专利名称：基于选择探测的多约束QoS路由方法
技术领域：
本发明涉及一种路由方法，尤其涉及一种基于选择探测的多约束QoS路由方法， 属于网络路由技术领域。
背景技术：
随着网络应用的不断发展，新型业务如语音、视频、多媒体等对网络的服务质量 (Quality of Service QoS)提出了更高的要求，传统的尽力而为的网络服务已不能满足新 型业务的要求。IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)为支持QoS 需求，提出了多种服务模型和机制，包括QoS路由，区分服务模型，MPLS等。其中QoS路由 是解决QoS问题的一项关键技术。QoS路由算法的基本任务就是为一次连接寻找一条有 足够资源、能满足QoS要求的可行路径，QoS路由的约束参数包括带宽约束、时延约束、时延 抖动约束和分组丢失率约束等。依据这些参数的运算性质可分为加性参数、乘性参数和凹 性参数。其中带宽属于凹性参数，跳数、时延属于加性参数，分组丢失率属于乘性参数。QoS 路由是面向连接的、有资源预留功能并且能够提供有质量保证的服务。目前多数QoS单播路由方法是基于选择性探测的QoS单播路由方法，该方法往往 只考虑单个参数的约束要求，因此适应性和效率不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有QoS路由方法的不足，提供一种算法简单、高效，而且 链路开销小的QoS路由方法。本发明的目的通过以下技术方案实现
一种基于选择探测的多约束QoS路由方法，包括路由探测过程和路由确认过程， 其特征在于
在所述路由探测过程中，路由请求的源节点依据业务要求的QoS约束参数构造探测报 文进行路由探测；在满足QoS约束参数要求的网络链路上发送探测报文，探测报文到达的 每个节点生成路由状态信息来记录此路由，并对探测报文中的QoS约束参数进行重新计算 产生新的QoS约束参数，然后利用这些新QoS约束参数构造出新的探测报文，继续探测满足 约束要求的路由，直到探测报文到达目的节点；
在所述路由确认过程中，从目的节点开始，每个节点从保存的路由状态信息中选择一 个前驱节点，向其发送确认报文；前驱节点接收到确认报文后，如满足确认报文中的资源请 求条件时，则进行资源预留并把发送确认信息的后继节点加入路由状态信息中，继续进行 下一步确认；如否，则向确认报文的发送节点发送失败报文通告当前路由失败并重新进行 路由确认过程；当确认报文到达路由请求的源节点且资源预留成功时，路由就成功建立。上述技术方案中的QoS约束参数可以根据需要采用多种组合方式，作为其中的优 选方案，本发明采用带宽和时延约束参数。相比现有技术，本发明方法具有以下优点一、本发明方法的参数计算分布在各路由节点进行，处理效率高；各路由节点仅需要记 录本节点的前驱和后继，节省了存储空间；
二、采用选择性探测方式，增强了路径搜索效率，一定程度上避免了网络拥塞；
三、本发明方法采用多约束，可以满足不同业务的QoS需求；
四、可对本路由方法进行扩展，来满足更多QoS参数的约束要求，具有良好的扩展性。
图1为本发明具体实施方式
中所采用的控制报文格式； 图2为本发明具体实施方式
中所采用的路由状态信息格式； 图3为本发明的基于选择探测的QoS路由方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明
本发明方法的路由探测过程和路由确认过程中使用的三种类型的控制报文分别为探 测报文、确认报文和失败报文。为减小处理报文的复杂度，控制报文采用如附图1的格式， type表示报文类型，seq表示序号，source表示源节点，destiny表示目的节点，sender表 示报文发送方，QoS表示带宽时延约束参数。探测过程中，搜索路由时采取选择探测的办法，即把探测报文中的带 宽和时延参数的计算分布到每个探测节点上，生成新的约束条件。假设在节点 ν，对其任意的邻节点i，^ W表示节点时延，d(v,k)表示链路时延，探测报文的QoS时延参 数重新计算然后和带宽产生新的约束如下
delay = delay — d (ν) - d (ν, k);
delay > O ；
bandwiih < BandwidtMlV,k).
新约束成立时，节 &加入路由，并用新的时延和带宽参数构造新的探测报文进行下 一步路由探测；如果约束条件不能成立，则选择另一个相邻节点进行路由探测。这样依据新 的带宽时延参数实现了对网络链路的选择探测，改进了对所有链路进行广播式路由探测的 办法，减轻了对网络负载的影响，提高了路由算法的效率。在路由确认过程中，节点接收到确认报文并预留资源成功后，把确认报文发送节 点保存到路由状态信息中，然后从路由状态信息中选择一个前驱节点发送确认报文进行路 由确认，如果预留资源失败，则释放路由状态信息并向确认报文发送节点发送失败报文，通 告当前路由失败，以使后继结点重新选择新的前驱节点进行新的路由确认。其中确认报文 保存了路由的资源要求。由于受报文大小的限制，本发明方法在路由探测的中间节点中保存路由状态信息 (RouteState)，其格式如附图2所示,其中，seq表示序号，source表示源节点，destiny表 示目的节点，QoS表示参数约束，isforwarded表示探测标志，predecessors表示前驱节点 集,successor表示后继节点。探测标志i sforwarded用于标识该节点是否被探测过，如果i sforwarded为true则表明本节点已被探测过。收到探测报文的基本信息(源节点，目的节点，QoS)相 同，表明本节点是被同一个路由请求探测，则只需把探测报文的发送方加入前驱节点集合 predecessors，不再发送新的探测报文进行探测。若isforwarded为false，则表明本节点 没被探测过，需保存探测报文发送方到前驱节点集predecessors中并进行下一步探测。探 测标志避免了探测的路径中存在环路的情况，提高了路由探测的效率。保存多个前驱节点 可以在路由确认中，使路由确认有多个前驱可以选择，提高了建立路由的成功率。在路由确认过程中，节点收到确认报文时，进行资源预留。如果资源预留成功，则 在后继节点successor中保存路由后继节点。在路由确认过程中，进行资源预留旨在减小 路由建立时间和提高建立路由的成功率。本具体实施方式
中，所述QoS约束参数采用带宽和时延，整个路由实现过程，如附 图3所示，按照以下各步骤
步骤1 源节点接受业务发送路由请求，源节点依据业务的带宽和时延约束参数构造 特定的探测报文，并设定一个定时器开始定时，路由探测过程启动；
步骤2 源节点根据探测报文中的带宽约束参数，对满足带宽约束参数要求的网络链 路发送探测报文，对不能满足带宽约束要求的网络链路，则继续探测链路带宽，如直到定时 器超时仍无可用链路，则向用户返回错误；
步骤3 发送探测报文的节点的邻接节点收到探测报文后，先从探测报文中抽取时延 参数，然后用该时延参数减去传输所需时延和节点的处理时延，得到新的时延参数；如果该 新的时延参数小于0，则丢弃此报文；否则，转入步骤4 ；
步骤4 本节点从探测报文中抽取参数目的地址并和本节点地址比较，如果两者相同， 则转入步骤7，开始进行路由的确认过程；否则，转入步骤5 ；
步骤5:本节点依据探测报文中的带宽约束参数，建立本次路由请求的路由状态信 息，把探测报文的发送方加入自己的前驱节点集，然后转入步骤6 ；
步骤6 依据原带宽约束参数和步骤3处理后的时延参数，本节点构造新的探测报文， 对满足带宽要求的网络链路发送探测报文，然后转入步骤3，继续路由探测过程；
步骤7 探测报文已经到达目的节点，开始路由的确认过程，目的节点依据探测报文构 造路由状态信息，并将探测报文发送方加入到该造路由状态信息中的前驱节点集，转入步 骤8 ；
步骤8 目的节点依据所构造的路由状态信息，进行资源预留，然后构造确认报文，并 从前驱节点集中取出一个前驱节点，向其发送确认报文；
步骤9 前驱节点收到确认报文后，进行资源预留，如资源预留失败，则向确认报文发 送方，发送失败报文；如资源预留成功，则转入步骤10 ；
步骤10 该前驱节点把确认报文的发送方作为后继节点加入路由状态信息中，把该前 驱节点地址和确认报文的目的地址比较，如果相等，则转入步骤11 ；否则构造新的确认报 文，从路由状态信息中的前驱节点集中选取一个新的前驱节点，向其发送新的确认报文，转 至步骤9 ；
步骤11 当确认报文到达源节点且资源预留成功，且源节点定时器没超时，则通告用 户路由建立成功，否则通告路由建立失败。本发明的路由方法，可将其嵌入到Xorp(X0rp是一款开源的可扩展软路由软件)的路由协议相关的源代码中。利用多台多网卡主机，组织成简单互联网络，并在各主机上运 行Xorp软件，进行相关配置后即可启动本路由方法。 本发明方法利用网络中每个节点的状态信息，通过选择探测方法搜索满足业务带 宽和时延要求的路由。路由方法分为路由探测和路由确认两个过程。在探测过程中，每个 节点重新计算约束参数，降低参数计算复杂度，然后依据新参数继续探测符合约束参数要 求的可行路由。在确认过程选取可行路由并在各个节点上进行资源预留，从而建立符合约 束要求的可达路由。本方法能有效提高建立路由的效率和成功率，减少对网络负载的影响， 具有良好的适应性，易于实施。
权利要求
一种基于选择探测的多约束QoS路由方法，包括路由探测过程和路由确认过程，其特征在于在所述路由探测过程中，路由请求的源节点依据业务要求的QoS约束参数构造探测报文进行路由探测；在满足QoS约束参数要求的网络链路上发送探测报文,探测报文到达的每个节点生成路由状态信息来记录此路由，并对探测报文中的QoS约束参数进行重新计算产生新的QoS约束参数，然后利用这些新QoS约束参数构造出新的探测报文，继续探测满足约束要求的路由，直到探测报文到达目的节点；在所述路由确认过程中，从目的节点开始，每个节点从保存的路由状态信息中选择一个前驱节点，向其发送确认报文；前驱节点接收到确认报文后，如满足确认报文中的资源请求条件时，则进行资源预留并把发送确认信息的后继节点加入路由状态信息中，继续进行下一步确认；如否，则向确认报文的发送节点发送失败报文通告当前路由失败并重新进行路由确认过程；当确认报文到达路由请求的源节点且资源预留成功时，路由就成功建立。
2.如权利要求1所述基于选择探测的多约束QoS路由方法，其特征在于，所述QoS约束 参数为带宽和时延约束参数。
3.如权利要求2所述基于选择探测的多约束QoS路由方法，其特征在于，具体包括以下 步骤步骤1 源节点接受业务发送路由请求，源节点依据业务的带宽和时延约束参数构造 特定的探测报文，并设定一个定时器开始定时，路由探测过程启动；步骤2 源节点根据探测报文中的带宽约束参数，对满足带宽约束参数要求的网络链 路发送探测报文，对不能满足带宽约束要求的网络链路，则继续探测链路带宽，如直到定时 器超时仍无可用链路，则向用户返回错误；步骤3 发送探测报文的节点的邻接节点收到探测报文后，先从探测报文中抽取时延 参数，然后用该时延参数减去传输所需时延和节点的处理时延，得到新的时延参数；如果该 新的时延参数小于0，则丢弃此报文；否则，转入步骤4 ；步骤4 本节点从探测报文中抽取参数目的地址并和本节点地址比较，如果两者相同， 则转入步骤7，开始进行路由的确认过程；否则，转入步骤5 ；步骤5 本节点依据探测报文中的带宽约束参数，建立本次路由请求的路由状态信 息，把探测报文的发送方加入自己的前驱节点集，然后转入步骤6 ；步骤6 依据原带宽约束参数和步骤3处理后的时延参数，本节点构造新的探测报文， 对满足带宽要求的网络链路发送探测报文，然后转入步骤3，继续路由探测过程；步骤7 探测报文已经到达目的节点，开始路由的确认过程，目的节点依据探测报文构 造路由状态信息，并将探测报文发送方加入到该造路由状态信息中的前驱节点集，转入步 骤8;步骤8 目的节点依据所构造的路由状态信息，进行资源预留，然后构造确认报文，并 从前驱节点集中取出一个前驱节点，向其发送确认报文；步骤9 前驱节点收到确认报文后，进行资源预留，如资源预留失败，则向确认报文发 送方，发送失败报文；如资源预留成功，则转入步骤10 ；步骤10 该前驱节点把确认报文的发送方作为后继节点加入路由状态信息中，把该前 驱节点地址和确认报文的目的地址比较，如果相等，则转入步骤11 ；否则构造新的确认报文，从路由状态信息中的前驱节点集中选取一个新的前驱节点，向其发送新的确认报文，转 至步骤9 ；步骤11 当确认报文到达源节点且资源预留成功，且源节点定时器没超时，则通告用 户路由建立成功，否则通告路由建立失败。
全文摘要
本发明公开了一种基于选择探测的多约束QoS路由方法，属于网络路由技术领域。本发明方法利用网络中每个节点的状态信息，通过选择探测方法搜索满足业务带宽和时延要求的路由。整个路由方法分为路由探测和路由确认两个过程，在探测过程中，每个节点重新计算约束参数，降低参数计算复杂度，然后依据新参数继续探测符合约束参数要求的可行路由；在确认过程选取可行路由并在各个节点上进行资源预留，从而建立符合约束要求的可达路由。本发明方法能有效提高建立路由的效率和成功率，减少对网络负载的影响，具有良好的适应性，易于实施。
文档编号H04L12/56GK101969406SQ20101052771
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者周井泉, 宁向延, 张顺颐, 李勇, 谈玲 申请人:南京邮电大学