[发明专利]一种利用带宽分配简化网络的路由方法

权利要求书

1.一种利用带宽分配简化网络的路由方法,其特征在于，将源端的流量按比例分成n份，所述比例由各条路径的带宽决定，分别分发给n条路径传输,所述路径的带宽由该路径最小带宽决定，具体方法步骤包括：

A：给定一个网络G₁＝(V,E)，有流量通过源端v_s发送到宿端v_t；

B：网络G₁的每一条边e₁(i,j)有两个属性：

a.这条边的代价w₁(i,j)；

b.这条边每秒最多可以通过的流量f₁(i,j)，即带宽；

其中，i,j表示网络中一条边的两个端点网络，e₁(i,j)表示网络G₁中的边，w₁(i,j)表示网络G₁中边e₁(i,j)的代价，f₁(i,j)表示网络G₁中e₁(i,j)边的带宽；

C：根据每条边的代价w₁(i,j)，用最短路径方法找出源端v_s到宿端v_t的最短路径P₁；其中，P₁为网络G₁中的最短路径；

D：在最短路径P₁中，找出带宽最小的边，将此边的带宽作为最短路径P₁的带宽，这条最短路径简化为一条边e₁(s,t)，这条边的两端是源端v_s和宿端v_t，且：

边e₁(s,t)的代价如公式(1)所示

w1(s,t)=Σw1(i,j)e1(i,j)∈EP1---(1)]]>

边e₁(s,t)的带宽如公式(2)所示f₁(s,t)＝min f₁(i,j)

其中，是P₁所有边的集合，s,t表示简化边的两个端点网络，e₁(s,t)表示网络G₁中的简化边，w₁(s,t)表示网络G₁中边e₁(s,t)的代价，f₁(s,t)表示网络G₁中边e₁(s,t)的带宽；

E：在网络G₁中，

若边则这条边更新后的带宽值如公式(3)所示：

f₂(i,j)＝f₁(i,j)-f₁(s,t)(3)

得到一个新的网络G₂＝(V,E)，在G₂中：

w₂(i,j)＝w₁(i,j)

f2(i,j)=f1(i,j)-f1(s,t),e1(i,j)∈EP1]]>

f2(i,j)=f1(i,j),e1(i,j)∉EP1]]>

其中，w₂(i,j)表示网络G₁中边e₁(i,j)的代价，f₂(i,j)表示网络G₁中e₁(i,j)边的带宽；

F：在G₂中，去掉所有带宽为0的边，找出G₂中由源端v_s到宿端v_t的最短路径P₂，其中，所述带宽为0的边是最短路径P₁中带宽最小的边，P₂为网络G₂中的最短路径；

G：在最短路径P₂中，找出带宽最小的边，将此边的带宽作为最短路径P₂的带宽，这条最短路径简化为一条边e₂(s,t)，这条边的两端是源端v_s和宿端v_t，且：

边e₂(s,t)的代价如公式(4)所示：

w2(s,t)=Σw2(i,j)e2(i,j)∈EP2---(4)]]>

边e₂(s,t)的带宽如公式(5)所示：

f2(s,t)=min f2(i,j)e2(i,j)∈EP2---(5)]]>

其中，是P₂所有边的集合，e₂(s,t)表示网络G₂中的简化边，w₂(s,t)表示网络G₂中边e₂(s,t)的代价，f₂(s,t)表示网络G₂中边e₂(s,t)的带宽；

H：重复上述步骤C至步骤G，得到新的网络，新的最短路径P，和新的边e(s,t)；假设在新的网络G_n+1中，没有路径可以使v_s到达v_t，则终止；记录此时残存的网络G_n+1,得到n条从v_s到v_t的路径；

I：网络G₁最终会简化为这样一个网络G(V,E)：

只有v_s和v_t两个端点，且这两个端点之间有n条边相连：e₁(s,t)，e₂(s,t)，……e_n(s,t)；

J：在每条路径P_k上应该分配的流量值如公式(6)所示

Fk=F*fk(s,t)Σk=1nfk(s,t)---(6)]]>

其中，F是总的流量，f_k(s,t)是路径P_k的带宽，k为第k条路径，k的最小值取1，n为v_s和v_t两个端点之间的路径数

K：路由方法可以得出如下结果

从v_s到v_t的速率如公式(7)所示

v＝∑f_k(s,t) (7)

利用路由方法，可以用最短的时间将大小为F的流量从源端v_s传到宿端v_t，所用时间如公式(8)所示

t=Fv=FΣk=1nfk(s,t)---(8)]]>

网络带宽利用率如公式(9)所示

η=Σf1(i,j)-Σfn+1(i,j)Σf1(i,j)---(9)]]>

在公式(9)中，∑f₁(i,j)表示原网络中所有边的带宽和，∑f_n+1(i,j)表示G_n+1网络中所有边的带宽和。