[發明專利]一種融合QoS及負載均衡需求的路由選擇方法

在審

• 申請號: 201710654604.1
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107370676A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王臻;謝逸;馬海壽
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04L12/725
• 分類號: H04L12/725;H04L12/803
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及網絡技術領域，更具體地，涉及一種融合QoS及負載均衡需求 的路由選擇方法。

背景技術

基于互聯網的通信方式在不斷擴張和普及的過程中，已經成為現代社會生活 中不可或缺的基本元素之一。隨著網絡承載數據和業務的不斷演化，網絡終端客 戶和網絡基礎設施運營者對網絡通信的要求也在不斷提升，主要體現在兩個方 面：(1)終端客戶不再滿足于簡單的“發送/接收”，而是希望網絡能夠突破“數據 管道”的局限性，提供靈活的數據轉發策略、保障不同類型的業務流服務質量 (Quality of Service，QoS)，從而提升用戶體驗質量(Quality of Experience，QoE)； (2)網絡運營者不再停留在簡單的“轉發”工作，而是希望通過合理的優化方案有 效提高網絡負載的均衡性，從而保證網絡鏈路的可用性和穩定性，并以最優的網 絡資源成本完成客戶數據流的通信。

針對上述要求，常見的解決方法主要有兩種：以客戶服務為中心的方案和以 網絡性能為中心的方案。前者主要通過網絡基礎設施的升級和網絡資源擴容的方 法保障網絡客戶業務流的QoS和終端用戶的QoE。其主要問題在于：(1)升級與 擴容會導致網絡運營者的成本增加；(2)以QoS/QoE為唯一目標，會導致大量低 配置鏈路的網絡資源閑置，從而造成網絡資源浪費，而一些優質鏈路則可能頻繁 出現擁塞，并由此產生“呼損”。以網絡性能為中心的方案則依據給定的調度策略， 通過負載均衡，避免鏈路過度的“空閑”和“擁塞”，提高網絡的整體利用率、可用 性和穩定性。但其主要問題在于負載均衡的實現難以同時兼顧終端客戶的 QoS/QoE需求。

從現有的網絡通信管理策略可見，非“0”即“1”的方法已經難以滿足現代通信 的需要，設計一種能融合客戶服務質量和網絡負載均衡的路由選擇方法是現代互 聯網中亟待解決的關鍵問題之一，也是現代大型數據中心網絡和大規模企業網所 面臨的新挑戰之一，因為這類網絡的流量大、實時性要求高，而且業務流的類型 紛繁復雜。

目前，面向SDN的負載均衡研究可分為以下幾類：

(1)基于檢測大流的方法：文獻“Long H,Shen Y,Guo M,et al.LABERIO: Dynamic load-balanced routing in OpenFlow-enabled networks[C]//Advanced Information Networking and Applications(AINA),2013 IEEE 27th International Conference on.IEEE,2013:290-297.”和“Braun W,Menth M.Load-dependent flow splitting for traffic engineering in resilient OpenFlow networks[C]//Networked Systems(NetSys),2015 International Conference and Workshops on.IEEE,2015: 1-5”首先定義大流的概念，提出檢測、定位大流的方法，動態檢測網絡中最繁忙 的鏈路，通過判別該鏈路上是否有大流，將該鏈路上大流分成若干小流，通過若 干條替代路徑同時轉發。文獻“萬曉榆,張丹,趙書宜,胡敏,樊自甫,王正強.一種基 于鏈路實時負載的SDN動態負載均衡調度方法[P].重慶： CN106411733A,2017-02-15.”提出的方法在超過預設的網絡負載均衡度閾值，檢 測定位大流，若符合調度條件則對大流進行分流和調度。以上基于檢測大流的方 法重點關注負載均衡，未考慮業務流QoS需求。

(2)基于QoS的流量調度：在保證業務流服務質量的同時實現負載均衡，文 獻“熊琦,鄭亮,于治樓.一種SDN網絡下基于業務特征的調度方法[P].山東： CN105656799A,2016-06-08.”為業務流設置不同的優先級，權衡業務優先級和鏈 路狀態信息，為不同業務計算最優傳輸路徑，但其業務優先級僅與業務最大容忍 時延相關，忽略其他影響服務質量的因素。文獻“王英,李春,李云,吳廣富,鄭煥平. 網絡效用最大化的SDN負載均衡方法[P].重慶：CN106656847A,2017-05-10”提 出利用IP層服務類型(Type of Service，ToS)字段區分業務類型，綜合網絡效用和 負載均衡為業務流計算最佳路由，但未明確如何標記ToS字段。