CN104734957A - 一种软件定义网络sdn中业务传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软件定义网络SDN中业务传输方法及装置，包括：控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值；根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。能够较好地对网络中传输的延迟容忍业务性能进行优化，提高延迟容忍业务的传输质量。

Description

一种软件定义网络SDN中业务传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种软件定义网络（英文：SoftDefined Network，缩写:SDN）中业务传输方法及装置。

背景技术

SDN是一种新型网络架构。其核心思想是将网络设备的控制平面和数据转发平面分离，采用统一的控制器（英文：Controller）控制网络中数据的转发，从而实现网络流量的灵活控制，并为网络及应用的开发创新提供平台。

开放式流控（英文：Open Flow）协议作为SDN控制平面和转发平面交互的标准化接口，近年来得到广泛的关注和认可。OpenFlow将网络中的数据流量定义为“流”，并通过控制平面增加、更新、删除转发平面流表的方式控制网络中数据流的走向。其中，流表由流表项（英文：Flow Entry）组成。各流表项包含用于与特定流匹配的匹配域（英文：Match Field），用于记录相应流的个数和上次到达时间的计数器（英文：Counter），和用于表达对相应流所做的操作的指令（英文：Instruction）。

在网络里传输的业务中，存在一些对延时极为敏感的业务，如视频、语音交互业务等。也存在一些对延迟具有一定容忍度的业务，如慢变数据发布、非重要信息传播等非实时业务。这类对延迟不敏感的服务被称为延迟容忍业务。传统网络不对传输的业务做区分，而是将所有业务均视为延迟敏感业务。当接到业务请求时，传统网络根据当前的网络连接情况确定业务路由路径，完成数据转发。如果当前端到端链路不存在或链路繁忙时，则将数据包丢弃。虽然随着技术的不断发展，传统网络也逐渐对网络传输的业务作出区分，当传输链路繁忙或者传输链路不存在时，将延迟容忍业务存储后再发送。

然而，由于传统网络没有统一的控制平面，网络中各通信节点很难掌握全网过去、当前、乃至未来的链路情况，因此当延迟容忍业务被存储后，传统的容延迟路由所做出转发决策往往是盲目的，或仅是基于某些对网络的经验和假设进行的，因此难以实现业务性能优化，也无法为延迟容忍业务提供较好地传输质量。

发明内容

本发明提供了一种SDN中业务传输方法及装置，能够较好地对网络中传输的延迟容忍业务性能进行优化，提高延迟容忍业务的传输质量。

一种软件定义网络SDN中业务传输方法，包括：控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值；根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。

SDN中的路由设备将具有延迟容忍特性的业务上报至控制器，由控制器根据所掌握的网络传输链路属性计算最短延迟路径并向路由表中路由设备下发流表。延迟容忍业务流在路由设备机中暂存，并由控制器控制在适当时机转发，从而实现了延迟容忍业务在SDN中的最短延迟数据转发。在网络中增加延迟容忍业务可以此类业务可容忍范围内的延迟换取网络吞吐量的增加。与传统容延迟路由相比，资源利用率降低，路由延迟缩短，且可提供Qos保障。

所述控制器确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务，包括：所述控制器接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务；或所述控制器接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

采用上述技术方案，控制器通过不同的方式确定SDN中传输的业务类型，增加了判断的多样性。

确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，包括：针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在所述传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，其中所述排队延迟是所述延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟，所述传输延迟是将所述延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，所述传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟；根据确定出的排队延迟、所述传输延迟以及传播延迟，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在确定权重值时，引入排队延迟、传输延迟以及传播延迟，如果控制器掌握全网当前和未来的链路通信情况，则可据此计算各链路的权重值；如果控制器无法掌握未来信息，则可根据历史通信情况对全网链路延迟进行合理而较为准确的估计。

在所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备之后，还包括：针对最短延迟路径中的每个路由设备，所述控制器在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

通过采用上述技术方案，控制器在延迟容忍业务到达最短延迟路径中每个路由设备时，根据计算得到的最短路径，在适当时机下发命令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。从而增加了延迟容忍业务传输时的准确性及有效性。

一种软件定义网络SDN中业务传输方法，包括：路由设备接收最短延迟路径，所述最短延迟路径是传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；路由设备在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，其中所述最短延迟路径是，所述控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，并根据确定出的权重值，确定并在第一设定时间到达时发送的；在判断结果为是时，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

SDN中的路由设备将具有延迟容忍特性的业务上报至控制器，由控制器根据所掌握的网络传输链路属性计算最短延迟路径并向路由表中路由设备下发流表。延迟容忍业务流在路由设备机中暂存，并由控制器控制在适当时机转发，从而实现了延迟容忍业务在SDN中的最短延迟数据转发。在网络中增加延迟容忍业务可以此类业务可容忍范围内的延迟换取网络吞吐量的增加。与传统容延迟路由相比，资源利用率降低，路由延迟缩短，且可提供Qos保障。

还包括：在判断结果为否时，所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

采用上述技术方案，控制器通过不同的方式确定SDN中传输的业务类型，增加了判断的多样性。

在确定出接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径之后，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备之前，还包括：所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器；所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备，包括：所述路由设备在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

在时间到达时，控制器向路由设备下发指示，指示路由设备传输延迟容忍业务，从而增加了延迟容忍业务传输时的准确性及有效性。

一种软件定义网络SDN中业务传输装置，包括：第一确定单元，用于在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值；第二确定单元，用于根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；发送单元，用于在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。

SDN中的路由设备将具有延迟容忍特性的业务上报至控制器，由控制器根据所掌握的网络传输链路属性计算最短延迟路径并向路由表中路由设备下发流表。延迟容忍业务流在路由设备机中暂存，并由控制器控制在适当时机转发，从而实现了延迟容忍业务在SDN中的最短延迟数据转发。在网络中增加延迟容忍业务可以此类业务可容忍范围内的延迟换取网络吞吐量的增加。与传统容延迟路由相比，资源利用率降低，路由延迟缩短，且可提供Qos保障。

所述第一确定单元，具体用于接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务；或接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

采用上述技术方案，控制器通过不同的方式确定SDN中传输的业务类型，增加了判断的多样性。

所述第一确定单元，具体用于针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在所述传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，其中所述排队延迟是所述延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟，所述传输延迟是将所述延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，所述传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟；根据确定出的排队延迟、所述传输延迟以及传播延迟，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在确定权重值时，引入排队延迟、传输延迟以及传播延迟，如果控制器掌握全网当前和未来的链路通信情况，则可据此计算各链路的权重值；如果控制器无法掌握未来信息，则可根据历史通信情况对全网链路延迟进行合理而较为准确的估计。

所述发送单元，还用于在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的每个路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

通过采用上述技术方案，控制器在延迟容忍业务到达最短延迟路径中每个路由设备时，根据计算得到的最短路径，在适当时机下发命令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。从而增加了延迟容忍业务传输时的准确性及有效性。

一种软件定义网络SDN中业务传输装置，包括：接收单元，用于接收最短延迟路径，所述最短延迟路径是传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；判断单元，用于在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，其中所述最短延迟路径是，所述控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，并根据确定出的权重值，确定并在第一设定时间到达时发送的；执行单元，用于在判断结果为是时，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

SDN中的路由设备将具有延迟容忍特性的业务上报至控制器，由控制器根据所掌握的网络传输链路属性计算最短延迟路径并向路由表中路由设备下发流表。延迟容忍业务流在路由设备机中暂存，并由控制器控制在适当时机转发，从而实现了延迟容忍业务在SDN中的最短延迟数据转发。在网络中增加延迟容忍业务可以此类业务可容忍范围内的延迟换取网络吞吐量的增加。与传统容延迟路由相比，资源利用率降低，路由延迟缩短，且可提供Qos保障。

所述执行单元，还用于在判断结果为否时，所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

采用上述技术方案，控制器通过不同的方式确定SDN中传输的业务类型，增加了判断的多样性。

还包括：上报单元，用于存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器；所述执行单元，具体用于在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

在时间到达时，控制器向路由设备下发指示，指示路由设备传输延迟容忍业务，从而增加了延迟容忍业务传输时的准确性及有效性。

附图说明

图1为本发明实施例一中，提出的SDN中业务传输系统结构组成示意图；

图2为本发明实施例一中，提出的SDN中业务传输方法流程图；

图3为本发明实施例二中，提出的SDN中业务传输方法流程图；

图4为本发明实施例二中，提出的SDN中业务传输装置结构组成示意图

图5为本发明实施例三中，提出的SDN中业务传输方法流程图；

图6为本发明实施例三中，提出的SDN中业务传输装置结构组成示意图。

具体实施方式

针对传统网络没有统一的控制平面，网络中各通信节点很难掌握全网过去、当前、乃至未来的链路情况，因此当延迟容忍业务被存储后，传统的容延迟路由所做出转发决策往往是盲目的，或仅是基于某些对网络的经验和假设进行的，因此难以实现业务性能优化，也无法为延迟容忍业务提供较好地传输质量的问题，本发明实施例提出的技术方案中，控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输延迟容忍业务的各传输链路的权重值，进而根据确定出的权重值，确定传输该延迟容忍业务的最短延迟路径，控制器在第一设定时间到达时将最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，路由设备根据最短延迟路径逐跳传输该延迟容忍业务。由于在SDN中，存在统一的控制平面，即控制器，能够获知整个网络过去、当前甚至预测将来的链路传输情况，从而能够得到较优的传输延迟容忍业务的方案，因此能够较好地对网络中传输的延迟容忍业务性能进行优化，提高延迟容忍业务的传输质量。

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

实施例一

本发明实施一提出一种SDN中业务传输系统，如图1所示，包括至少一个路由设备以及控制器。控制器能够用于SDN中，因此也可以称之为SDN控制器，路由设备可以称之为交换机，该路由设备应用在SDN中，因此也可以称之为SDN路由设备或SDN交换机。

在SDN中，控制器可以获知整个网络中过去、现在以及预测未来的传输链路状态，包括某一路由设备的加入、删除等。各路由设备之间组成传输链路。SDN中传输的业务可以是延迟容忍业务，也可以是对延迟比较敏感的业务。本发明实施例一提出的技术方案中，主要是针对SDN中传输的延迟容忍业务传输，对于延迟容忍业务，一般采用的规则是存储-转发模式，也就是说，SDN中的各路由设备具有存储数据的能力，并可以在适当的时机将存储的延迟容忍业务转发给下一跳路由设备。对于延迟容忍业务延迟传输时，主要应用在下述两种情况：

第一种情况：网络业务繁忙。该种情况下，网络传输链路发生端到端拥塞，如图1所示，延迟容忍业务从源端到目的端发生拥塞。网络业务繁忙的情况还可以是网络接收端存储器溢出，如图1所示，目的端的存储器已经存满溢出。网络业务繁忙的情况还可以是发送端或接收端的业务处理能力有限等原因造成的业务队列等待时间增加。

第二种情况：容延迟网络的存在。

容延迟网络指数据发送端和接收端之间不存在连续链路，或连续链路存在但不稳定的网络。

当网络传输链路存在上述两种情况时，则延迟容忍业务可以通过存储-转发的模式发送，将延迟容忍业务的数据包暂存在路由设备的存储空间中，待网络传输链路编号的时候再完成容忍延迟业务的传输。

本发明实施例一提出的技术方案中，控制器，用于确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务。其中，控制器可以按照下述方式的任一一种确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务：

第一种方式：控制器接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务。

该种方式中，SDN中的路由设备对接收到的业务流，在确定出业务类型是延迟容忍业务时，将该延迟容忍业务上报给控制器，交由控制器来确定传输该延迟容忍业务的传输链路。

第二种方式：控制器接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

该种方式中，当某一业务到达SDN中的路由设备时，路由设备无法识别该业务的业务类型时，则将该业务上报给控制器，控制器可以对根据业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定接收到的业务是否是延迟容忍业务。

在上述两种方式中，本发明实施例一提出的技术方案中，对SDN中传输的流和流表域更改具体如下：

（1）在SDN中数据流增加延迟容忍业务标识字段，用于标识具有延迟容忍特性的业务。

具体实施中，可以在SDN中数据流头域（header）增加延迟容忍业务标识字段，用于标识具有延迟容忍特性的业务。

（2）路由设备流表匹配域增加延迟容忍标识匹配字段，用于匹配延迟容忍业务并执行相应的容延迟路由操作。

（3）路由设备收到延迟容忍业务后，通过标准协议与控制器之间进行通信。

其中该标准协议应扩展为包含延迟容忍指示字段和延迟容忍业务目的地址字段。例如路由设备将延迟容忍指示字段为真且包含延迟容忍业务目的地址字段的标准协议命令发送给控制器，用于通知控制器接收到延迟容忍业务。

（4）路由设备遇到数据流无流表匹配情况则主动将数据流在本地存储，并将存储位置（Buffer ID）和数据流目的端信息上报给控制器。

控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

其中，控制器可以按照下述方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值：

步骤一：针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟。

其中排队延迟是延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟。对于排队延迟，包括链路建立延迟和等待队列排空延迟。由于链路具有间隙连接特征，业务到达链路起点时，传输链路有可能并没有建立连接。而且链路的间隙连接性也使得业务等待队列可能很长。因此，业务进入链路起点后的排队延迟可能很长，而且是随业务流到达起点时间具有时变特征的。传输延迟是将延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟。

步骤二：根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在上述步骤二中，在确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值时，可以根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值的均值、或者根据，确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值等方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在SDN中，控制器可以获知整个网络的历史、当前以及预测未来时间内，整个网络的链路连接和通信情况，因此控制器可以根据该些信息进行全局优化，计算延迟容忍业务流的最短延迟路径。

具体实施中，控制器可以根据全网链路传输信息将网络建模为有向图G=<V,E>，其中V为网络中所有路由设备集合，E为路由设备间的有向链路，用（u，v）,u,v∈V。其中u，v分别为该有向传输链路的起点和终点。

需要说明的是，在E中的所有传输链路，并不一定是时刻连通的。例如在某一时刻，可能因为构成该传输链路的路由设备业务繁忙、或路由设备休眠、或者物理传输链路阻断等原因而发生链路的间隙性连接和断裂。因此本发明实施例一提出的技术方案中，控制器在生成有向图G时，并不是仅考察当前网络中的传输链路情况，同时将网络中的过去某一时长，以及未来某一时长的链路连接情况考虑在内。

将有向图G中，各有向传输链路的权重为业务到达该有向链路起点时刻t起，至业务被送达到有向链路终点所需延迟，表示为w(e，t)，e∈E,t∈[0,+∞0。则该权重值取决于排队延迟、传输延迟以及传播延迟。

由上述可知，传输链路对应的权重值是随业务到达起点的时间而变化的。本发明实施例一提出的技术方案中，在SDN中，若控制器获知当前网络中的传输链路以及能够预测未来某一时长内的链路传输情况，则可以根据该信息计算各个传输链路的权重值。若控制器无法预测未来某一时长内的链路传输情况，则可以根据获知的网络中的过去某一时长的传输链路情况来对全网中所有传输链路的延迟进行合理而较为准确的估计。例如对链路历史通信延迟求平均值等。

控制器，根据确定出的权重值，确定传输该延迟容忍业务的最短延迟路径，控制器在第一设定时间到达时将最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备。

其中，最短延迟路径是通过为网络拓扑结构中，路由设备集合内每个路由设备保留从源端到该路由设备的最短延迟路径来实现的。

具体实施中，对于建立的有向图G中最短延迟路径的计算，由上述建模过程可知，控制器计算自路由设备v_s到路由设备v_d的延迟容忍业务最短延迟路径，仅需解决时变权重有向图G=<V,E>中端点v_s到v_d的最短路径问题。因此可采用时变权重的迪杰斯特拉（Dijkstra）算法。

算法初始时，源节点的延迟被记为0，源节点s到网络拓扑内其他节点v的延迟为上文所述权重w[e,T]（e=(s,v)）。此处及后文所述权重均指延迟容忍业务到达该延迟路径出发节点时刻该延迟路径的权重。若源节点和某个节点间无传输链路连接，则源节点到该节点最短延迟路径记为无穷大。

算法进行过程中的基本操作是：如果存在从某个节点u到v的延迟路径，则从源节点到v的一条延迟路径可以通过将延迟路径（u，v）添加到路径（s，u）尾部来实现，这条路径的延迟为s到u的最短延迟路径的延迟加上u到v的当前延迟权重。如果这一延迟比已知的延迟d[v]小，则用这一延迟替代当前的最短延迟d[v]值。

上述操作一直进行到所有的最短延迟路径d[v]都代表从s到v的最短延迟路径停止，则可以得到从源节点到网络拓扑内所有其他路由设备节点的最短延迟路径。

具体地，算法伪代码如表1所示，其中T为延迟容忍业务到达路由设备v_s的时刻。

表1

在上述表1中，本发明实施例一提出的技术方案中，采用时变的权重函数代替了非时变权重函数。执行此时变权重Dijkstra算法要求权重函数w(e,t)具有先入先出特征，即对所有e∈E，和任意一对时间t1和t2,若t1<t2，则w(e,t1)+t1<w(e,t2)+t2。

需要说明的是，本发明实施例提出的技术方案中，在SDN中，规定在一个传输链路的业务队列中，对于任一一个延迟容忍业务的数据包，不能超越其他延迟容忍数据而被优先转发。

可选地，在所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备之后，还包括：

针对最短延迟路径中的每个路由设备，控制器在与路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

对于SDN中的任一路由设备，该路由设备接收控制器发送的最短延迟路径，路由设备在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，在判断结果为是时，路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。在判断结果为否时，路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

可选地，路由设备还可以存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器，路由设备在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

基于图1所示的系统架构，本发明实施一还提出一种SDN中业务传输方法，如图2所示，其具体处理流程如下述：

步骤21，控制器确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务，如果是延迟容忍业务，则执行步骤22，反之结束处理。

其中，可以按照下述两种方式确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务：

第一种方式：控制器接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务。

该种方式中，SDN中的路由设备对接收到的业务流，在确定出业务类型是延迟容忍业务时，将该延迟容忍业务上报给控制器，交由控制器来确定传输该延迟容忍业务的传输链路。

第二种方式：控制器接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

该种方式中，当某一业务到达SDN中的路由设备时，路由设备无法识别该业务的业务类型时，则将该业务上报给控制器，控制器可以对根据业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定接收到的业务是否是延迟容忍业务。

步骤22，在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

其中，控制器可以按照下述方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值：

步骤一：针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟。

其中排队延迟是延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟。对于排队延迟，包括链路建立延迟和等待队列排空延迟。由于链路具有间隙连接特征，业务到达链路起点时，传输链路有可能并没有建立连接。而且链路的间隙连接性也使得业务等待队列可能很长。因此，业务进入链路起点后的排队延迟可能很长，而且是随业务流到达起点时间具有时变特征的。传输延迟是将延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟。

步骤二：根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在上述步骤二中，在确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值时，可以根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值的均值、或者根据，确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值等方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

步骤23，根据确定出的权重值，确定传输该延迟容忍业务的最短延迟路径。

在SDN中，控制器可以获知整个网络的历史、当前以及预测未来时间内，整个网络的链路连接和通信情况，因此控制器可以根据该信息进行全局优化，计算延迟容忍业务流的最短延迟路径。

步骤24，控制器在第一设定时间到达时将最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备。

其中，最短延迟路径是通过为网络拓扑结构中，路由设备集合内每个路由设备保留从源端到该路由设备的最短延迟路径来实现的。

可选地，在上述步骤24之后，还可以包括：

针对最短延迟路径中的每个路由设备，控制器在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

该种情况下，具体实施时，控制器可以在一个统一的时间点将业务传输指令下发给最短延迟路径中的每个路由设备，这样，每个路由设备，在接收到业务传输指令时开始确定是否收到延迟容忍业务，当有延迟容忍业务时，则将延迟容忍业务按照业务传输指令中的时间信息在某个时间点转发给下一跳路由设备。

一种较佳地实施方式，控制器针对最短延迟路径中的每个路由设备，均计算延迟容忍业务到达该路由设备的时间，并将该时间通过业务传输指令下发给对应的路由设备，路由设备在接收到业务传输指令时，将接收到的延迟容忍业务转发给下一跳路由设备。

步骤25，路由设备接收最短延迟路径。

步骤26，路由设备在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，如果判断结果为是，则执行步骤27，反之执行步骤28。

步骤27，在判断结果为是时，路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

步骤28，在判断结果为否时，路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

可选地，对于上述步骤27～步骤28，还可以按照下述方式执行：

路由设备存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器。路由设备在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和路由设备相邻的下一跳路由设备。

实施例二

基于图1所示的系统架构，对于控制器，本发明实施例二提出一种SDN中业务传输方法，如图3所示，其具体处理流程如下述：

步骤31，控制器确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务，如果是延迟容忍业务，则执行步骤32，反之结束处理。

其中，可以按照下述两种方式确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务：

第一种方式：控制器接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务。

该种方式中，SDN中的路由设备对接收到的业务流，在确定出业务类型是延迟容忍业务时，将该延迟容忍业务上报给控制器，交由控制器来确定传输该延迟容忍业务的传输链路。

第二种方式：控制器接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

该种方式中，当某一业务到达SDN中的路由设备时，路由设备无法识别该业务的业务类型时，则将该业务上报给控制器，控制器可以对根据业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定接收到的业务是否是延迟容忍业务。

步骤32，在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

其中，控制器可以按照下述方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值：

步骤一：针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟。

其中排队延迟是延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟。对于排队延迟，包括链路建立延迟和等待队列排空延迟。由于链路具有间隙连接特征，业务到达链路起点时，传输链路有可能并没有建立连接。而且链路的间隙连接性也使得业务等待队列可能很长。因此，业务进入链路起点后的排队延迟可能很长，而且是随业务流到达起点时间具有时变特征的。传输延迟是将延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟。

步骤二：根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

在上述步骤二中，在确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值时，可以根据确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值的均值、或者根据，确定出的排队延迟、传输延迟以及传播延迟的和值等方式确定能够传输该延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

步骤33，根据确定出的权重值，确定传输该延迟容忍业务的最短延迟路径。

在SDN中，控制器可以获知整个网络的历史、当前以及预测未来时间内，整个网络的链路连接和通信情况，因此控制器可以根据该信息进行全局优化，计算延迟容忍业务流的最短延迟路径。

步骤34，控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备。

其中，最短延迟路径是通过为网络拓扑结构中，路由设备集合内每个路由设备保留从源端到该路由设备的最短延迟路径来实现的。

可选地，在上述步骤34之后，还可以包括：

控制器在第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的每个路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

相应地，本发明实施例二还提出一种SDN中业务传输装置，如图4所示，其结构组成如下述：

第一确定单元401，用于在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

具体地，上述第一确定单元401，具体用于接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务；或接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

具体地，上述第一确定单元401，具体用于针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在所述传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，其中所述排队延迟是所述延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟，所述传输延迟是将所述延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，所述传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟；根据确定出的排队延迟、所述传输延迟以及传播延迟，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

第二确定单元402，用于根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径。

发送单元403，用于在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。

具体地，上述发送单元403，还用于针对最短延迟路径中的每个路由设备，在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

实施例三

基于图1所示的系统架构，对于SDN中的路由设备，本发明实施例三提出一种SDN中业务传输方法，如图5所示，其具体处理流程如下述：

步骤51，路由设备接收最短延迟路径。

步骤52，路由设备在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，如果判断结果为是，则执行步骤53，反之执行步骤54。

步骤53，在判断结果为是时，路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

步骤54，在判断结果为否时，路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

可选地，对于上述步骤53～步骤54，还可以按照下述方式执行：

路由设备存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器。路由设备在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和路由设备相邻的下一跳路由设备。

相应地，本发明实施例三还提出一种SDN中业务传输装置，如图6所示，包括：

接收单元601，用于接收最短延迟路径，所述最短延迟路径是传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径。

判断单元602，用于在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，其中所述最短延迟路径是，所述控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，并根据确定出的权重值，确定并在第一设定时间到达时发送的。

执行单元603，用于在判断结果为是时，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

可选地，上述执行单元603，还用于在判断结果为否时，所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

可选地，上述装置还可以包括：

上报单元，用于存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器；

所述执行单元，具体用于在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

本发明上述各实施例提出的技术方案中，SDN中的路由设备将具有延迟容忍特性的业务上报至控制器，由控制器根据所掌握的网络传输链路属性计算最短延迟路径并向路由表中路由设备下发流表。延迟容忍业务流在路由设备机中暂存，并由控制器控制在适当时机转发，从而实现了延迟容忍业务在SDN中的最短延迟数据转发。在网络中增加延迟容忍业务可以此类业务可容忍范围内的延迟换取网络吞吐量的增加。与传统容延迟路由相比，资源利用率降低，路由延迟缩短，且可提供Qos保障。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（设备）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、只读光盘、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种软件定义网络SDN中业务传输方法，其特征在于，包括：

控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值；

根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；

所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器确定SDN中传输的业务类型是否是延迟容忍业务，包括：

所述控制器接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务；或

所述控制器接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，包括：

针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在所述传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，其中所述排队延迟是所述延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟，所述传输延迟是将所述延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，所述传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟；

根据确定出的排队延迟、所述传输延迟以及传播延迟，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

4.如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，在所述控制器在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备之后，还包括：

针对最短延迟路径中的每个路由设备，所述控制器在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

5.一种软件定义网络SDN中业务传输方法，其特征在于，包括：

路由设备接收最短延迟路径，所述最短延迟路径是传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；

路由设备在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，其中所述最短延迟路径是，所述控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，并根据确定出的权重值，确定并在第一设定时间到达时发送的；

在判断结果为是时，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

在判断结果为否时，所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在确定出接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径之后，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备之前，还包括：

所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器；

所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备，包括：

所述路由设备在接收到控制器在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

8.一种软件定义网络SDN中业务传输装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值；

第二确定单元，用于根据确定出的权重值，确定传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；

发送单元，用于在第一设定时间到达时将所述最短延迟路径发送给最短延迟路径中的每个路由设备，所述路由设备根据最短延迟路径逐跳传输所述延迟容忍业务。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于接收由SDN中的路由设备确定出并上报的延迟容忍业务；或接收由SDN中的路由设备上报的未知类型的业务流，并根据所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的字段确定所述业务流时延迟容忍业务。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于针对SDN中各传输链路，分别确定延迟容忍业务在所述传输链路中的排队延迟、传输延迟以及传播延迟，其中所述排队延迟是所述延迟容忍业务在被送入传输链路之前的延迟，所述传输延迟是将所述延迟容忍业务灌入传输链路所需时间，所述传播延迟是所述延迟容忍业务在传输链路的起点传播至终点所需延迟；根据确定出的排队延迟、所述传输延迟以及传播延迟，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值。

11.如权利要求8～10任一所述的装置，其特征在于，所述发送单元，还用于针对最短延迟路径中的每个路由设备，在与所述路由设备对应的第二设定时间到达时，向最短延迟路径中的所述路由设备发送业务传输指令，指示所述路由设备传输所述延迟容忍业务。

12.一种软件定义网络SDN中业务传输装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收最短延迟路径，所述最短延迟路径是传输所述延迟容忍业务的最短延迟路径；

判断单元，用于在接收到SDN中传输的延迟容忍业务时，判断是否接收到控制器发送的和传输所述延迟容忍业务匹配的最短延迟路径，其中所述最短延迟路径是，所述控制器在确定出SDN中传输的业务类型是延迟容忍业务时，根据SDN中各路由设备组成的业务传输链路属性，确定能够传输所述延迟容忍业务的各传输链路的权重值，并根据确定出的权重值，确定并在第一设定时间到达时发送的；

执行单元，用于在判断结果为是时，所述路由设备按照最短延迟路径，将接收到的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述执行单元，还用于在判断结果为否时，所述路由设备存储接收到的延迟容忍业务并将所述业务的用于标识具有延迟容忍特性的标识上报给控制器。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括：

上报单元，用于存储接收到的延迟容忍业务，并将存储位置上报给控制器；

所述执行单元，具体用于在接收到控制器在第二设定时间到达时发送的业务传输指令时，按照最短延迟路径，将存储的延迟容忍业务传输至最短延迟路径中和所述路由设备相邻的下一跳路由设备。