CN104113792B - 一种OpenFlow控制通道建立方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种OpenFlow控制通道建立方法及系统，应用于采用了OpenFlow技术的PON系统中，所述OpenFlow控制通道建立方法包括：OpenFlow光网络单元以及光线路终端配置控制服务器的OpenFlow相关信息；所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道；所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端建立第二控制通道，所述OpenFlow光网络单元通过所述第一控制通道和所述第二控制通道与所述控制服务器通信。使用本发明的技术方案可以使得与控制服务器之间的控制通道数量得到收敛，从而提升了控制服务器管理PON系统网络能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种OpenFlow技术，特别是涉及一种OpenFlow控制通道建立方法及系统。
背景技术
SDN(Software Defined Networking，软件定义网络)是一种新兴的基于软件的网络架构及技术，其最大的特点在于具有松耦合的控制平面与数据平面、支持集中化的网络状态控制、实现底层网络设施对上层应用的透明。2012年底，AT&T、英国电信(BT)、德国电信、Orange、意大利电信、西班牙电信公司和Verizon联合发起成立了网络功能虚拟化产业联盟(Network Functions Virtualisation，NFV)，旨在将SDN的理念引入电信业。
OpenFlow由斯坦福大学和加州大学伯克利分校领导的大学联盟所发起，他们的初衷是让研究人员可将企业级以太网交换机作为定制构件用于大学的网络实验。OpenFlow的核心思想是将原本完全由交换机/路由器控制的数据包转发过程，转化为由OpenFlow交换机(OpenFlow Switch)和控制服务器(Controller)分别完成的独立过程。OpenFlow交换机负责数据转发功能，主要技术细节由三部分组成：流表(flow table)、安全信道(securechannel)和OpenFlow协议(OpenFlow protocol)。
PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)网络中通常包括一个安装于中心控制站的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)，以及一批配套的安装于用户场所的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)。运用SDN理念，将OpenFlow技术运用到PON网络中，则需要采用OpenFlow光网络单元(即带有OpenFlow功能的光网络单元)和控制服务器。由于在PON系统中，通常具有大量的光网络单元，当这些光网络单元都是OpenFlow光网络单元时，这些OpenFlow光网络单元都需要与控制服务器建立控制通道以实现控制服务器的网络管控功能，对控制服务器的软硬件性能要求将变得非常高。因此，如何减少控制服务器的控制通道数量，以降低对控制服务器软硬件的压力，提高控制服务器管理PON系统网络能力，就成为需要解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种OpenFlow控制通道建立方法，用于解决现有技术中的在PON系统中采用OpenFlow技术时，控制服务器连接的控制通道过多，从而对控制服务器的软硬件要求高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种OpenFlow控制通道建立方法，应用于采用了OpenFlow技术的PON系统中，所述OpenFlow控制通道建立方法包括：在OpenFlow光网络单元以及与所述OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端上配置控制服务器的OpenFlow相关信息，所述OpenFlow相关信息包括控制服务器的IP地址；所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道，所述第一控制通道用于所述光线路终端与所述控制服务器进行通信；所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端建立第二控制通道，所述第二控制通道用于所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端进行通信，所述OpenFlow光网络单元通过所述第一控制通道和所述第二控制通道与所述控制服务器通信。
优选地，所述第二控制通道通过TCP协议层建立。
优选地，所述第二控制通道通过OAM协议层建立。
优选地，所述OpenFlow控制通道建立方法包括：所述光线路终端将所述OpenFlow相关信息发送给所述OpenFlow光网络单元。
优选地，网元管理服务器将所述控制服务器的OpenFlow相关信息发送到所述光线路终端。
本发明还提供一种PON系统，所述PON系统包括OpenFlow光网络单元，与所述OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端，控制服务器以及用于所述OpenFlow光网络单元与所述控制服务器进行通信的控制通道模块，其中，所述控制通道模块包括用于所述光线路终端与所述控制服务器进行通信的第一控制通道单元，以及用于所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端进行通信的第二控制通道单元。
优选地，所述第二控制通道单元通过TCP协议层实现。
优选地，所述第二控制通道单元通过OAM协议层实现。
优选地，所述PON系统还包括：网元管理服务器；所述网元管理服务器将所述控制服务器的OpenFlow相关信息发送到所述光线路终端，所述OpenFlow相关信息包括控制服务器的IP地址。
优选地，所述PON系统包括EPON系统。
如上所述，本发明的一种OpenFlow控制通道建立方法，具有以下有益效果：通过光线路终端代理OpenFlow光网络单元与控制服务器建立控制通道，使得与控制服务器之间的控制通道数量得到收敛，从而降低对控制服务器软件和硬件上的压力，提升了控制服务器管理PON系统网络能力。同时，通过光线路终端对OpenFlow的光网络单元自动配置控制服务器参数，避免了在OpenFlow光网络单元上进行人工配置工作。
附图说明
图1显示为本发明的一种OpenFlow控制通道建立方法的一实施例的流程示意图。
图2显示为本发明的一种PON系统的一实施例的模块结构图。
图3显示为本发明的一种PON系统的另一实施例的模块结构图。
元件标号说明
1 PON系统
11 OpenFlow光网络单元
12 光线路终端
13 控制服务器
14 控制通道模块
141 第一控制通道单元
142 第二控制通道单元
15 网元管理服务器
S1～S3 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种OpenFlow控制通道建立方法，应用于采用了OpenFlow技术的PON系统中。所述OpenFlow光网络单元与控制服务器(Controller)的控制通道建立方法包括：
步骤S1，在OpenFlow光网络单元以及与所述OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端上配置控制服务器的OpenFlow相关信息，所述OpenFlow相关信息包括控制服务器的IP地址。具体地，所述OpenFlow光网络单元和与OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端需要配置控制服务器的IP地址等。配置控制服务器参数的方式可以采用人工配置的方式，也可以采用自动配置的方式。具体地，包括人工配置OpenFlow光网络单元和与OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端的控制服务器OpenFlow相关信息的方式；也包括人工配置光线路终端控制服务器OpenFlow相关信息，自动配置与所述光线路终端直接相连的OpenFlow光网络单元的控制服务器OpenFlow相关信息的方式；还可以包括自动配置OpenFlow光网络单元和与OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端的控制服务器OpenFlow相关信息的方式。
在一个实施例中，PON系统中配置有EMS网络管理服务器。首先，EMS网管服务器通过SNMP协议向光线路终端配置控制服务器的IP地址和OpenFlow参数等OpenFlow相关信息，并保存在所述光线路终端上。在另一个实施例中，也可以由用户人工在光线路终端上完成控制服务器的IP地址和OpenFlow参数等的配置。接着，OpenFlow光网络单元通过与所述光线路单元进行通信，完成对OpenFlow光网络单元的控制服务器参数配置，包括以下步骤：1，OpenFlow光网络单元按照标准OAM流程完成发现过程(STD OAM DISCOVERY)。2，OpenFlow光网络单元按照扩展OAM流程上报OpenFlow光网络单元的设备能力(EXT OAM CapabilityNotification：ONU Capabilities)。光网络单元是否支持OpenFlow能力，可以通过查询光网络单元的能力(ONU capabilities)中的ServiceSupported定义的一个位(bit)表示确定该光网络单元是否支持OpenFlow。光网络单元的能力(ONU capabilities)的数据结构如下表所示：
3，OpenFlow光网络单元按照注册授权流程，进行认证，并在认证通过时，完成流程要求的操作(EXT ONU：ONU auth)。所述注册授权流程要求的操作可以包括LLID的搅动功能，为提高用户数据的保密性，EPON系统下行方向支持针对每个LLID的搅动功能，每个LLID应有独立的密钥。4，在OpenFlow光网络单元注册授权通过后，由光线路终端下发控制服务器的IP地址等参数，并在所述OpenFlow光网络单元配置好控制服务器的IP地址等参数(EXTOAM：config remote Controller IP address)。光线路终端下发的控制服务器配置参数可以包括多个参数，其扩展OAM消息可以自定义，在一个实施例中，控制服务器配置参数可以定义如下表：
步骤S2，所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道，所述第一控制通道用于所述光线路终端与所述控制服务器进行通信。具体地，所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道可以采用合适的方式建立第一控制通道，所述第一控制通道用于光线路终端与所述控制服务器完成OpenFlow相关的功能。在一个实施例中，所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道的具体实现包括：在光线路终端已经配置好控制服务器的参数信息后，光线路终端与控制服务器通信建立第一控制通道，通常为光线路终端中的OpenFlow代理单元—OpenFlow proxy与控制服务器通信完成第一通道的建立。通信步骤包括：1，光线路终端向控制服务器的TCP端口6653发起建立控制通道(build an OpenFlowconnection with Controller by TCP port 6653)。2，控制服务器向光线路终端发出OpenFlow hello请求(OF_HELLO)。3，控制服务器向光线路终端发出OpenFlow hello响应(OF_HELLO reply)。4，光线路终端与控制服务器之间建立OpenFlow控制通道ECHO握手(OF_ECHO)。5，控制服务器向光线路终端发出OpenFlow FEATURE请求消息(OFPT_FEATURES_REQUEST)。6，光线路终端向控制服务器发出OpenFlow FEATURE响应，上报OpenFlowdatapath能力参数(OFPT_FEATURES_REPLY)。通过这些步骤，可以让光线路终端设备中OpenFlow代理功能单元向控制服务器发起建立第一控制通道。
步骤S3，所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端建立第二控制通道，所述第二控制通道用于所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端进行通信，所述OpenFlow光网络单元通过所述第一控制通道和所述第二控制通道与所述控制服务器通信。具体地，第二控制通道用于完成OpenFlow相关的功能，第二控制通道的建立可以包括两种方式：一种为OpenFlow光网络单元采用OpenFlow协议在TCP协议层向直接连接的光线路终端发起建立第二控制通道。另一种为为OpenFlow光网络单元采用OAM协议向直接连接的光线路终端发起建立第二控制通道。在一个实施例中，一种为OpenFlow光网络单元采用OpenFlow协议在TCP协议层向直接连接的光线路终端的OpenFlow代理功能单元(OpenFlow proxy)发起建立第二控制通道。该第二控制通道的建立过程包括以下步骤：1，OpenFlow光网络单元上线后，向控制服务器的TCP端口6653发起建立控制通道，光线路终端代理控制服务器与OpenFlow光网络单元建立链接(build an OpenFlow channel)。2，光线路终端代理控制服务器向OpenFlow光网络单元发出OpenFlow hello请求，OpenFlow光网络单元向代理控制服务器的光线路终端发出OpenFlow hello响应(OF_HELLO)。3，光线路终端代理控制服务器与OpenFlow光网络单元之间建立OpenFlow控制通道ECHO握手(OF_ECHO)。4，光线路终端代理控制服务器向OpenFlow光网络单元发出OpenFlow FEATURE请求消息(OFPT_FEATURES_REQUEST)。5，OpenFlow光网络单元向代理控制服务器的光线路终端发出OpenFlow FEATURE响应，上报OpenFlow datapath能力参数(OFPT_FEATURES_REQUEST)。6，光线路终端代理控制服务器记录OpenFlow光网络单元控制通道信息，例如：槽位号、PON端口号、datapath_id数据路径(MAC地址+VLAN ID)、OpenFlow协议版本号、online状态等(record OpenFlow ONUInformation，such as[Slot，pon，MAC addr，dp，online])。
在另一个实施例中，OpenFlow光网络单元采用OAM协议层与代理控制服务器的光线路终端建立第二控制通道。所述第二控制通道的建立是OpenFlow光网络单元与光线路终端通过OAM协议建立的。OpenFlow协议有三类消息，分别是分别是controller-to-switch、Asynchronous、Symmetric消息。在本实施例中，OpenFlow光网络单元与代理控制服务器的光线路终端的OpenFlow协议的通信可以通过将这三类消息映射到操作对象为光网络单元的扩展OAM自定义消息，这样就可以通过OAM协议通信来完成OpenFlow光网络单元与代理控制服务器的光线路终端的OpenFlow协议的通信。在一个实施例中，将Symmetric消息的子消息packet-in映射到操作对象为光网络单元的扩展OAM自定义消息的具体实现如下表所示。
| 字节数 | 字段 | 描述 |
| 1 | Branch(0XC7) | 扩展类属性操作 |
| 2 | Leaf(0x00FA) | Openflow协议参数配置类型 |
| 1 | Variable Width | 0x8。 |
| 4 | buffer_id | ID assigned by datapath。 |
| 2 | total_len | Full length of frame。 |
| 1 | reason | Reason packet is being sent。 |
| 1 | table_id | ID of the table that was looked up。 |
这样，OpenFlow光网络单元与控制服务器之间的OpenFlow协议通信就可以通过OpenFlow光网络单元与光线路终端的OpenFlow协议通信(第二控制通道)以及光线路终端与控制服务器的OpenFlow协议通信(第一控制通道)来实现。
本发明还提供一种PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)系统，PON系统即无源光纤网络系统，无源光纤网络系统可以采用上述建立控制通道的方法实现OpenFlow光网络单元与控制服务器之间的OpenFlow协议通信。在一个实施例中，如图2所示，所述PON系统1包括OpenFlow光网络单元11、与所述OpenFlow光网络单元11直接相连的光线路终端12、控制服务器13以及用于所述OpenFlow光网络单元11与所述控制服务器13进行通信的控制通道模块14，其中，所述控制通道模块14包括用于所述光线路终端12与所述控制服务器13进行通信的第一控制通道单元141，以及用于所述OpenFlow光网络单元11与所述光线路终端12进行通信的第二控制通道单元142。所述第一控制通道单元141与所述第二控制通道单元142是采用本发明中的OpenFlow控制通道建立方法建立的。所述PON系统包括EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，GPON(Gigabit-Capable PON)系统等。
在一个实施例中，如图3所示，所述PON系统1包括OpenFlow光网络单元11、与所述OpenFlow光网络单元11直接相连的光线路终端12、控制服务器13、网元管理服务器15以及用于所述OpenFlow光网络单元11与所述控制服务器13进行通信的控制通道模块14，其中，所述控制通道模块14包括用于所述光线路终端12与所述控制服务器13进行通信的第一控制通道单元141，以及用于所述OpenFlow光网络单元11与所述光线路终端12进行通信的第二控制通道单元142。所述第一控制通道单元141与所述第二控制通道单元142是采用本发明中的OpenFlow控制通道建立方法建立的。所述网元管理服务器15与光线路终端相连，用于向所述光线路终端配置控制服务器13的OpenFlow相关的配置信息，该配置信息包括控制服务器的IP地址。所述PON系统包括EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，GPON(Gigabit-Capable PON)系统等。
综上所述，本发明一种OpenFlow控制通道建立方法通过光线路终端代理OpenFlow光网络单元与控制服务器建立控制通道，使得与控制服务器之间的控制通道数量得到收敛，从而降低对控制服务器软件和硬件上的压力，提升了控制服务器管理PON系统网络能力。同时，通过光线路终端对OpenFlow的光网络单元自动配置控制服务器参数，省略了在OpenFlow光网络单元上进行配置的人工成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种OpenFlow控制通道建立方法，应用于采用了OpenFlow技术的PON系统中，其特征在于，所述OpenFlow控制通道建立方法包括：
在OpenFlow光网络单元以及与所述OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端上配置控制服务器的OpenFlow相关信息，所述OpenFlow相关信息包括控制服务器的IP地址；
所述光线路终端与控制服务器建立第一控制通道，所述第一控制通道用于所述光线路终端与所述控制服务器进行通信；
所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端建立第二控制通道，所述第二控制通道用于所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端进行通信，所述OpenFlow光网络单元通过所述第一控制通道和所述第二控制通道与所述控制服务器通信；所述配置控制服务器的OpenFlow相关信息的过程为：
EMS网管服务器通过SNMP协议向所述OpenFlow光线路终端配置OpenFlow相关信息，所述OpenFlow相关信息包括所述控制服务器的IP地址和OpenFlow参数，并保存在所述光线路终端上；
所述OpenFlow光网络单元通过与所述光线路单元进行通信，完成对OpenFlow光网络单元的控制服务器参数配置。
2.根据权利要求1所述的OpenFlow控制通道建立方法，其特征在于：所述第二控制通道通过TCP协议层建立。
3.根据权利要求1所述的OpenFlow控制通道建立方法，其特征在于：所述第二控制通道通过OAM协议层建立。
4.根据权利要求1所述的OpenFlow控制通道建立方法，其特征在于：所述OpenFlow控制通道建立方法包括：所述光线路终端将所述OpenFlow相关信息发送给所述OpenFlow光网络单元。
5.根据权利要求1所述的OpenFlow控制通道建立方法，其特征在于：网元管理服务器将所述控制服务器的OpenFlow相关信息发送到所述光线路终端。
6.一种PON系统，用于实现权利要求1-5任一项所述的OpenFlow控制通道建立方法，其特征在于：所述PON系统包括OpenFlow光网络单元，与所述OpenFlow光网络单元直接相连的光线路终端，控制服务器以及用于所述OpenFlow光网络单元与所述控制服务器进行通信的控制通道模块，其中，所述控制通道模块包括用于所述光线路终端与所述控制服务器进行通信的第一控制通道单元，以及用于所述OpenFlow光网络单元与所述光线路终端进行通信的第二控制通道单元。
7.根据权利要求6所述的PON系统，其特征在于：所述第二控制通道单元通过TCP协议层实现。
8.根据权利要求6所述的PON系统，其特征在于：所述第二控制通道单元通过OAM协议层实现。
9.根据权利要求6所述的PON系统，其特征在于：所述PON系统还包括：网元管理服务器；所述网元管理服务器将所述控制服务器的OpenFlow相关信息发送到所述光线路终端，所述OpenFlow相关信息包括控制服务器的IP地址。
10.根据权利要求6所述的PON系统，其特征在于：所述PON系统包括EPON系统。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20201210 Address after: 313021 industrial functional zone, Donglin Town, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee after: ZHEJIANG YUANTE NEW MATERIAL Co.,Ltd. Address before: 201616 No. 3666 Sixian Road, Songjiang District, Shanghai Patentee before: Phicomm (Shanghai) Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20211124 Address after: 313000 room 1019, Xintiandi commercial office, Yishan street, Wuxing District, Huzhou, Zhejiang, China Patentee after: Huzhou YingLie Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Address before: 313021 industrial functional zone, Donglin Town, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee before: ZHEJIANG YUANTE NEW MATERIAL CO.,LTD. |
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Denomination of invention: An OpenFlow control channel establishment method and system Effective date of registration: 20230111 Granted publication date: 20180406 Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch Pledgor: Huzhou YingLie Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000072 |
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Date of cancellation: 20231205 Granted publication date: 20180406 Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch Pledgor: Huzhou YingLie Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000072 |