所述第一分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)流量至所述第二分區(qū)等。所述節(jié)點可以在所述第一分區(qū)或者第二分區(qū)中，或者可以是兩個分區(qū)之間的邊界節(jié)點。

圖5是實現(xiàn)重疊速率區(qū)分區(qū)的方法500的實施例的流程圖。在步驟510，第一分區(qū)控制器發(fā)送請求至第二分區(qū)控制器，用于從第一分區(qū)調(diào)度業(yè)務(wù)流至第二分區(qū)。所述調(diào)度可以包括針對從所述第一分區(qū)傳輸流量在特定點分配速率。在步驟520，所述第一分區(qū)從所述第二分區(qū)接收指示在例如所述第二分區(qū)中部分虛擬鏈路上通信的限制的約束。例如，所述約束指示將所述流量攜帶至所述第二分區(qū)的通信能力限制。在步驟530，所述第一分區(qū)控制器根據(jù)所述約束確定從所述第一分區(qū)傳輸至所述第二分區(qū)的業(yè)務(wù)流的速率。在可選步驟540，所述第一分區(qū)控制器將確定的速率通知給所述第二分區(qū)控制器。隨后，所述第二分區(qū)控制器可以根據(jù)所述確定的速率調(diào)度進(jìn)入的業(yè)務(wù)流。

圖6是實現(xiàn)重疊速率區(qū)分區(qū)的方法600的實施例的流程圖。在步驟610，第一分區(qū)控制器發(fā)送請求至第二分區(qū)控制器，以從第一分區(qū)調(diào)度業(yè)務(wù)流至第二分區(qū)。所述調(diào)度可以包括針對從所述第一分區(qū)傳輸流量在特定點分配速率。在步驟620，所述第一分區(qū)從所述第二分區(qū)接收指示在例如所述第二分區(qū)中部分虛擬鏈路上通信的限制的約束，以及考慮所述第二分區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)或者條件的效用函數(shù)。所述效用函數(shù)旨在用作確定考慮虛擬鏈路的目標(biāo)或條件的速率的第一分區(qū)優(yōu)化的一部分。所述虛擬鏈路通?？梢源矶鄠€業(yè)務(wù)流/鏈路以及所述第二分區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)中的資源。例如，所述效用函數(shù)可以是拉格朗日函數(shù)或者是與兩個分區(qū)中業(yè)務(wù)流/鏈路相關(guān)的變量的加權(quán)函數(shù)的形式。在步驟630，所述第一分區(qū)控制器通過所述第二分區(qū)控制器根據(jù)所述約束優(yōu)化所述效用函數(shù)確定從所述第一分區(qū)傳輸至所述第二分區(qū)的業(yè)務(wù)流的速率。所述優(yōu)化可能影響所述第一分區(qū)，第二分區(qū)或者兩個分區(qū)中的其他鏈路上的一個或者多個業(yè)務(wù)流。在可選步驟640，所述第一分區(qū)控制器將確定的速率或者所述第二分區(qū)中對應(yīng)的鏈路和其他可能的鏈路的速率通知給所述第二分區(qū)控制器。所述第二分區(qū)控制器可以根據(jù)所述確定的速率調(diào)度進(jìn)入的業(yè)務(wù)流。

圖7是實現(xiàn)重疊速率區(qū)分區(qū)的方法700的實施例的流程圖。在步驟710，第一分區(qū)控制器發(fā)送請求至第二分區(qū)控制器，以從第一分區(qū)調(diào)度業(yè)務(wù)流至第二分區(qū)。所述調(diào)度可以包括針對從所述第一分區(qū)傳輸流量在特定點分配速率。在步驟720，所述第一分區(qū)從所述第二分區(qū)接收指示在例如所述第二分區(qū)中部分虛擬鏈路上通信的限制的約束，以及考慮所述第二分區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)或者條件的效用函數(shù)。所述第二分區(qū)控制器也指示影響所述第二分區(qū)，用戶或者網(wǎng)絡(luò)中操作如影響通信鏈路或者通信速率的變量。所述變量可以由所述第一分區(qū)初始化，然后優(yōu)化為確定所述速率的效用函數(shù)的一部分。在步驟730，所述第一分區(qū)控制器通過根據(jù)所述約束優(yōu)化有變量的效用函數(shù)確定在對應(yīng)鏈路上從所述第一分區(qū)傳輸至所述第二分區(qū)的業(yè)務(wù)流的速率。所述優(yōu)化可能影響所述第一分區(qū)，第二分區(qū)或者兩個分區(qū)中的其他鏈路上的一個或者多個業(yè)務(wù)流。所述優(yōu)化包括調(diào)整變量以及與所述變量相關(guān)的操作。在可選步驟740，所述第一分區(qū)控制器將確定的速率或者所述第二分區(qū)中對應(yīng)的鏈路和其他可能的鏈路的速率通知給所述第二分區(qū)控制器。所述第二分區(qū)控制器可以根據(jù)所述確定的速率調(diào)度進(jìn)入的業(yè)務(wù)流。

在一個實施例中，將所述分布式TE問題公式化以最小化鏈路L的效用目標(biāo)U：

min U(d)，

所述問題的參數(shù)在下表1中總結(jié)：多個分區(qū)控制器控制路由器和無線節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)鏈路L上的流量并且調(diào)整波束圖形。所述分區(qū)控制器負(fù)責(zé)所述鏈路L。如果速率區(qū)Rj支持速率矢量，則增加條件r∈R_j。

表1重疊速率區(qū)問題公式中的參數(shù)

在有線網(wǎng)絡(luò)中，所述約束可以是以下形式：

r_l＜C_l，

其中C₁是鏈路l的容量。無線鏈路可能有更多明顯復(fù)雜的容量區(qū)域，其可以近似表達(dá)。

根據(jù)一個實施例，上述問題可以利用采用有ADMM權(quán)重的ADMM算法的基線分解法解決，所述方案在考慮的分區(qū)的邊緣處將入口速率限制為與出口速率相等?？梢詫⑺沙谧兞恳敕謪^(qū)之間的L條鏈路，使得每個分區(qū)控制器Z試圖控制一組變量Z_x。相同的變量可以出現(xiàn)在多個分區(qū)中?？梢栽诜謪^(qū)之間引入不同的松弛變量，代表不同的通信時延。所述網(wǎng)絡(luò)可以劃分為包括進(jìn)行優(yōu)化的分區(qū)控制器的第一區(qū)域，以及包括存在于不止一個分區(qū)中的鏈路/變量集合的第二區(qū)域。所述鏈路/變量可以由各自的分區(qū)控制器單獨優(yōu)化和更新。此外，針對每個UE以及每條鏈路或者無線鏈路引入變量，如表2和表3分別所示：

表2：針對每個UE的變量

表3：針對每條鏈路的變量

為了開始解決上述問題，所述變量可以初始化為合適的值。首先考慮控制器優(yōu)化。對于每個節(jié)點控制器，可以只考慮總變量和約束的子集。具體地，分區(qū)控制器利用所有穿過其鏈路X_j＝{x_l，k|l∈L}以及其他影響鏈路的鏈路的變量。效用函數(shù)的計算可能需要或者不需要附加信息或者變量。為了最小化目標(biāo)函數(shù)，需要最小的總值以及從其他路徑發(fā)送給每個業(yè)務(wù)流的速率。因此，每個分區(qū)控制器進(jìn)行如下線性編程(linear programming，簡稱LP)優(yōu)化：

所述約束代表從入口邊緣移動流量至出口邊緣的分區(qū)能力。函數(shù)U(d)是總速率的效用函數(shù)。所述效用函數(shù)可以是代表需求效用或者在鏈路上操作條件的任意合適函數(shù)。

其次，通過在共享鏈路上匹配輸入輸出更新該控制器分區(qū)的外部變量。由于多個分區(qū)可能會共享相同的鏈路，則同時考慮所有涉及分區(qū)，如下所示：

這可以如下所示解決。該進(jìn)程對于在分區(qū)之間傳輸流量的所有邊界鏈路重復(fù)進(jìn)行。所述解決方案可以是以下形式：

其中ρ的值可以基于每條鏈路調(diào)整。利用以下關(guān)系更新沿著所有邊界鏈路的權(quán)重：

在另一個實施例中，所述重疊速率區(qū)問題可以根據(jù)拉格朗日函數(shù)利用分解解決。在一種方法中，整個網(wǎng)絡(luò)包括其他節(jié)點采取的措施對于分區(qū)控制器都是已知的。該控制器的分區(qū)外部的所有路徑拆分方案都利用參數(shù)x_outside的固定子集假設(shè)固定。所述控制器通過剩余參數(shù)優(yōu)化所述方案，并考慮了該分區(qū)的內(nèi)部和外部約束。為了避免將所有約束傳到該分區(qū)，只在不能實現(xiàn)期望速率的時候傳遞約束，例如，如果分區(qū)因為約束A(：，j)x≤b_j·不能供應(yīng)另一個分區(qū)請求的速率r。在分區(qū)進(jìn)行交互的過程中，參數(shù)x_outside保持不變。

本方法不需要沿著穿過分區(qū)的邊界鏈路的分解，但是可以將其用于穩(wěn)定該解決方案，使得分區(qū)可以將其他數(shù)據(jù)從分區(qū)鏈路上清除。理想狀態(tài)下不會違反邊界約束，因此拉格朗日函數(shù)在分解過程中可能會等于0。可以引入邊界函數(shù)代替固定的外部約束使得應(yīng)用所述約束更加靈活。例如，約束可以基于分區(qū)控制器控制下的數(shù)據(jù)變化，并且可以針對外用固定。這樣的約束可以寫為：

如果與x_outside相關(guān)的數(shù)據(jù)可以重新路由或者減少(效用成本)，則x的值可以增加，并且總效用也可能增加。如果這對于分區(qū)控制器是已知的，則可能只需要單次迭代。所述迭代代表效用差值的重新計算。至少一階近似(也被認(rèn)為是該路徑的拉格朗日量)可以傳遞給相鄰分區(qū)控制器，然后相應(yīng)確定是否覆蓋相關(guān)資源。所述分區(qū)控制器可以向其他分區(qū)指示x_outside的確定值?；蛘?，所述第一分區(qū)向所述第二分區(qū)指示x_outside和λ的值。在再一種實施方式中，所述分區(qū)可以發(fā)送A和b-A_outside的值，或者A、b-A_outside以及外部業(yè)務(wù)流的效用函數(shù)和相關(guān)參數(shù)(例如流量需求)的值。另一個選擇是只將算法每次迭代中A的子集發(fā)送給所述第二分區(qū)，例如違背約束的值。

在另一種方法中，利用多個分區(qū)控制器計算變量x的相同值。ADMM算法用于確保在可接受次數(shù)的迭代之后，在多個分區(qū)中計算的變量值收斂到相同值。在該解決方案中，所述分解在每個涉及分區(qū)的措施中執(zhí)行。因此，假設(shè)每個其他分區(qū)的操作參數(shù)保持不變，本地分區(qū)反應(yīng)可以將性能最大化。所述變量x代表整個網(wǎng)絡(luò)針對路徑流量采取的措施。變量代表當(dāng)前分區(qū)控制器推薦的網(wǎng)絡(luò)范圍的措施，并考慮了所述網(wǎng)絡(luò)的知識。在這種情況下，所述問題公式化變成：

min U(d)，

因此擴(kuò)展的問題公式化是：

在這種情形下，控制鏈路Lk的網(wǎng)絡(luò)控制器控制影響鏈路的任意路徑，并且可以改變鏈路有效性。變量x可以代表路徑速率或者路徑百分比。

在另一種方法中，本地決策對整個網(wǎng)絡(luò)的影響在分區(qū)外部建模，然后傳遞給分區(qū)。該方法的復(fù)雜性可能比上述方法要高，因為需要考慮很多不同選擇。但是傳輸最終結(jié)果可能只需要少量資源。在這種方法中，函數(shù)B(x)在每一步或者每一次迭代中交互/更新：

s.t.Ax≤b

上述約束確保在所述函數(shù)B(x)將解決方案推向收斂時，整體解決方案仍然是可行的。這種情況下，A和b的大小可以通過標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜度降低機制減少，因為大部分約束不涉及交換過程中相鄰分區(qū)中的變量。在其他實施例中，可以使用其他方法解決分解問題，如利用用戶速率的凹性效用函數(shù)的解決方案。

可以在回傳超密度網(wǎng)絡(luò)(ultra-dense network，簡稱UDN)等中使用上述重疊速率區(qū)分區(qū)機制。UDN是包括較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、鏈路或者無線鏈路，以及UE的網(wǎng)絡(luò)。對于所述網(wǎng)絡(luò)中的每個控制器，變量可以劃分為三組，包括：第一組，包括控制器未知或者未觀察到的每條鏈路l的變量I1；第二組，包括控制器觀察到的每條鏈路l的變量O1；第三組，包括不受控制器控制的每條鏈路l的變量C1。所述變量在三組中動態(tài)變化，可能是在算法的每次迭代中發(fā)生變化，盡管通常不是很頻繁。在一個分區(qū)中，所述問題公式化為：

s.t.Ax≤b，

為了解決上述問題，將算法應(yīng)用至約束和變量的當(dāng)前集合，以優(yōu)化效用函數(shù)U。相應(yīng)地，與相鄰分區(qū)相關(guān)的變量從一個分區(qū)控制器傳遞到另一個分區(qū)控制器。在出口邊界鏈路上，所述信息包括針對不同業(yè)務(wù)流請求的速率，如果存在對速率的約束(例如，如果存在固定的需求)，則也會傳遞該約束。與所述約束相關(guān)的變量也會在相鄰分區(qū)之間傳遞。對于入口邊界鏈路，如果可以實現(xiàn)請求速率，則除了指示接收請求，不再需要其他信息。但是，如果所述速率不能實現(xiàn)，則傳遞對該速率的約束。然后開始該鏈路上任意附加變量的分解過程，如上所述。傳遞給鄰近分區(qū)的變量可以利用如下加權(quán)因子加權(quán)：

在每次迭代過程中，所述控制器接收控制器觀察到的鏈路上變量集合的當(dāng)前值的更新，以及涉及這些鏈路的相關(guān)約束。任意涉及這些約束并且在變量集合I1(忽略的集合)中的變量可以利用單個變量代替。該變量可以利用拉格朗日函數(shù)初始化。

圖8為可用于實現(xiàn)各種實施例的處理系統(tǒng)800的方框圖。例如，所述系統(tǒng)可以是網(wǎng)絡(luò)實體或者組件的一部分，如基站、路由器、服務(wù)器，或者任意控制器組件。特定設(shè)備可利用所有所示的組件或所述組件的僅一子集，且設(shè)備之間的集成程度可能不同。此外，設(shè)備可以包括部件的多個實例，例如多個處理單元、處理器、存儲器、發(fā)射器、接收器等。處理系統(tǒng)800可以包括配備一個或多個輸入/輸出設(shè)備，例如揚聲器、麥克風(fēng)、鼠標(biāo)、觸摸屏、按鍵、鍵盤、打印機、顯示器等的處理單元801。處理單元801可包括中央處理器(central processing unit，簡稱CPU)810、存儲器820、大容量存儲設(shè)備830、視頻適配器840，以及連接到總線的I/O接口860。所述總線可以為任何類型的若干總線架構(gòu)中的一個或多個，包括存儲總線或者存儲控制器、外設(shè)總線、視頻總線等等。

所述CPU810可包括任何類型的電子數(shù)據(jù)處理器。存儲器820可包括任意類型的系統(tǒng)存儲器，例如靜態(tài)隨機存取存儲器(static random access memory，簡稱SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(dynamic random access memory，簡稱DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，簡稱SDRAM)、只讀存儲器(read-only memory，簡稱ROM)或其組合等等。在一個實施例中，存儲器820可包括在開機時使用的ROM以及在執(zhí)行程序時使用的存儲程序和數(shù)據(jù)的DRAM。在實施例中，存儲器820是非瞬時的。大容量存儲設(shè)備830可包括任意類型的存儲設(shè)備，其用于存儲數(shù)據(jù)、程序和其它信息，并使這些數(shù)據(jù)、程序和其它信息可通過總線訪問。大容量存儲設(shè)備830可包括如下項中的一種或多種：固態(tài)磁盤、硬盤驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器等等。

視頻適配器840以及I/O接口860提供接口以將外部輸入和輸出裝置耦合到處理單元上。如圖所示，輸入輸出設(shè)備的示例包括耦合至視頻適配器840的顯示器890和耦合至I/O接口860的鼠標(biāo)/鍵盤/打印機870的任意組合。其它設(shè)備可以耦合至處理單元801，可以利用附加的或更少的接口卡。例如，串行接口卡(未圖示)可以用于為打印機提供串行接口。

處理單元801還包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口850，網(wǎng)絡(luò)接口850可包括以太網(wǎng)電纜等有線鏈路，和/或到接入節(jié)點或者一個或多個網(wǎng)絡(luò)880的無線鏈路。網(wǎng)絡(luò)接口850允許處理單元801通過網(wǎng)絡(luò)880與遠(yuǎn)程單元通信。例如，網(wǎng)絡(luò)接口850可以通過一個或多個發(fā)射器/發(fā)射天線以及一個或多個接收器/接收天線提供無線通信。在一個實施例中，處理單元801耦合到局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上以用于數(shù)據(jù)處理以及與遠(yuǎn)程設(shè)備通信，所述遠(yuǎn)程裝置例如其它處理單元、因特網(wǎng)、遠(yuǎn)程存儲設(shè)施等等。

雖然本發(fā)明中已提供若干實施例，但應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本發(fā)明所公開的系統(tǒng)和方法可以以許多其他特定形式來體現(xiàn)。本發(fā)明的實例應(yīng)被視為說明性而非限制性的，且本發(fā)明并不限于本文本所給出的細(xì)節(jié)。例如，各種元件或部件可以在另一系統(tǒng)中組合或合并，或者某些特征可以省略或不實施。

此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種實施例中描述和說明為離散或單獨的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可以與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法進(jìn)行組合或合并。展示或論述為彼此耦合或直接耦合或通信的其它項也可以采用電方式、機械方式或其它方式通過某一接口、設(shè)備或中間部件間接地耦合或通信。其他變化、替代和改變的示例可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本文精神和所公開的范圍的情況下確定。