CN105897612A - 一种基于sdn多业务动态带宽分配的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带宽分配技术领域，本发明公开了一种基于SDN的多业务动态带宽分配方法，包含以下步骤：步骤一、第一类SDN业务的优先级最高，首先为其分配固定的带宽。步骤二、在为非SDN业务预留出一部分最低带宽的情况下，按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽。步骤三、为前两种业务分配完带宽以后，将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。本发明的方法可以有效的提高业务服务质量及系统带宽利用率，确保了高优先级SDN业务的带宽保障，且各优先级不同的SDN业务都能获取不同程度的带宽资源。同时，保证了非SDN业务在SDN中不会被拒绝服务，满足了各业务的共同需求。

Description

一种基于SDN多业务动态带宽分配的方法和系统

技术领域

本发明涉及网络资源分配技术领域，尤其涉及一种基于SDN多业务动态带宽分配的方法和系统。

背景技术

软件定义网络(SDN)是一种新型的网络架构，它通过将网络的转发与控制层面相分离，实现了通过软件对网络进行灵活控制的可能性。在当前SDN业务和非SDN业务等业务多样化情况下，针对如何根据SDN业务与非SDN业务的不同需求进行带宽资源的分配，缺乏相应的处理方法。

CN201310363478.6公开了一种公共网络资源分配方法及系统，所述方法包括：接收用户业务需求接入请求消息，获取用户业务需求类型；根据预先设定的业务类型优先级参数，获取所述用户业务需求类型对应的优先级；计算当前公共资源负荷；根据所述用户业务需求类型对应的优先级和当前公共资源负荷之间的对应关系，确定是否为所述用户分配公共信道资源。与现有技术相比，本发明在公共资源不足情况下，可满足不同需求的通信保障类型，有效的解决当通信保障遇上移动互联网出现的问题，最终达到资源最大化利用，收益最大化，保障用户感知，提升客户满意度。该方法同样没有区分SDN业务与非SDN业务。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明公开了一种基于SDN多业务动态带宽分配的方法和系统。

本发明公开了一种基于SDN的多业务动态带宽分配方法，包含以下步骤：步骤一、为优先级最高的第一类SDN业务分配固定的带宽；步骤二、为非SDN业务预留出最低带宽；步骤三、按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；步骤四、将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。

更进一步地，上述为第二类优先级SDN业务动态分配带宽的过程具体为：若当前所有第二类SDN业务的所需带宽小于剩余带宽，则根据每个SDN业务的预测带宽进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于或者等于剩余带宽，则按各业务的权重进行带宽分配。

本发明还公开了一种基于SDN的多业务动态带宽分配系统，其具体包括固定带宽分配单元、最低带宽预留单元、动态带宽分配单元和剩余带宽分配单元；所述固定带宽分配单元用于为优先级最高的第一类SDN业务分配固定的带宽；所述最低带宽预留单元用于为非SDN业务预留出最低带宽；所述动态带宽分配单元用于按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；所述剩余带宽分配单元用于将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。

更进一步地，上述动态带宽分配单元包括比较单元、动态带宽配置单元；所述比较单元用于比较当前所有第二类SDN业务的所需带宽与剩余带宽；所述动态带宽配置单元用于根据比较结果进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽小于剩余带宽，则根据每个SDN业务的预测带宽进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于或者等于剩余带宽，则按各业务的权重进行带宽分配。

通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果为：可以有效的提高业务服务质量及系统带宽利用率，确保了高优先级SDN业务的带宽保障，且各优先级不同的SDN业务都能获取不同程度的带宽资源。同时，保证了非SDN业务在SDN中不会被拒绝服务，满足了各业务的共同需求。该分配方式结合传统的优先级动态带宽分配方法，融入SDN特性，首先在设计中，把从SDN北向接口来的数据称为SDN业务；把从SDN南向接口来的数据，也即通过链路发现协议packet in来的数据称为非SDN业务；其次，根据SDN网络中特有的控制器使用其已知的网络拓扑，根据从下层openflow交换机网络获取的链路带宽占用情况，实时地计算当前剩余带宽，预测当前带宽情况。

附图说明

图1为本发明的带宽分配示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种基于SDN多业务动态带宽分配的方法，其具体包括以下的步骤：第一类SDN业务(SDN中，业务流申请时会携带业务优先级等参数，通过参数判断其为第几类SDN业务))的优先级最高，首先为其分配固定的带宽(一般为当前网络中总带宽的60％)；然后为非SDN业务(把从SDN北向接口来的数据设计为SDN业务；把从SDN南向接口来的数据,也即通过链路发现协议packet in来的数据称为非SDN业务)预留出一部分最低带宽(一般为总带宽的5～6％)；再按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；在给SDN业务分配完带宽以后，将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。通过分析不同业务对带宽分配要求的差别以及带宽资源的利用率，对带宽进行动态分配，解决带宽资源分配问题，使SDN业务能够得到充分带宽资源保障；同时，对非SDN业务也有最低的传输带宽保障。从而满足多个业务的共同需求。

本方法使得

(1)第一类最高优先级SDN业务有充足的带宽数量；

(2)为非SDN业务留出最低的保证带宽，使之不会被SDN业务完全占用带宽；

(3)若SDN业务分配完带宽后，剩余更多的带宽，即轻负载时，则非SDN业务可以得到更好的服务；若SDN业务占用了所有可分配的带宽资源，即重负载时，非SDN业务只能分配到其保证的最小带宽。

控制器使用其已知的网络拓扑，根据从下层openflow交换机网络获取的链路带宽占用情况，实时地计算当前剩余带宽，预测当前带宽情况。

步骤1，最高优先级SDN业务的优先级最高，首先为第一类最高优先级SDN业务分配固定的带宽。

步骤2，为其他优先级SDN业务(第二类SDN业务)分配带宽。

首先，为保证非SDN业务有最低的QoS，为其预留出一部分带宽BW^3min，即使在网络重负载的情况下，这部分带宽也不会被其他高优先级业务占用，保证了非SDN业务不会被拒绝服务。这样，各条链路中可以分配给第二类SDN业务的最大带宽数量为：

BW^2max＝BW^total-BW¹-BW^3min。其中BW^total表示可分配带宽的总量，BW¹表示分配给最高优先级SDN业务的带宽，BW^3min表示预留给非SDN业务的带宽。

设第二类SDN业务i分配的带宽，δ_i为第二类SDN业务类型i的权重。

在带宽分配阶段里，根据预测结果分为两种情况：

(1)若当前所有第二类SDN业务流量小于或等于BW^2max，系统有足够的带宽可以进行分配，此时，第二类SDN业务的各业务流的带宽分配大小为：

${\mathrm{BW}}_i^{allocated}={\mathrm{BW}}^{2max}\×\frac{{\mathrm{BW}}_i^t}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m{\mathrm{BW}}_i^t}$

表示当前第i个第二类SDN业务所需的业务流量；m表示当前有m个第二类SDN业务。

带宽的分配是在保证有足够的可用带宽的基础上，对当前可分配带宽资源根据预测值(控制器使用其已知的网络拓扑，根据从下层openflow交换机网络获取的链路带宽占用情况，实时地计算当前剩余带宽，预测当前带宽情况)大小按比例进行分配。这样，权重较低的业务也能获得带宽资源。

(2)若当前所有第二类SDN业务流量大于可用带宽，对带宽资源按照各业务的权重进行初始化的分配，即：

${\mathrm{BW}}_i^{allocated}={\mathrm{BW}}^{2max}\×\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m{\mathrm{\δ}}_i}$

δ_i表示为分配给第i个业务的权重，m表示当前有m个第二类SDN业务。假设BW^idle为空闲带宽，对于所有初始化分配带宽大于或等于预测带宽的业务，进行如下配置：

$\left\{\begin{array}{c}B{W}^{idle}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}(B{W}_i^{allocated}-B{W}_i^t)\\ B{W}_i^{allocated}=B{W}_i^t\end{array}\right.$

某些业务最终所需要的带宽小于被分配的带宽，这时，将多出来的这部分带宽计算出来进行重新分配，则为空闲带宽。

随后，将空闲带宽BW^idle再重新分配到那些初始化被分配带宽小于预测带宽的业务，具体分配如下：

${\mathrm{BW}}_i^{allocated}={\mathrm{BW}}_i^{allocated}+{\mathrm{BW}}^{idle}\×\frac{{\mathrm{BW}}_i^t-{\mathrm{BW}}_i^{allocated}}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m({\mathrm{BW}}_i^t-{\mathrm{BW}}_i^{allocated})}$

第一个表示被分配带宽小于预测带宽的业务的最终分配带宽；第二个表示被分配带宽小于预测带宽的业务的当前分配带宽。

表示计算出每个业务(被分配带宽小于预测带宽的业务)的除了当前分配的带宽仍需被分配的带宽，并按照权重分配空闲带宽)

步骤3，为非SDN业务分配带宽。

为前两种业务分配完带宽以后，将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。计算最终剩余的带宽数量：

BW³＝BW^total-BW¹-BW²

这样分配给非SDN业务的带宽数量取决于SDN业务所消耗的带宽数量。

在本具体实施例中，采用为优先级最高的SDN业务分配固定带宽的方法，具体方法为，为第一类最高优先级SDN业务分配固定的带宽BW¹，从而保证满足最高优先级SDN业务的带宽需求。

在本具体实施例中，采用为第二类SDN业务动态分配带宽的方法，具体方法为，如图1所示，若当前所有将第二类SDN业务的所需带宽小于或等于计算出的最大系统带宽，则按照以下公式为其分配带宽，设为业务i分配的带宽，δ_i为业务类型i的权重： 若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于计算出的最大系统带宽，则对带宽资源按照第二类SDN业务的权重进行初始化的分配，即：

若实时监测到有空闲的带宽，则再将空闲带宽再重新分配到那些被分配带宽(被分配带宽：表示人为给业务分配的带宽)小于预测带宽(业务流申请时所带的带宽参数被称为预测带宽)的业务。

在本具体实施例中，为非SDN业务预留出一部分最低带宽的方法，具体方法为，在为非SDN业务预留出一部分最低带宽的情况下，为前两种业务分配完带宽以后，将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。计算最终剩余的带宽数量：

BW³＝BW^total-BW¹-BW²；BW^total表示可分配带宽的总量，BW¹表示分配给最高优先级SDN业务的带宽；BW²表示分配给第二类SDN业务的带宽。

这样分配给非SDN业务的带宽数量取决于SDN业务所消耗的带宽数量，同时也保证了非SDN业务在SDN中不会被拒绝服务。

本发明还公开了一种基于SDN的多业务动态带宽分配系统，其具体包括固定带宽分配单元、最低带宽预留单元、动态带宽分配单元和剩余带宽分配单元；所述固定带宽分配单元用于为优先级最高的第一类SDN业务分配固定的带宽；所述最低带宽预留单元用于为非SDN业务预留出最低带宽；所述动态带宽分配单元用于按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；所述剩余带宽分配单元用于将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。

更进一步地，上述动态带宽分配单元包括比较单元、动态带宽配置单元；所述比较单元用于比较当前所有第二类SDN业务的所需带宽与剩余带宽；所述动态带宽配置单元用于根据比较结果进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽小于剩余带宽，则根据每个SDN业务的预测带宽进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于或者等于剩余带宽，则按各业务的权重进行带宽分配。

上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用发明的，发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离发明的思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而发明的保护范围并不被上述实施例所限。

Claims (5)

1.一种基于SDN的多业务动态带宽分配方法，包含以下步骤：步骤一、为优先级最高的第一类SDN业务分配固定的带宽；步骤二、为非SDN业务预留出最低带宽；步骤三、按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；步骤四、将所有的剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。

2.如权利要求1所述的基于SDN的多业务动态带宽分配方法，其特征在于为第二类优先级SDN业务动态分配带宽的过程具体为：若当前所有第二类SDN业务的所需带宽小于剩余带宽，则根据每个SDN业务的预测带宽进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于或者等于剩余带宽，则按各业务的权重进行带宽分配。

3.如权利要求1或者2所述的基于SDN的多业务动态带宽分配方法，其特征在于所有的剩余的带宽包括：为非SDN业务预留出的最低带宽，以及为第二类优先级SDN业务动态分配带宽后剩下的带宽。

4.一种基于SDN的多业务动态带宽分配系统，其特征在于具体包括固定带宽分配单元、最低带宽预留单元、动态带宽分配单元和剩余带宽分配单元；所述固定带宽分配单元用于为优先级最高的第一类SDN业务分配固定的带宽；所述最低带宽预留单元用于为非SDN业务预留出最低带宽；所述动态带宽分配单元用于按照所计算出的当前最大带宽数量和各业务的权重为第二类优先级SDN业务动态分配带宽；所述剩余带宽分配单元用于将剩余的带宽按需求比例分配给非SDN业务。

5.如权利要求4所述的基于SDN的多业务动态带宽分配系统，其特征在于所述动态带宽分配单元包括比较单元、动态带宽配置单元；所述比较单元用于比较当前所有第二类SDN业务的所需带宽与剩余带宽；所述动态带宽配置单元用于根据比较结果进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽小于剩余带宽，则根据每个SDN业务的预测带宽进行带宽分配；若当前所有第二类SDN业务的所需带宽大于或者等于剩余带宽，则按各业务的权重进行带宽分配。