CN103746915A - 一种基于区分服务的路由选择方法 - Google Patents

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康宗绪
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Abstract

本发明公开了一种基于区分服务的路由选择方法,本方法通过对OSPF路由协议进行改进,采集网络拓扑信息和QoS参数信息,结合业务QoS需求特点,进行不同策略的路由选择,生成针对业务类型的多张路由表,从而实现对不同业务的有区别选路。本发明的有益技术效果是:实现了区分服务各类业务不同QoS需求的区别选路,方法简单可行,在通用路由协议OSPF的基础上,进行了适应性改进,保留了原有报文格式和核心算法,不影响与未升级路由器进行互联互通,无需另外制订复杂的路由协议,并且避免了冗余的路由协议报文在网络内的扩散,有效减少了网络开销。

Description

一种基于区分服务的路由选择方法
技术领域
本发明涉及通信领域的QoS技术和路由技术,尤其涉及种基于区分服务的路由选择方法。
背景技术
随着网络技术和应用的发展,用户对服务质量的要求越来越高,尤其体现在对延迟、抖动、丢包率和带宽等方面,区分服务是现阶段实现QoS(服务质量)的主要手段,它根据业务的不同服务等级约定,有差别的进行流量控制和转发,其实现原理是在业务接入点对业务进行分类打标,由传输节点对不同的业务分类进行不同的转发控制。
区分服务实施过程中,通常采用传统路由技术来解决选路问题,尤其是大型骨干网络中广泛采用的OSPF,通过收集网络拓扑信息,采用最短路径算法计算到目的地的最短距离。由于网络内所有业务都采用同一路由选择方法,导致将到同一目的地的所有类型的业务汇聚到单一链路上来,容易造成网络拥塞,也忽略了不同业务类型的不同QoS需求。
发明内容
为了适应用户的QoS需求,需要对传统路由技术进行改进,使之与业务相结合。本发明提出了一种针对OSPF路由协议的改进方法,主要思路是依据区分服务对业务的QoS需求分类进行策略选路,具体实施步骤如下。
1) 拓扑信息收集:路由器启用OSPF路由协议,收集网络拓扑信息。
2) QoS参数信息收集:路由器采集本设备QoS参数信息,包括延迟、抖动、丢包率、链路带宽,将QoS参数信息填充到OSPF协议报文的附加tos metric字段,扩散给相邻路由器,每隔一段时间,路由器重新采集一次实时QoS参数信息并进行扩散,可以根据实际的网络规模,设定扩散阈值,只有QoS参数值超过阈值时,才进行更新扩散,这种方式可以有效减少QoS参数信息扩散量,节省网络开销。
3)路由选择:改进OSPF选路方法,结合步骤1)收集到的网络拓扑信息和步骤2)采集到的QoS参数信息,分别查找出满足不同业务QoS需求的拓扑,生成相应的拓扑子集。根据区分服务对业务分类,业务QoS需求可以归为三类:
a) 延迟敏感类业务QoS需求,涉及话音、交互式视频、特殊数据服务业务,这类业务对延迟、抖动、丢包率、带宽需求较高,延迟不超过150ms,抖动不超过30ms,丢包率不超过1%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率;
b)带宽保证类业务QoS需求,涉及流式视频、大块数据、事务处理数据/交互数据、关键业务数据业务,这类业务对延迟、丢包率、带宽有一定要求,延迟不超过4~5秒,丢包率不超过5%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率;
c) 普通数据业务QoS需求,主要涉及尽力服务数据,只对带宽有需求,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率。
根据QoS需求分类,生成三个相应的拓扑子集,然后对生成的拓扑子集内的路由器进行链路开销计算。三个拓扑子集分别采用三种不同的策略计算链路开销,三种策略都采用同一计算公式,但是不同策略的QoS参数权值取值不一样,采用K1~K4分别表示所选路径的带宽、延迟、抖动、丢包率权值,三种策略如下。 
策略1:针对延迟敏感类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.5,K3=0,K4=0。
策略2:针对带宽保证类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.2,K3=0.15,K4=0.15。
策略3:针对普通数据业务QoS需求,K1=1,K2=0,K3=0,K4=0。
链路开销计算公式如下:
链路开销=(100000*K1/带宽)+ (K2*延迟)+(K3*抖动)+(1000*K4*丢包率)
公式中,带宽的单位为kbps,延迟的单位为微秒,抖动的单位为微秒,丢包率采用百分比表示。 
链路开销计算完成之后,沿用OSPF的SPF算法对链路开销计算结果实施路由选择,生成特定策略的路由表。
4) 路由表管理:路由器同时维护步骤3)生成的不同策略的路由表,转发业务时,根据业务QoS需求分类,分别查询相应的路由表进行转发处理。
本发明的有益技术效果是:实现了区分服务各类业务不同QoS需求的区别选路,方法简单可行,在通用路由协议OSPF的基础上,进行了适应性改进,保留了原有报文格式和核心算法,不影响与未升级路由器进行互联互通,无需另外制订复杂的路由协议,并且避免了冗余的路由协议报文在网络内的扩散,有效减少了网络开销。
附图说明
图1、基于区分服务的路由选择方法处理流程图。
图2、基于区分服务的业务转发流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法作进一步详细说明,本发明包括以下步骤。
1、拓扑信息收集。
路由器启用OSPF路由协议,通过 OSPF hello 协议报文来发现与它连接的邻节点,然后用 LSA(链路状态广播信息)等和这些路由器交换链路状态信息。每个路由器都创建了由每个接口和对应邻节点组成的数据库。每个路由器从邻接路由器收到的 LSA 被继续向各自的邻接路由器传递,直到网络中的每个路由器收到了所有其它路由器的 LSA,从而实现了路由器拓扑信息收集。
OSPF每30分钟重新交换一次LSA,或者网络拓扑结构变化引起LSA的重新交换,完成数据库里链路状态信息更新,实现拓扑信息更新。
2 、QoS参数信息收集。
路由器通过硬件采样器定时采集本设备QoS参数信息,包括延迟,抖动,丢包率,链路带宽,判断采样值是否超过设定的阈值,如果没有超过则继续定时采样,如果超过还需将采集到的QoS参数信息填充到OSPF协议报文的附加tos metric字段,扩散给相邻路由器。为了减少QoS参数信息交互量,定时时间和阈值根据网络规模进行设定,如果网络规模较大,则定时时间和阈值设置的高一些,如果网络规模不大,定时时间和阈值设置低一些。
3 、路由选择。
根据区分服务对业务分类,业务QoS需求可以归为三类:
1)延迟敏感类业务QoS需求,涉及话音、交互式视频、特殊数据服务业务,这类业     务对延迟、抖动、丢包率、带宽需求较高,延迟不超过150ms,抖动不超过30ms,丢包率不超过1%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率。
2)带宽保证类业务QoS需求,涉及流式视频、大块数据、事务处理数据/交互数据、关键业务数据业务,这类业务对延迟、丢包率、带宽有一定要求,延迟不超过4~5秒,丢包率不超过5%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率。
3) 普通数据业务QoS需求,主要涉及尽力服务数据,只对带宽有需求,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率。
当步骤1收集到的拓扑信息或者步骤2收集到的QoS参数信息发生变化时,根据QoS需求分类进行如下操作,生成拓扑子集:
其中Node表示路由器节点,Req表示QoS需求,delay表示延迟,loss表示丢包率,jitter表示抖动,bandwidth表示带宽,top表示拓扑子集。
接下来对生成的拓扑子集内的路由器进行链路开销计算,根据QoS需求分类链路开销计算执行三种策略,这三种策略都采用同一计算公式来计算链路开销,只不过不同策略的QoS参数权值取值不一样,采用K1~K4分别表示所选路径的带宽、延迟、抖动、丢包率权值,三种策略如下:
策略1:针对延迟敏感类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.5,K3=0,K4=0。
策略2:针对带宽保证类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.2,K3=0.15,K4=0.15。
策略3:针对普通数据业务QoS需求,K1=1,K2=0,K3=0,K4=0。
链路开销计算公式如下:
链路开销=(100000*K1/带宽)+ (K2*延迟)+(K3*抖动)+(1000*K4*丢包率)
公式中,带宽的单位为kbps,延迟的单位为微秒,抖动的单位为微秒,丢包率采用百分比表示。 
拓扑子集内的路由器链路开销计算方法如下:
Figure 696850DEST_PATH_IMAGE002
其中Metric表示链路开销。
链路开销计算完成之后,沿用OSPF的SPF算法对链路开销计算结果实施路由选择,生成不同策略的路由表。拓扑子集top(1)生成策略一路由表,拓扑子集top(2)生成策略二路由表,拓扑子集top(3)生成策略三路由表。
4 、路由表管理。
当步骤1收集到的拓扑信息或者步骤2收集到的QoS参数信息发生变化时,路由器根据步骤3)重新计算路由,根据路由计算结果控制路由表成员项的添加、删除、更新,路由器相当于同时保存三张不同策略的路由表。
区分服务的实现原理是在业务接入点对业务进行分类打标,然后由骨干网内的路由器对分类业务进行不同的转发控制。路由器根据图2进行业务转发控制,首先由路由器对输入业务报文类型标记字段进行识别,判断业务类型,然后进行QoS需求分类,根据QoS需求分类分别查询相应的路由表进行转发处理。延迟敏感类业务QoS需求涉及的业务查询策略1路由表,带宽保证类业务QoS需求涉及的业务查询策略2路由表,普通数据业务QoS需求涉及的业务查询策略3路由表。 

Claims (7)

1.一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)路由器启用OSPF路由协议,收集网络拓扑信息;
步骤2)路由器采集本设备QoS参数信息,包括延迟、抖动、丢包率、链路带宽,将QoS参数信息填充到OSPF协议报文的附加tos metric字段,扩散给相邻路由器,每隔一段时间,路由器重新采集一次实时QoS参数信息并进行扩散;
步骤3)结合步骤1)收集到的网络拓扑信息和步骤2)采集到的QoS参数信息,查找出满足不同业务QoS需求的拓扑,生成三个相应的拓扑子集;
步骤4)对步骤3)生成的拓扑子集内的路由器进行链路开销计算,三个拓扑子集分别采用三种不同的策略计算链路开销;
链路开销计算完成之后,沿用OSPF的SPF算法对链路开销计算结果实施路由选择,生成相应策略的路由表;
步骤5)路由器同时维护步骤4)生成的不同策略的路由表,转发业务时,根据业务QoS需求分类,分别查询相应的路由表进行转发处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤2)每隔一段时间,路由器重新采集一次实时QoS参数信息并进行扩散,可以根据实际的网络规模,设定扩散阈值,只有QoS参数值超过阈值时,才进行更新扩散,这种方式可以有效减少QoS参数信息扩散量,节省网络开销。
3.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤3)所述不同业务QoS需求包括对延迟、抖动、丢包率和带宽QoS参数指标要求;
根据区分服务对业务分类,业务QoS需求可以归为三类:
延迟敏感类业务QoS需求,涉及话音、交互式视频、特殊数据服务业务,这类业务对延迟、抖动、丢包率、带宽需求较高,延迟不超过150ms,抖动不超过30ms,丢包率不超过1%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率;
带宽保证类业务QoS需求,涉及流式视频、大块数据、事务处理数据/交互数据、关键业务数据业务,这类业务对延迟、丢包率、带宽有一定要求,延迟不超过4~5秒,丢包率不超过5%,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率;
普通数据业务QoS需求,主要涉及尽力服务数据,只对带宽有需求,带宽依赖于业务流的编码格式和实际速率。
4.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤3)所述生成三个相应拓扑子集,包括满足延迟敏感类业务QoS需求的拓扑子集,满足带宽保证类业务QoS需求的拓扑子集,满足普通数据业务QoS需求的拓扑子集。
5.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤4)所述三个拓扑子集分别采用三种不同的策略计算链路开销,这三种策略都采用同一计算公式,但是不同策略的QoS参数权值取值不一样,采用K1~K4分别表示所选路径的带宽、延迟、抖动、丢包率权值,三种策略如下:
策略1:针对延迟敏感类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.5,K3=0,K4=0;
策略2:针对带宽保证类业务QoS需求,K1=0.5,K2=0.2,K3=0.15,K4=0.15;
策略3:针对普通数据业务QoS需求,K1=1,K2=0,K3=0,K4=0;
链路开销计算公式如下:
链路开销=(100000*K1/带宽)+ (K2*延迟)+(K3*抖动)+(1000*K4*丢包率)
公式中,带宽的单位为kbps,延迟的单位为微秒,抖动的单位为微秒,丢包率采用百分比表示。
6.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤5)路由器同时维护步骤4)生成的不同策略的路由表,包括OSPF对路由表成员项的添加、删除、更新。
7.根据权利要求1所述的一种基于区分服务的路由选择方法,其特征在于,步骤5)根据业务QoS需求分类,分别查询相应的路由表进行转发处理,包括延迟敏感类业务QoS需求涉及的业务查询策略1路由表,带宽保证类业务QoS需求涉及的业务查询策略2路由表,普通数据业务QoS需求涉及的业务查询策略3路由表。
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