软件定义网络多路径带宽分配算法：实现权重最大-最小公平带宽分配

本文探讨在软件定义网络中，如何利用多路径带宽分配算法实现权重最大-最小公平带宽分配。

假设已知软件定义网络的数据转发平面的拓扑结构为 G = (V, L)，其中 G 是无向图，V 为转发设备节点集合，L 为物理链路集合。每条物理链路 l(u, v) 的可用带宽量为 bw(u, v)，时延为 delay(u, v)，其中 u、v 分别表示转发设备节点。

网络中数据流请求动态到达，每个数据流表示为 f(S, T, bw(S, T), priority, delay(S, T))，其中 S、T 为该数据流的源和目的节点，priority 为该数据流的优先级，bw(S, T) 为该数据流请求的带宽量，delay(S, T) 为该数据流的时延约束。假定数据流可采用多条传输路径 (路径数最大为 4，带宽请求等额分配到每条路径) 进行数据传输。

路由算法设计

为了实现权重最大-最小公平带宽分配，可以设计以下路由算法：

**计算最短路径集合：**根据网络拓扑结构，计算出各节点之间的最短路径集合。
**选择备选路径：**当数据流到达时，根据其优先级和带宽请求量，在最短路径集合中选择一定数量的路径作为备选路径。例如，如果数据流的优先级为 1，带宽请求量为 10Mbps，可选择 4 条路径，那么每条路径的带宽分配为 2.5Mbps。
**路径筛选：**对于每个备选路径，计算其可用带宽量和时延。若带宽量不足或时延超过数据流的时延约束，则剔除该路径。
**带宽分配：**对于剩余的备选路径，根据其可用带宽量和优先级进行带宽分配。具体地，按照优先级从高到低的顺序，依次为每个数据流分配相应的带宽量，直到所有数据流都得到了满足其优先级对应的最小带宽量为止。
**带宽调整：**如果某个数据流无法获得其优先级对应的最小带宽量，则将其带宽请求量降低，重新进行带宽分配，直至所有数据流都得到了满足其优先级对应的最小带宽量为止。
**数据传输：**对于每个数据流，根据其选择的路径进行数据传输。在传输过程中，控制器实时监测各条路径的可用带宽量和时延，根据需要进行带宽调整或路径切换，以确保数据流能够按照其时延约束和带宽分配量进行传输。

总结

该路由算法利用多路径带宽分配策略，通过综合考虑数据流的优先级、带宽需求、时延约束等因素，实现了权重最大-最小公平带宽分配，有效地利用网络资源，确保数据流能够按照其需求进行传输。