CN108234312B - 一种流量调度方法、pce及sdn网络系统 - Google Patents

一种流量调度方法、pce及sdn网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流量调度方法、PCE及SDN网络系统，涉及通信领域，其中的方法包括：PCE接收到路由节点上传的流量调度策略；PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径；PCE将转发路径信息下发至转发路径经过的所有路由设备。本发明的方法、PCE及SDN网络系统，通过路由节点上传流量调度策略，PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，能够自动上报域内节点的流量调度策略，减少人工干预，保证全局优化计算的实时性和准确性，可实现流量的集中化自动调整；基于现有BGP‑LS协议来进行扩展，易于实施；保证集中调度、仿真结果与流量实际转发行为的一致性，能够提升运营商在网络中的流量调度、优化能力。

Description

一种流量调度方法、PCE及SDN网络系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种流量调度方法、PCE及SDN网络系统。
背景技术
在SDN(Software Defined Network，软件定义网络)网络架构下，PCE(PathComputation Elementation，路径计算单元)是实施优化路径集中计算的实施方。目前，采用BGP-LS协议来向PCE传送IGP域内的路由节点及链路信息，其中主要是Node、Prefix、Adjacent Link等信息。基于路由节点及链路信息，PCE可进行全局的路由优化路径计算。但当前通过BGP-LS协议上报的路由节点及链路信息中，不包含在各个路由节点上配置的流量调度策略信息，并且，在底层网络中可能已经通过IGP协议把该流量调度策略信息在域内进行了泛洪。由于PCE无法获取路由节点上配置的流量调度策略信息，则在进行全局的路由计算、优化时可能会导致全局计算失真，导致实际的业务数据的转发路径与其计算的转发路径不相同。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种流量调度方法、PCE及SDN网络系统。
根据本发明的一个实施例，提供一种流量调度方法，其特征在于，包括：路径计算单元PCE接收到路由节点上传的流量调度策略；所述PCE根据所述流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径；所述PCE将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备。
可选地，所述路由节点包括：自治域系统的边界路由设备；所述PCE接收到所述边界路由设备实时上传的所述流量调度策略，其中，所述流量调度策略包括：在域内路由设备中配置的第一流量调度策略、在所述边界路由设备上配置的第二流量调度策略。
可选地，所述PCE接收到路由节点上传的流量调度策略包括：所述PCE接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，其中，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有所述流量转发策略。
可选地，所述路由节点设置用于传递所述流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式；所述路由节点基于所述NLRI的数据格式封装所述流量转发策略，生成流量策略NLRI信息；所述路由节点向所述PCE发送携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息。
可选地，流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；其中，所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
可选地，所述流量分类过滤信息包括：目的地址前缀、源地址前缀、IP协议、端口、源端口、目的端口、ICMP类型、ICMP编号；所述流量过滤动作信息包括：流量速率、流量标记、非直接链路。
可选地，所述流量分类过滤信息承载于类型长度值TLV中。
根据本发明的一个实施例，提供一种SDN网络系统，包括：路由节点，用于上传流量调度策略；路径计算单元PCE，用于接收到所述流量调度策略，根据所述流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备。
可选地，所述路由节点包括：自治域系统的边界路由设备；所述PCE接收所述边界路由设备上传的所述流量调度策略，其中，所述流量调度策略包括：在域内路由设备中配置的第一流量调度策略、在所述边界路由设备上配置的第二流量调度策略。
可选地，所述PCE接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，其中，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有所述流量转发策略。
可选地，所述路由节点，还用于设置用于传递所述流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式；基于所述NLRI的数据格式封装所述流量转发策略，生成流量策略NLRI信息；向所述PCE发送携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息。
可选地，流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；其中，所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
可选地，所述流量分类过滤信息包括：目的地址前缀、源地址前缀、IP协议、端口、源端口、目的端口、ICMP类型、ICMP编号；所述流量过滤动作信息包括：流量速率、流量标记、非直接链路。
可选地，所述流量分类过滤信息承载于类型长度值TLV中。
根据本发明的另一方面，提供一种路径计算单元PCE，包括：信息接收模块，用于接收到路由节点上传的流量调度策略；路径确定模块，用于根据所述流量调度策略计算出业务数据转发路径；路径信息下发模块，用于将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备。
可选地，所述信息接收模块，还用于接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，其中，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有所述流量转发策略。
可选地，所述信息接收模块，还用于接收到所述路由节点发送的携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息；
其中，流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
本发明的流量调度方法、PCE及SDN网络系统，通过路由节点上传流量调度策略，PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，能够自动上报域内节点的流量调度策略，减少人工干预，保证全局优化计算的实时性和准确性，可实现流量的集中化自动调整；基于现有BGP-LS协议来进行扩展，易于实施；能够提升运营商在网络中的流量调度、优化能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的流量调度方法的一个实施例的流程示意图；
图2为扩展后的BGP-LS协议的Protocol ID的示意图；
图3为扩展后的BGP-LS协议的NLRI格式的示意图；
图4为根据本发明的SDN网络的一个实施例的流程示意图；
图5为根据本发明的PCE的一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图1为根据本发明的流量调度方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，PCE接收到路由节点上传的流量调度策略。
步骤102，PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径。
步骤103，PCE将转发路径信息下发至转发路径经过的所有路由设备。
路由节点可以为自治域系统的边界路由设备，边界路由设备实时上传流量调度策略到PCE。流量调度策略包括：在域内路由设备中配置的第一流量调度策略、在边界路由设备上配置的第二流量调度策略等。流量调度策略可以是对于某类业务数据设置的专用转发路径等。路由节点可以通过多种协议上传的流量调度策略。例如，PCE接收到路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略。
在边界网关协议BGP网络中，可以将一个网络分成多个自治系统，自治系统间使用eBGP广播路由，自治系统内使用iBGP在自己的网络内广播路由。BGP-LS是拓扑收集协议，BGP-LS已成为控制器的主流南向接口协议之一，它是在BGP协议的基础上进行扩展，用来发布网络中设备节点信息、链路属性(如：带宽、开销等)、链路状态、及拓扑信息等。BGP-LS以Domain域为单位，将Domain域内由支持TE扩展的IGP(OSPF-TE或ISIS-TE)协议收集的信息收集上来，可以发送给PCE，由PCE经过分析、整合后供流量调度使用。
通过对BGP-LS协议进行扩展，以实现单点向PCE上报底层网络各节点的流量调度策略。路由节点设置用于传递流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式，路由节点基于NLRI的格式封装流量转发策略，生成流量策略NLRI信息，路由节点向PCE发送携带有流量策略NLRI信息的扩展的BGP-LS协议消息。
流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段等。节点编号字段用于标识路由设备的编号，流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。流量分类过滤信息包括：目的地址前缀、源地址前缀、IP协议、端口、源端口、目的端口、ICMP类型、ICMP编号等。流量分类过滤信息可以承载于类型长度值TLV中。流量过滤动作信息包括：流量速率、流量标记、非直接链路等。
如图2所示，基于BGP-LS协议当前规定，新定义一种Protocol ID7为TrafficPolicy，通过该Protocol ID来上报底层网络各节点上配置的流量调度策略。针对该Protocol ID的NLRI格式如图3所示，该NLRI中携带关键信息NodeID字段用于标识上报该策略的节点编号，TrafficFlowFilter字段用于传输在本节点部署的流量分类过滤策略，TrafficFilterAction字段用于传输针对该特定流量过滤的动作。TrafficFlowFilter/TrafficFilterAction的具体定义，可以沿用RFC5575(BGP FlowSpec)定义的格式，以保证扩展延续的标准型。
上述实施例提供的流量调度方法，通过路由节点上传流量调度策略，PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，能够自动上报域内节点的流量调度策略，减少人工干预，保证全局优化计算的实时性和准确性，可实现流量的集中化自动调整；并且，基于现有BGP-LS协议来进行扩展，易于实施。
在一个实施例中，如图4所示，本发明提供一种SDN网络系统，包括：路由节点和PCE40。路由节点C2上传流量调度策略。PCE40接收到流量调度策略，根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，将转发路径信息下发至转发路径经过的所有路由设备。
路由节点C2为自治域系统的边界路由设备，PCE40接收路由节点C2上传的流量调度策略，流量调度策略包括：在域内路由设备C1等中配置的第一流量调度策略、在边界路由设备C2上配置的第二流量调度策略等。
底层网络由路由节点C1-C4四台路由器全互联构成，路由节点C2通过BGP-LS向控制器上报底层网络的拓扑信息，以实现SDN环境下全网路由策略、流量调度的集中计算。PCE40接收到路由节点C2发送的扩展的BGP-LS协议消息，扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略。路由节点C2设置用于传递流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式，基于NLRI的格式封装流量转发策略，生成流量策略NLRI信息。路由节点C2向PCE发送携带有流量策略NLRI信息的扩展的BGP-LS协议消息。
在默认情况下，如果所有路由器都没有额外的流量调度策略，则PCE40在采集BGP-LS上报的信息后，仿真计算的结果与底层网络分布式计算的结果能够保持一致。如果在路由设备C1上配置一条流量调度策略，如指明由路由设备C1到C4的下一跳是路由设备C2，而不是默认的直连链路。由于该流量调度策略未通过BGP-LS上报给PCE40，PCE40就无法获取到该信息，则仿真计算的结果就与实际流量的转发路径不一致，导致后续所有的全局流量调优方案出现大的偏差。
在对BGP-LS协议进行扩展后，如果在路由设备C1上配置了本地的流量调度策略，可以将流量调度策略发送给路由节点C2，路由节点C2通过BGP-LS的自动更新机制，及时给PCE40上报路由设备C1上配置的流量调度策略，PCE40基于集中控制的流量仿真计算结果就能与底层分布式的转发行为相同步，从而保证全局优化计算的准确性。
在一个实施例中，如图5所示，本发明提供一种路径计算单元PCE40，包括：信息接收模块41、路径确定模块42和路径信息下发模块43。信息接收模块41接收到路由节点上传的流量调度策略.路径确定模块42根据流量调度策略计算出业务数据转发路径。路径信息下发模块43将转发路径信息下发至转发路径经过的所有路由设备。
信息接收模块41接收到路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略。信息接收模块41还接收到路由节点发送的携带有流量策略NLRI信息的扩展的BGP-LS协议消息。流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段等。节点编号字段用于标识路由设备的编号，流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
上述实施例提供的流量调度方法、PCE及SDN网络系统，通过路由节点上传流量调度策略，PCE根据流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，能够自动上报域内节点的流量调度策略，减少人工干预，保证全局优化计算的实时性和准确性，可实现流量的集中化自动调整；基于现有BGP-LS协议来进行扩展，易于实施；可以实现复杂网络环境下的流量集中调度，保证集中调度、仿真结果与流量实际转发行为的一致性，能够提升运营商在网络中的流量调度、优化能力。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种流量调度方法，其特征在于，包括：
路径计算单元PCE接收到路由节点上传的流量调度策略；
所述PCE根据所述流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径；
所述PCE将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备；
其中，所述PCE接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略；
所述路由节点设置用于传递所述流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式；所述路由节点基于所述NLRI的数据格式封装所述流量转发策略，生成流量策略NLRI信息；所述路由节点向所述PCE发送携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由节点包括：自治域系统的边界路由设备；
所述PCE接收到所述边界路由设备实时上传的所述流量调度策略，其中，所述流量调度策略包括：在域内路由设备中配置的第一流量调度策略、在所述边界路由设备上配置的第二流量调度策略。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；
其中，所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述流量分类过滤信息包括：目的地址前缀、源地址前缀、IP协议、端口、源端口、目的端口、ICMP类型、ICMP编号；
所述流量过滤动作信息包括：流量速率、流量标记、非直接链路。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述流量分类过滤信息承载于类型长度值TLV中。
6.一种SDN网络系统，其特征在于，包括：
路由节点，用于上传流量调度策略；
路径计算单元PCE，用于接收到所述流量调度策略，根据所述流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径，将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备；
其中，所述PCE接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略；
所述路由节点，还用于设置用于传递所述流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式；基于所述NLRI的数据格式封装所述流量转发策略，生成流量策略NLRI信息；向所述PCE发送携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述路由节点包括：自治域系统的边界路由设备；
所述PCE接收所述边界路由设备上传的所述流量调度策略，其中，所述流量调度策略包括：在域内路由设备中配置的第一流量调度策略、在所述边界路由设备上配置的第二流量调度策略。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，
流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；
其中，所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述流量分类过滤信息包括：目的地址前缀、源地址前缀、IP协议、端口、源端口、目的端口、ICMP类型、ICMP编号；
所述流量过滤动作信息包括：流量速率、流量标记、非直接链路。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述流量分类过滤信息承载于类型长度值TLV中。
11.一种路径计算单元PCE，其特征在于，包括：
信息接收模块，用于接收路由节点上传的流量调度策略；
路径确定模块，用于根据所述流量调度策略计算出业务数据转发路径；
路径信息下发模块，用于将所述转发路径信息下发至所述转发路径经过的所有路由设备；
所述信息接收模块，还用于接收到所述路由节点发送的扩展的BGP-LS协议消息，其中，所述扩展的BGP-LS协议消息中携带有流量转发策略；
其中，所述路由节点设置用于传递所述流量转发策略的网络层可达信息NLRI的数据格式；所述路由节点基于所述NLRI的数据格式封装所述流量转发策略，生成流量策略NLRI信息；所述路由节点向所述PCE发送携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息。
12.如权利要求11所述的PCE，其特征在于，
所述信息接收模块，还用于接收所述路由节点发送的携带有流量策略NLRI信息的所述扩展的BGP-LS协议消息；
其中，流量策略NLRI信息的数据格式包括：协议ID字段、节点编号字段、流量分类过滤字段、流量过滤动作字段；所述节点编号字段用于标识路由设备的编号，所述流量分类过滤字段用于传输流量分类过滤信息，所述流量过滤动作字段用于传输流量过滤动作信息。
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