CN101527647B - 面向多数据平面的资源管理实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向多数据平面的资源管理实现方法。该方法包括如下步骤：(1)关联于某一个数据平面的各个网络节点根据数据平面标识符，并通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行数据平面内各链路的资源配置；(2)链路资源配置之后，数据平面中的网管获取数据平面的网络拓扑；(3)根据数据平面标识符对每一条链路中属于数据平面的部分进行监视，一旦资源使用超过预定阈值则采取流量控制措施；(4)链路资源使用完毕之后，根据网络拓扑并通过管理平面的配置或者控制平面的信令释放链路资源。本发明所提供的方法可以对每一个数据平面进行确定性的资源管理，从而使公众数据网具有在资源管理方面良好的可扩展性，便于组建大型网络。

Description

面向多数据平面的资源管理实现方法

技术领域

本发明涉及一种面向多个数据平面的资源管理实现方法，尤其涉及一种在以IP电信网系统为基础的公众数据网中，管理其中多个数据平面资源的实现方法，属于电信技术领域。

背景技术

当前，传统电信网所面对的基本现实是：带宽的消耗速度远快于流量的增加速度和收入的增长速度，IP业务对PSTN话音业务的冲击十分明显。在此背景下，人们普遍认为，电信网正面临着重大的技术转型。固网急需新业务和全业务，这就需要有新的下一代网络结构和技术来支撑。

经过研究，本发明人认为能够有效满足未来业务需求的下一代网络(NGN)应该是以数字分组技术为核心的公众数据网。该公众数据网的基本特点是：承载网和业务网相分离，用一个承载网来承载为数众多的业务网，以此来大幅度地降低业务的运营成本。这样的公众数据网可以以本发明人在先提出的IP电信网技术为基础。

IP电信网是本发明人在专利号为ZL 200410037641.0的发明专利中提出的新概念。它采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式，由位于内层的至少一个复址无连接数据网和位于外层的多个IP网组成，还包括多个边缘关口设备。IP网通过边缘关口设备与该复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；边缘关口设备通过地址映射设备完成双地址间的映射。复址无连接数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，IP网中的所有设备和上述边缘关口设备都分配有IP地址，IP地址和复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在地址映射设备内的地址映射表之中，边缘关口设备经认证后与地址映射设备之间建立连接。在复址无连接数据网内部还具有网络管理设备，该网络管理设备同时管理复址无连接数据网内的接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。

在IP电信网系统的内部实现数据通信的过程是这样的：首先，向复址无连接数据网中所有设备分配复址无连接数据网地址；边缘关口设备经认证向地址映射设备注册，并向地址映射设备传送地址映射关系表；源端边缘关口设备接收IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备；地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的数据网地址回送给源端边缘关口设备；源端边缘关口设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；目的端边缘关口设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文。

在本发明人就IP电信网技术提出的一系列专利申请中，已经就IP电信网系统的基本架构及其实现通信的方法、基于IP电信网系统实现虚拟专网及组播功能的方法、IP电信网系统内进行资源管理的方法、对其中传送的分组进行报头压缩的方法，以及在IP电信网系统中传送的特定分组格式及其实现机制等一系列问题进行了详细的说明，在此就不详细说明了。

但是，上述现有技术中并没有在上述公众数据网中存在多个数据平面的情况下，有效进行资源管理的具体实现方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种在以IP电信网系统为基础的公众数据网中，面向多个数据平面的资源管理实现方法。利用该方法可以对公众数据网中的每一个数据平面进行确定性的资源管理。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种面向多数据平面的资源管理实现方法，所述公众数据网以IP电信网系统为基础，包括多个作为虚拟网的数据平面；所述数据平面分别用不同的数据平面标识符来标识，其特征在于：

(1)关联于某一个数据平面的各个网络节点根据所述数据平面标识符，并通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行所述数据平面内各链路的资源配置；

(2)链路资源配置之后，所述数据平面中的网管获取所述数据平面的网络拓扑；

(3)根据所述数据平面标识符对每一条链路中属于所述数据平面的部分进行监视，一旦资源使用超过预定阈值则采取流量控制措施；

(4)链路资源使用完毕之后，根据所述网络拓扑并通过管理平面的配置或者控制平面的信令释放所述链路资源。

其中，所述步骤(1)中，根据所述数据平面端口间的流量/流向，由所述网管通过管理平面的管理配置命令来为所述数据平面的每一条链路配置资源。

或者，由所述网管通过管理平面向源端节点发出该数据平面的虚电路资源配置命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源配置命令，如果该虚电路通过的节点都拥有资源，则所通过的节点将所需资源保留，并将该命令按确定路由向目的端转发，如果目的节点收到该命令，并且也拥有足够资源，目的节点所需资源保留，并向源节点回发虚电路资源配置响应，所述源节点收到所述虚电路资源配置响应后，即向所述网管发虚电路资源配置完成响应，如所述网管收到所有源节点的响应，该数据平面的链路资源配置完成。

所述步骤(2)中，所述网管对其管辖的所有网络节点设备发送带有所述数据平面的特定数据平面标识符的网络拓扑审计命令，所述网络节点设备收到所述网络拓扑审计命令，向网管发送所述网络节点设备的响应报告，所述网管根据收到所有网络节点关于所述特定数据平面标识符的链路/状态报告，形成所述数据平面的网络拓扑。

或者，所述网管从数据库获得与所述数据平面标识符相对应的网络拓扑。

所述步骤(3)中，利用与所述链路直接连接的入节点设备或者出节点设备实施资源使用的监视。

或者，所述网络节点按数据平面标识符来管理各数据平面的链路资源；其中当链路上的数据速率超过链路最高数据速率时将无条件丢弃所接收的数据包；当链路上的数据速率超过高位数据速率阈值，则向该数据包的源端发送数据速率超过阈值告警信息；当链路上的数据速率低于低位数据速率阈值，则向发过数据速率超过阈值告警信息的源端发送数据速率超过阈值告警解除信息。

对于提供“尽力而为”业务类别的数据平面，所述链路中不设置阈值，直接根据确定的公平原则对所述链路中的数据流进行整形、缓存或丢弃。

所述步骤(4)中，由网管根据所述数据平面的网络拓扑，通过管理平面的管理配置命令为每一条链路释放资源。

或者，所述网管通过管理平面向源端节点发出虚电路资源释放命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源释放命令，如果该虚电路通过的节点收回被释放资源，并将该命令按确定路由向目的端转发，直到目的节点收到该命令，并且收回被释放资源，目的节点向源节点回发虚电路资源释放响应，源节点收到虚电路资源释放响应后，向所述网管发虚电路资源释放完成响应，如所述网管收到所有源节点的响应，该数据平面资源释放完成。

本发明所提供的面向多数据平面的资源管理实现方法可以对每一个数据平面进行确定性的资源管理，从而使公众数据网具有在资源管理方面良好的可扩展性，便于组建大型网络。本发明为电信业务向下一代网转型奠定了技术基础。

具体实施方式

以IP电信网系统为基础的公众数据网可以作为信息通信服务的基础承载网。按照电信业务的发展需要，该公众数据网不仅应该具备为运营商提供多业务的支持能力，还应能根据需要出租或出售承载网资源，供大客户建立其专网使用。本发明人经过研究，认为可以在公众数据网中构建多个信息隔离、资源独立的虚拟网(Visual Network，VN)来满足这一要求。这些虚拟网也就是前面所提及的数据平面。

本发明中的虚拟网具有如下的技术特征：

1.不同的虚拟网之间是信息隔离的，即不同虚拟网之间信息是不可达的；

2.不同的虚拟网之间是资源独立的。各虚拟网拥有完全独立的资源，不同的虚拟网的资源是不可共享的；

3.不同的虚拟网拥有各自完整的网络拓扑结构，一个虚拟网其网络拓扑结构的改变，不影响其它虚拟网的网络拓扑。网络管理设备可以通过虚拟网网络拓扑审计来直接获得虚拟网的网络拓扑；

4.虚拟网可以拥有独立的虚拟网络管理设备，虚拟网络管理设备通过数据平面标识符(数据平面ID)可以对该虚拟网作除了资源配置以外的管理操作。

5.虚拟网拥有独立的OAM(Operation，Administration andMaintenance)能力。使用带有数据平面标识符(数据平面ID)的OAM命令，可以独立进行故障点测试、故障点环回，、端到端环回等OAM操作。

数据平面采用数据平面标识符(数据平面ID)来标识。在一个运营网内，每一个数据平面分别采用不同的数据平面标识符来标识，分配给一个数据平面的数据平面标识符是唯一的，两者是一一对应的关系。数据平面标识符在数据分组的帧头或分组头中进行定义。

一个由数据平面标识符标识的数据平面还可以有多个子数据平面，子数据平面由数据平面ID+子数据平面ID来标识。在各个子数据平面之间均可实现信息隔离、资源独立。对于子数据平面的资源管理方式与对普通数据平面是一样的。如果在数据平面中不设置子数据平面，则子数据平面ID等于零。

为了使公众数据网具有良好的可扩展性(包括在资源管理方面的可扩展性)，以便可以组建大型网络，本发明采取了两方面的技术措施。其一是按照数据平面ID对特定的数据平面资源进行配置与管理，其二是对资源采用分散管理的方法。

基于这种思路，本发明中，首先将一个公众数据网分隔成为数众多的数据平面(虚拟网)，这些数据平面之间彼此信息隔离且资源独立。在此前提下，可以实现对每一个数据平面进行确定性的资源管理。各数据平面的网络资源管理能力完全分散在各个网络节点设备处。一旦数据平面生成，由与该数据平面相关联的各个网络节点按照数据平面ID自行管理各自节点的资源，并确保该数据平面的链路资源的独立性。网络内可以不设置用于资源集中管理和控制的设备。

本发明所提供的面向多数据平面的资源管理实现方法包括如下的几个方面：

①数据平面中的各链路的资源配置；

②承担网络管理功能的设备(以下简称网管)对已配置资源的数据平面链路资源的审计和报告；

③网络节点设备的链路超阈值告警；

④网络节点的边缘设备阈值告警处理；

⑤数据平面中的各链路的资源释放。

下面分别对此展开详细的说明。

首先说明在数据平面中对各个链路的资源进行配置的具体方法。在本发明中，数据平面标识符和作为链路端点的节点标识符，是确定数据平面链路资源的必备参数。在获得这些参数之后，可以采用两种方法进行链路资源的配置：

①特定数据平面的每一条链路资源，可根据该数据平面端口间的流量/流向，通过网络规划来确定其所需要的资源，由网管通过管理平面的管理配置命令来为该数据平面的每一条链路配置资源。如与该数据平面相关的被配置的节点设备都拥有资源，该数据平面建立成功；如与该数据平面相关的被配置的节点设备有一个或一个以上的节点缺乏必要的资源，该数据平面建立失败；

②特定数据平面的每一条链路资源的配置，可以通过管理平面与控制平面的配合来实现。由网管通过管理平面向源端节点发出该数据平面的虚电路资源配置命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源配置命令，如果该虚电路通过的节点都拥有资源，则所通过的节点将所需资源保留，并将该命令按确定路由向目的端转发，如果目的节点收到该命令，并且也拥有足够资源，目的节点所需资源保留，并向源节点回发虚电路资源配置响应，源节点收到虚电路资源配置响应后，即向网管发虚电路资源配置完成响应，如网管收到所有源节点的响应，该数据平面建立成功，否则该数据平面建立失败。

接着说明网管对已配置资源的数据平面实施链路资源拓扑审计和报告的具体过程。

网管对其管辖的所有网络节点设备发送带有该数据平面特定的数据平面标识符的网络拓扑审计命令。网络节点设备(按照节点势能法确定节点设备地址)收到带有该数据平面特定的数据平面标识符的网络拓扑审计命令，向网管发送网络节点设备的带有特定的数据平面标识符链路/状态的网络拓扑审计命令的响应报告。网管根据收到所有网络节点关于该特定的数据平面标识符的链路/状态报告，形成该特定数据平面的网络拓扑。网管可以在数据库中按照数据平面标识符来存储其对应的网络拓扑。

在形成了该特定数据平面的网络拓扑后，或从数据库获得该特定数据平面的网络拓扑后，网络就可以对该数据平面的每一条链路进行资源审计。

接下来说明网络节点设备的链路资源超阈值告警和流量控制过程。

对于一个公众数据网实施资源管理，首先要对该数据网中的每一个数据平面的每一条链路的资源有确定的配置。从前面的文字说明可以知道，特定数据平面的资源配置可以通过管理平面或控制平面来实现。在完成了对数据平面的资源配置后，实际上完成了对每一条实际物理链路按数据平面标识符进行资源分割配置。

网管可以向某一个数据平面的全部节点设备发出带有该数据平面ID的资源审计命令，节点设备收到带有该数据平面ID的资源审计命令，向该网管提供该数据平面的每一条链路的资源状态，包括：配置资源，业务类别，已使用资源及剩余资源。由该网管存储所有数据。

网络节点根据预先的资源配置按数据平面标识符来管理各数据平面的链路资源。每一个数据平面的链路可设置：链路最高数据速率、高位数据速率阈值、低位数据速率阈值。链路上的数据速率超过链路最高数据速率将无条件丢弃所接收的数据包；链路上的数据速率超过高位数据速率阈值，向该数据包的源端发送数据速率超过阈值告警信息；链路上的数据速率低于低位数据速率阈值，向发过数据速率超过阈值告警信息的源端发送数据速率超过阈值告警解除信息。

但对于提供“尽力而为”业务类别的数据平面而言，该类数据平面的虚电路不设阈值，而是根据确定的公平原则，对该链路中的数据流进行整形、缓存或丢弃。

具体而言，首先按数据平面标识符对每一条物理链路中属于它的部分进行监视、管理。对每一条物理链路的每一个数据平面的资源的监视、管理不采用集中的方式来实现，而是采用分散的方式来实现。具体的说，是由与该物理链路直接连接的节点设备(可以是入节点、也可以是出节点)来进行监视、管理。

数据平面链路资源配置中至少有两个参数：配置资源和链路告警阈值，在网络运行过程中，一旦负责监视和管理该链路的节点设备，监测到该数据平面的通信量超过设定的告警阈值，该设备即向发送引发阈值告警数据包的源节点(ED)，发送带有节点设备地址和引发阈值告警数据包的报头的阈值告警命令数据包，源节点接受到该阈值告警命令包无需发送确认包。对来自的同一源节点引发阈值告警数据包，阈值告警命令包最多发M(M为自然数)个。负责监视和管理该链路的节点设备建立一个数据库，将阈值告警事件纪录下来。如果该物理链路是汇聚链路，将只对发送引发阈值告警数据包的源节点(ED)，发送阈值告警命令包，不采用广播的办法对所有的源节点发送含有阈值告警命令的数据包。负责监视和管理该链路的节点设备建立一个数据库，将所有阈值告警事件纪录下来。

源节点接收到带有节点设备地址和引发阈值告警数据包的报头的阈值告警命令数据包，将该阈值告警事件纪录在源节点建立的告警事件数据库中，据此来控制后续数据包的进入(包括对普通数据包和紧急数据包的不同控制策略)。特别要提出的是，从源节点到目的节点可能会有若干条链路资源告警，这些信息可以纪录在同一个阈值告警事件条目中，这将会有利于对阈值告警的处理。

当负责监视和管理该链路的节点设备，监测到该数据平面的通信量小于设定的解除告警阈值时，该节点设备根据阈值告警事件数据库中所有条目，向所列的源节点发送带有节点设备地址和引发阈值告警数据包的报头的解除阈值告警命令的数据包，该数据包连续发N(N为自然数)个。并将数据库中与该事件关联的条目删除。

源节点接收到带有节点设备地址和引发阈值告警数据包的报头的解除阈值告警命令数据包，将该阈值告警事件纪录在源节点建立的告警事件数据库中相关条目中的子项删除，当该条目中的所有子项均已删除，该条目也将自动删除。此后，数据包的进入不再受控。

需要说明的是，上述的链路资源超阈值告警方法也适用于边缘设备的阈值告警处理过程，在此就不详细赘述了。

最后介绍在各个数据平面中释放各链路资源的具体方法。在释放链路资源之前，首先要获得该数据平面的网络拓扑。前文已经述及，本发明提供两种方法来获得网络拓扑。其一是，网管数据库中暂存有该数据平面的网络拓扑，直接从数据库中调用就可以得到；其二是，采用对特定数据平面的拓扑审计来获得，这在上文中已有详细的叙述。

与上述的两种方法相对应，本发明中也采用两种方法进行数据平面的各链路的资源释放：

①根据该数据平面的网络拓扑，由网管通过管理平面的管理配置命令来为该数据平面的每一条链路释放资源。

②根据该数据平面的网络拓扑，通过管理平面与控制平面的配合来释放链路资源。由网管通过管理平面向源端节点发出该数据平面的虚电路资源释放命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源释放命令，如果该虚电路通过的节点收回被释放资源，并将该命令按确定路由向目的端转发，直到目的节点收到该命令，并且收回被释放资源，目的节点向源节点回发虚电路资源释放响应，源节点收到虚电路资源释放响应后，即向网管发虚电路资源释放完成响应，如网管收到所有源节点的响应，该数据平面资源释放完成。

上面对本发明所述的面向多数据平面的资源管理实现方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (8)

1.一种面向多数据平面的资源管理实现方法，用在以IP电信网系统为基础，包括多个作为虚拟网的数据平面的公众数据网中；所述数据平面分别用不同的数据平面标识符来标识，其特征在于：

(1)关联于某一个数据平面的各个网络节点根据所述数据平面标识符，并通过管理平面的配置或者控制平面的信令进行所述数据平面内各链路的资源配置；

(2)链路资源配置之后，所述数据平面中的网管对其管辖的所有网络节点发送带有所述数据平面的特定数据平面标识符的网络拓扑审计命令，所述网络节点收到所述网络拓扑审计命令，向网管发送所述网络节点的响应报告，所述网管根据收到所有网络节点关于所述特定数据平面标识符的链路/状态报告，形成所述数据平面的网络拓扑；或者，所述网管从数据库获得与所述数据平面标识符相对应的网络拓扑；

(3)根据所述数据平面标识符对每一条链路中属于所述数据平面的部分进行监视，一旦资源使用超过预定阈值则采取流量控制措施；

(4)链路资源使用完毕之后，根据所述网络拓扑并通过管理平面的配置或者控制平面的信令释放所述链路资源。

2.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，根据所述数据平面端口间的流量/流向，由所述网管通过管理平面的管理配置命令来为所述数据平面的每一条链路配置资源。

3.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，由所述网管通过管理平面向源节点发出该数据平面的虚电路资源配置命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源配置命令，如果该虚电路通过的节点都拥有资源，则所通过的节点将所需资源保留，并将该命令按确定路由向目的端转发，如果目的节点收到该命令，并且也拥有足够资源，目的节点所需资源保留，并向源节点回发虚电路资源配置响应，所述源节点收到所述虚电路资源配置响应后，即向所述网管发虚电路资源配置完成响应，如所述网管收到所有源节点的响应，该数据平面的链路资源配置完成。

4.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(3)中，利用与所述链路直接连接的入节点设备或者出节点设备实施资源使用的监视。

5.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(3)中，所述网络节点按数据平面标识符来管理各数据平面的链路资源；其中当链路上的数据速率超过链路最高数据速率时将无条件丢弃所接收的数据包；当链路上的数据速率超过高位数据速率阈值，则向该数据包的源端发送数据速率超过阈值告警信息；当链路上的数据速率低于低位数据速率阈值，则向发过数据速率超过阈值告警信息的源端发送数据速率超过阈值告警解除信息。

6.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

对于提供“尽力而为”业务类别的数据平面，所述链路中不设置阈值，直接根据确定的公平原则对所述链路中的数据流进行整形、缓存或丢弃。

7.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(4)中，由网管根据所述数据平面的网络拓扑，通过管理平面的管理配置命令为每一条链路释放资源。

8.如权利要求1所述的面向多数据平面的资源管理实现方法，其特征在于：

所述步骤(4)中，所述网管通过管理平面向源节点发出虚电路资源释放命令，各源节点通过控制平面向各自的目的节点发出虚电路资源释放命令，如果该虚电路通过的节点收回被释放资源，并将该命令按确定路由向目的端转发，直到目的节点收到该命令，并且收回被释放资源，目的节点向源节点回发虚电路资源释放响应，源节点收到虚电路资源释放响应后，向所述网管发虚电路资源释放完成响应，如所述网管收到所有源节点的响应，该数据平面资源释放完成。