[发明专利]一种利用带宽分配简化网络的路由方法

摘要

本发明公开了一种利用带宽分配简化网络的路由方法—TDBB(Traffic Distribution Based on Bandwidth)。TDBB方法利用带宽分配，逐步将一个网络简化为一个等效的简单网络，从而进行流量分配，通过将源端的流量按一定比例(此比例由各路径的带宽决定)分成多份，分别分发给多条路径(每条路径的带宽由该路径最小带宽决定)传输，最大限度地利用了网络资源。采用本发明，可以实现三个目的A.使网络带宽利用率得到最大限度地提高不会出现资源闲置的情况；B.用最短的时间将流量从源端发送到宿端将一定量的流量通过多条路径传输，而不是单一路径，传输速率大大提高；C.实现流量均衡只有当流量超过整个网络资源的总负载时，才会出现拥塞情况。

主权项

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vs发送到宿端vt；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vs到宿端vt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vs和宿端vt，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vs到宿端vt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vs和宿端vt，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)=minf2(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Gn+1中，没有路径可以使vs到达vt，则终止；记录此时残存的网络Gn+1,得到n条从vs到vt的路径；I：网络G1最终会简化为这样一个网络G(V,E)：只有vs和vt两个端点，且这两个端点之间有n条边相连：e1(s,t)，e2(s,t)，……en(s,t)；J：在每条路径Pk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，fk(s,t)是路径Pk的带宽，k为第k条路径，k的最小值取1，n为vs和vt两个端点之间的路径数K：路由方法可以得出如下结果从vs到vt的速率如公式(7)所示v＝∑fk(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vs传到宿端vt，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，∑fn+1(i,j)表示Gn+1网络中所有边的带宽和。