智慧协同网络中基于流量矩阵的负载均衡路由机制

贾濡; 郜帅; 罗洪斌; 张宏科; 万明

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016080

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智慧协同网络中基于流量矩阵的负载均衡路由机制

学术论文 | 更新时间：2024-06-05

- 智慧协同网络中基于流量矩阵的负载均衡路由机制
- Traffic matrix-based load balancing routing in flow-based smart identifier network
- 通信学报 2016年37卷第4期页码：128-138
- 作者机构：
  
  1. 北京交通大学电子信息工程学院下一代互联网互联设备国家工程实验室，北京100044
  2. 中国科学院沈阳自动化研究所网络化控制系统重点实验室，辽宁沈阳110016
- 作者简介：
  
  [ "贾濡（1988-），女，吉林长春人，北京交通大学博士生，主要研究方向为未来互联网体系架构、软件定义网络、智慧路由等。" ]
  [ "郜帅（1980-），男，河南济源人，博士，北京交通大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为下一代互联网关键理论与技术。" ]
  [ "罗洪斌（1977-），男，重庆人，博士，北京交通大学教授、博士生导师，主要研究方向为通信网络技术、未来互联网体系结构、网络生存性。" ]
  [ "张宏科（1957-），男，山西大同人，博士，北京交通大学教授、博士生导师，北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室主任，主要研究方向为下一代信息网络关键理论与技术。" ]
  [ "万明（1984-），男，内蒙古通辽人，博士，中国科学院沈阳自动化研究所副研究员，主要研究方向为未来网络与信息安全、工业控制系统信息安全。" ]
- 基金信息：
  
  国家重点基础研究发展计划（“973”计划）基金资助项目(2013CB329100);国家自然科学基金资助项目(61232017);国家自然科学基金资助项目(61271200);国家自然科学基金资助项目(61501447);国家高技术研究发展计划（“863计划）资助项目(2015AA011906)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2016080
  中图分类号： TP302
- 网络首发：2016-04，
  
  纸质出版：2016-04-25
- 稿件说明：
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贾濡, 郜帅, 罗洪斌, 等. 智慧协同网络中基于流量矩阵的负载均衡路由机制[J]. 通信学报, 2016,37(4):128-138.

ARu JI, Shuai GAO, Hong-bin LUO, et al. Traffic matrix-based load balancing routing in flow-based smart identifier network[J]. Journal of Communications, 2016, 37(4): 128-138.
贾濡, 郜帅, 罗洪斌, 等. 智慧协同网络中基于流量矩阵的负载均衡路由机制[J]. 通信学报, 2016,37(4):128-138. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2016080.

ARu JI, Shuai GAO, Hong-bin LUO, et al. Traffic matrix-based load balancing routing in flow-based smart identifier network[J]. Journal of Communications, 2016, 37(4): 128-138. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2016080.

摘要

智慧协同网络具有能够实时准确测算流量矩阵的特点。将流量矩阵作为约束，对负载均衡路由优化问题进行建模，利用拉格朗日对偶方法，将原问题转化为优化目标易实现的对偶问题。为实现对偶问题优化目标，提出一种基于流量矩阵的负载均衡路由 (TM-LB

traffic matrix based load balancing) 算法，供控制层根据实时网络情况为后续流规划传输路径。利用OMNET++仿真器在NFSnet拓扑结构上进行仿真实验，结果表明TM-LB相比传统路径规划机制能有效避免拥塞，实现负载均衡。最后，搭建原型系统对TM-LB算法的开销进行测试。

Abstract

Smart identifier network (SINET)has an advantage of being aware of the accurate traffic matrix. Traffic ma-trix was use as the constraint

model on load balancing routing problem

and transform the primal problem into dual problem by using Lagrange function. Therefore

the optimization goal of the dual problem can be easily achieved. In or-der to achieve the dual problem optimization goal

a traffic matrix based load balancing routing algorithm (TM-LB)was proposed. By performing the TM-LB

the control plane can plan paths for subsequent traffic according to network fluctu-ation. OMNET++ was used to run the experiment simulation based on NSFnet topology. The results show that TM-LB can better reduce congestion and realize load balancing

compared with traditional routing mechanism. Finally

a proof-of-concept was built implementation and carry out experiments for testing the overhead of TM-LB algorithm.

关键词

Keywords

references

PAN J L , SUBHARTHI P , RAJ J . A survey of the research on future internet architectures [J ] . IEEE Communications Magazine , 2011 , 49 ( 7 ): 26 - 36 .

MEDINA A , TAFT N , SALAMATIAN K , et al . Traffic matrix estima-tion: existing techniques and new directions [J ] . ACM SIGCOMM Computer Communication Review , 2002 , 32 ( 4 ): 161 - 174 .

赵国锋，王灵矫，唐红，等．基于 IP／MPLS 网络的动态业务流量矩阵测量模型 [J ] ．通信学报， 2003 , 24 ( 10 ): 145 - 152 .

ZHAO G F , WANG L J , TANG H , et al . An architecture for traffic matrix measurement in IP/MPLS based network [J ] . Journal Communications , 2003 , 24 ( 10 ): 145 - 152 .

杨扬，周静静，杨家海，等．流量矩阵估算算法研究 [J ] ．计算机科学， 2009 , 36 ( 7 ): 42 - 45 .

YANG Y , ZHOU J J , YANG J H , et al . Traffic matrix estimation algorithm based on square root filtering [J ] . Computer Science , 2009 , 36 ( 7 ): 42 - 45 .

MCKEOWN N , ANDERSON T , BALAKRISHNAN H , et al . Open-Flow: enabling innovation in campus networks [J ] . ACM SIGCOMM Computer Communication Review , 2008 , 38 ( 2 ): 69 - 74 .

TOOTOONCHIAN A , GHOBADI M , GANJALI Y . OpenTM: traffic matrix estimator for OpenFlow networks [C ] // Passive and active mea-surement . Springer Berlin Heidelberg , c 2010 : 201 - 210 .

LUO H B , CHEN Z , ZHANG H K , et al . An approach for efficient,accurate,and timely estimation of traffic matrices [C ] // The INFOCOM WKSHPS 2014 . Toronto,Canada , 2014 .

LUO H B , CHEN Z , ZHANG H K , et al . CoLoR: an information-centric Internet architecture for innovation [J ] . IEEE Network Maga-zine , 2014 , 28 ( 3 ): 4 - 10 .

张宏科，罗洪斌．智慧协同网络体系基础研究 [J ] ．电子学报， 2013 , 4 ( 7 ): 1249 - 1254 .

ZHANG H K , LUO H B . Fundamental research on theories of smart and cooperative networks [J ] . Acta Electronic Sinica , 2013 , 4 ( 7 ): 1249 - 1254 .

ZHANG H K , QUAN W , CHAO H J , et al . Smart identifier network: a collaborative architecture for the future Internet [J ] . IEEE Network, under Review , 2015 .

苏伟，陈佳，张宏科．智慧协同网络中的服务机理研究 [J ] ．电子学报， 2013 , 41 ( 7 ): 1255 - 1260 .

SU W , CHEN J , ZHANG H K , et al . Research on the service mechan-isms in smart and cooperative networks [J ] . Acta Electronic Sinica , 2013 , 41 ( 7 ): 1255 - 1260 .

郜帅，王洪超，王凯，等．智慧网络组件协同机制研究 [J ] ．电子学报， 2013 , 41 ( 7 ): 1261 - 1267 .

GAO S , WANG H C , WANG K , et al . Research on cooperation me-chanisms of smart network components [J ] . Acta Electronic Sinica , 2013 , 41 ( 7 ): 1261 - 1267 .

JIA R , CHEN Z , LUO H B , et al . Status-aware resource adaptation in Information-centric and software-defined network [J ] . China Communications , 2013 , 10 ( 12 ): 66 - 76 .

CHEN Z , LUO H B , CUI J B , et al . Security analysis of a future in-ternet architecture [C ] // The 21th IEEE International Conference on Network Protocols . Gottingen,Germany , c 2013 : 1 - 6 .

陈宝林．最优化理论与算法 [M ] ．北京：清华大学出版社， 2005 .

CHEN B L . Theory and algorithms of optimization [M ] . Beijing : Tsinghua University Press , 2005 .

谢金星，邢文训，王振波，等．网络优化 [J ] ．北京：清华大学出版社， 2009 .

XIE J X , XING W X , WANG Z B , et al . Network optimization [M ] . Beijing : Tsinghua University Press , 2009 .

杨洋，杨家海，王会，等． IP 网络时延敏感型业务流自适应负载均衡算法 [J ] ．通信学报， 2015 , 36 ( 3 ):2015082.

YANG Y , YANG J H , WANG H , et al . Towards load adaptive routing based on link critical degree for delay-sensitive traffic in IP net-works [J ] . Journal on Communications , 2015 , 36 ( 3 ):2015082.

徐俊明．图论及其应用 [M ] ．北京：中国科学技术大学出版社， 2004 .

XU J M . Graph theory with applications [M ] . Beijing : Press of Uni-versity of Science and Technology of China , 2004 .

徐俊明．组合网络理论 [M ] ．北京：科学出版社， 2007 .

XU J M . Combinational network [M ] . Beijing : Science Press , 2007 .

THOMAS H C , CHARLES E L , RONALD L R , et al ．算法导论 [M ] ．潘金贵，译．北京：机械工业出版社， 2006 .

THOMAS H C , CHARLES E L , RONALD L R , et al . Introduction to algorithms [M ] . Beijing : China Machine Press , 2006 .

JIA R , SU W , LUO H B , et al . Status message transmission mechan-ism in SINET [J ] . Journal of Internet Technology , 2015 , 16 ( 4 ): 727 - 734 .

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