CN108924054A - 一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法 - Google Patents

一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，流程如下：S1：配置集中式管理架构；S2：传输域将路由信息播报给区域管理服务节点S‑QoSM，S‑QoSM收集路由信息并上报给总控管理服务节点M‑QoSM；S3：M‑QoSM计算全局路由视图；S4：所有终端用户向M‑QoSM提交QoS要求，M‑QoSM收集终端用户的QoS请求；S5：M‑QoSM查询接入路由器的位置；S6：M‑QoSM计算域间传输路径；S7：S‑QoSM计算域内传输路径；S8：边界路由器将预约结果返回给S‑QoSM，S‑QoSM再将预约结果返回给M‑QoSM；M‑QoSM分配全局唯一的流标识符标签，并随资源预约一起下发。本发明能够根据流量的QoS要求选择优化的、边界到边界的全局流标签路径，并通过显式路由优化网络资源的使用，显著提高了网络端到端的服务质量。

Description

一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法
技术领域
本发明涉及计算机网络领域中面向资源预约集成服务保障技术，尤其涉及一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法。
背景技术
如今Internet应用如火如荼，IP宽带业务高速发展，网络流量不断的扩张，骨干网络中采用了流量工程技术来均衡负载，最大化的利用资源，减少拥塞的发生，以确保应用业务的IP服务服务质量(Quality of Service，简称QoS)需求。
多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)是新一代的IP高速骨干网络交换标准，由因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)提出。MPLS是利用一个20位的标签(label)进行数据转发的。当分组进入网络时，要为其分配固定长度的短的标签，并将标签与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标签进行转发。MPLS技术将控制平面与转发平面分离，并提供了面向连接的标签交换路径(LabelSwitching Path，简称LSP)，为无连接IP协议提供了面向连接的转发能力，因此为在IP网络中实施流量工程、提高QoS奠定了基础。
MPLS采用的标签分配方式为局部标签分配方式，主要有两种：下游按需分配和下游主动分配。下游按需分配标签方式允许一个LSR(Label Switching Router，标签交换路由器)显式请求它的下一跳；下游主动分配方式允许一个LSR分发绑定信息给那些没有显式请求该信息的LSR关于一个特殊的FEC(Forwarding Equivalent Class，转发等价类)到标签的绑定。
MPLS采用逐跳标签替换机制，即一个分组被分配到一个FEC，分组所属的FEC使用一个定长的值来编码，即标签。当一个分组被转发给它的下一跳的时候，标签和分组一起发送，也就是说这个分组转发之前被打上了标签。在后续的路由器的处理中，不需要再对分组的网络层首部进行分析。分组的标签被当作索引对转发表进行查找，得到下一跳和一个新的标签。老的标签被新的标签替换，分组被转发给它的下一跳。
MPLS采用局部标签分配和逐跳标签替换机制，导致数据转发效率不高，且网络关键业务传输的服务质量没保障。
发明内容
针对现有MPLS技术数据转发效率不高，且网络关键业务传输的服务质量没保障等技术问题，本发明提供一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，通过结合面向连接的LSP与约束路由机制，实现根据流量的QoS要求选择优化的、边界到边界的全局流标签路径，也能够通过显式路由来优化网络资源的使用，从而显著提高了网络端到端的QoS。本发明可以在复杂的网络环境中，控制不同的业务流走不同的路径，关键的业务走可靠的路径并保证服务质量，并且在某段网络拥塞的情况下动态调整路由。
具体技术方案如下：
一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，包括以下步骤：
S1：配置集中式管理架构，集中式管理架构包括一个总控管理服务节点M-QoSM、K个区域管理服务节点S-QoSM、K个传输域、T个终端用户，K、T均为自然数。
M-QoSM与K个区域管理服务节点S-QoSM通过网络连接；
S-QoSM上运行路由协议，同时与本传输域内的任意路由器直接互联，建立邻居关系，学习域内和域间路由信息；S-QoSM与M-QoSM之间通过网络互联；
传输域由边界路由器和内部路由器组成；内部路由器即Ingress路由器，与同一传输域中的内部路由器或边界路由器相连，负责传输域内部数据的路由转发；边界路由器即Egress路由器，与S-QoSM相连，并连接同一传输域内部路由器或下一传输域的边界路由器或用户终端，边界路由器位于传输域边缘，具备跨域传输的功能；
S2：传输域边界路由器通过路由协议将路由信息和链路状态播报给S-QoSM，然后S-QoSM通过域内路由协议与本域内的其它路由器交互，收集域内和域间路由信息和链路状态。S-QoSM实时将收集到的传输域域内路由信息和域间路由信息上报给M-QoSM。
S3：M-QoSM基于从所有S-QoSM接收到的传输域域内路由信息和域间路由信息动态计算携带链路带宽占用情况的全局路由视图(Global Routing View，简称GRV)，并且根据实时的路由状态变化维护GRV。
S4：所有终端用户根据业务类型和特点，向M-QoSM提交QoS要求。M-QoSM收集终端用户的QoS请求，对各类终端用户请求进行分类与合并，并根据任务启动的时间，提前进行资源预约。
S5：M-QoSM根据映射服务器查询接入路由器的位置；
S6：M-QoSM根据全局路由视图、QoS要求和流量工程约束，计算从源终端所在传输域到目的终端所在传输域的域间传输路径，域间传输路径由所有传输域的内部路由器和边界路由器组成。M-QoSM完成域间传输路径计算后，根据域间传输路径指派S-QoSM计算域内传输路径和预约资源。
S7：S-QoSM计算域内传输路径，并将结果返回给M-QoSM。
S8：S-QoSM将资源预约请求发送给边界路由器，边界路由器处理该资源预约请求后将预约结果返回给S-QoSM，S-QoSM再将预约结果返回给M-QoSM。同时，M-QoSM为每条要求独占带宽资源的业务流分配全局唯一的流标识符标签。S-QoSM在进行资源预约时，完成流标识标签的下发。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S8中，S-QoSM在进行资源预约的过程中，如果出现资源竞争的情况，高优先级隧道可以抢占低优先级隧道。隧道优先级共分为8个优先级。隧道优先级的范围从0到7，0为最低优先级，7为最高优先级，最高优先级7为保留优先级，根据用户等级以及业务类型分配隧道优先级分级，用户等级和业务等级越高，则分配的隧道优先级越高。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S4中，所有终端用户通过带外方式向M-QoSM提交QoS要求。
采用本发明可以达到以下技术效果：
1、提出全局流标签编码机制，取代传统MPLS的局部标签分配和逐跳标签替换机制，
提高标签转发处理效率，并支持流转发的全局视图，便于任务的管理。
2、提出区分服务和集成服务协同控制技术，在资源受限的情况下，协调网络不同等级通信实体、不同类别应用对带宽合理利用，在尽量减少对低优先级业务的影响条件下，确保网络关键业务传输的服务质量和可持续性。
附图说明
图1是本发明中路由信息的收集过程；
图2是本发明实施例中高优先级隧道抢占低优先级隧道资源示意图；
图3是本发明的总体流程图。
具体实施方式
图1本发明中路由信息的收集过程。如图1所示：在S-QoSM上路由协议，同时与本传输域内的任意路由器直接互联，建立邻居关系，学习域内和域间路由信息。S-QoSM与M-QoSM之间通过网络互联，并向M-QoSM发送最新学习到的路由信息。M-QoSM在收到路由信息后，形成全局路由信息视图。
图2是本发明中高优先级隧道抢占低优先级隧道资源示意图。在资源竞争情况下，高优先级隧道可以抢占低优先级隧道。如果发生高优先级隧道带宽需要抢占低优先级隧道带宽的情况，抢占流程如图2所示：隧道1先建立成功，带宽为30M，优先级为1，路径为RA->RB->RC->RD；这时有新的需求隧道2，需要20M带宽，优先级为4，隧道指定需要走RB，则RA->RB这条链路的带宽不足，隧道2需要抢占隧道1的带宽，流程为：
1)隧道2在计算完成后，下发资源预留请求到RA所属的区域路由和QoS管理模块，RA所属的区域路由和QoS管理模块将需要抢占带宽的隧道1记录下来，并将隧道1的带宽释放，然后预留隧道2相应带宽；
2)此时，RA所属的区域路由和QoS管理模块会向RA所属的域间路由和QoS管理模块通告隧道1的域内LSP不可达，RA所属的域间路由和QoS管理模块收到隧道1的域内LSP不可达，则通知资源预留管理模块隧道1的隧道LSP不可达；
3)资源预留管理模块收到隧道LSP不可达后，会触发重新建立QoS隧道，当新隧道建立成功后，再删除老隧道路径；如果在一定的时间内重建失败，则删除老隧道路由。
图3是本发明的总体流程图。本发明包括以下步骤：
S1：配置集中式管理架构，集中式管理架构包括一个总控管理服务节点M-QoSM、K个区域管理服务节点S-QoSM、K个传输域、T个终端用户，K、T均为自然数。
M-QoSM与K个区域管理服务节点S-QoSM通过网络连接；
S-QoSM上运行路由协议，同时与本传输域内的任意路由器直接互联，建立邻居关系，学习域内和域间路由信息。S-QoSM与M-QoSM之间通过网络互联；
传输域由边界路由器和内部路由器组成；内部路由器即Ingress路由器，与同一传输域中的内部路由器或边界路由器相连，负责传输域内部数据的路由转发；边界路由器即Egress路由器，与S-QoSM相连，并连接同一传输域内部路由器或下一传输域的边界路由器或用户终端，边界路由器位于传输域边缘，具备跨域传输的功能；
S2：传输域边界路由器通过路由协议将路由信息和链路状态播报给S-QoSM，然后S-QoSM通过域内路由协议与本域内的其它路由器交互，收集域内和域间路由信息和链路状态。S-QoSM实时将收集到的传输域域内路由信息和域间路由信息上报给M-QoSM。
S3：M-QoSM基于从所有S-QoSM接收到的传输域域内路由信息和域间路由信息动态计算携带链路带宽占用情况的全局路由视图(Global Routing View，简称GRV)，并且根据实时的路由状态变化维护GRV。
S4：所有终端用户根据业务类型和特点，通过带外方式向M-QoSM提交QoS要求。M-QoSM收集终端用户的QoS请求，对各类终端用户请求进行分类与合并，并根据任务启动的时间，提前进行资源预约。
S5：M-QoSM根据映射服务器查询接入路由器的位置；
S6：M-QoSM根据全局路由视图、QoS要求和流量工程约束，计算从源终端所在传输域到目的终端所在传输域的域间传输路径，域间传输路径由所有传输域的内部路由器和边界路由器组成。M-QoSM完成域间传输路径计算后，根据域间传输路径指派S-QoSM计算域内传输路径和预约资源。
S7：S-QoSM计算域内传输路径，并将结果返回给M-QoSM。
S8：S-QoSM将资源预约请求发送给边界路由器，边界路由器处理该资源预约请求后将预约结果返回给S-QoSM，S-QoSM再将预约结果返回给M-QoSM。同时，M-QoSM为每条要求独占带宽资源的业务流分配全局唯一的31位流标识符标签，其中包括6位业务分类码，一位保留位，24位流序列号(采用最简单的从1开始依次编码)。S-QoSM在进行资源预约时，完成流标识标签的下发。
步骤S8中，S-QoSM在进行资源预约的过程中，如果出现资源竞争的情况，高优先级隧道可以抢占低优先级隧道。隧道优先级共分为8个优先级。优先级的范围从0到7，0为最低优先级，7为最高优先级，最高优先级7为保留优先级，根据业务需要进行分配。根据用户等级以及业务类型进行分类分级，为网络管理员确定隧道优先级提供建议，记用户优先级分别是一级用户>二级用户>……>八级用户，业务优先级分别是：一级业务>二级业务>……>八级业务，隧道优先级划分建议如表1所示。
表1隧道优先级划分建议

Claims (3)

1.一种多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：配置集中式管理架构，集中式管理架构包括一个总控管理服务节点M-QoSM、K个区域管理服务节点S-QoSM、K个传输域、T个终端用户，K、T均为自然数；
M-QoSM与K个区域管理服务节点S-QoSM通过网络连接；
S-QoSM上运行路由协议，同时与本传输域内的任意路由器直接互联，建立邻居关系，学习域内和域间路由信息；S-QoSM与M-QoSM之间通过网络互联；
传输域由边界路由器和内部路由器组成；内部路由器与同一传输域中的内部路由器或边界路由器相连，负责传输域内部数据的路由转发；边界路由器与S-QoSM相连，并连接同一传输域内部路由器或下一传输域的边界路由器或用户终端，边界路由器位于传输域边缘，具备跨域传输的功能；
S2：传输域边界路由器通过路由协议将路由信息和链路状态播报给S-QoSM，然后S-QoSM通过域内路由协议与本域内的其它路由器交互，收集域内和域间路由信息和链路状态；S-QoSM实时将收集到的传输域域内路由信息和域间路由信息上报给M-QoSM；
S3：M-QoSM基于从所有S-QoSM接收到的传输域域内路由信息和域间路由信息动态计算携带链路带宽占用情况的全局路由视图GRV，并且根据实时的路由状态变化维护GRV；
S4：所有终端用户根据业务类型和特点，向M-QoSM提交QoS要求；M-QoSM收集终端用户的QoS请求，对各类终端用户请求进行分类与合并，并根据任务启动的时间，进行资源预约；
S5：M-QoSM根据映射服务器查询接入路由器的位置；
S6：M-QoSM根据全局路由视图、QoS要求和流量工程约束，计算从源终端所在传输域到目的终端所在传输域的域间传输路径，域间传输路径由所有传输域的内部路由器和边界路由器组成；M-QoSM完成域间传输路径计算后，根据域间传输路径指派S-QoSM计算域内传输路径和预约资源；
S7：S-QoSM计算域内传输路径，并将结果返回给M-QoSM；
S8：S-QoSM将资源预约请求发送给边界路由器，边界路由器处理该资源预约请求后将预约结果返回给S-QoSM，S-QoSM再将预约结果返回给M-QoSM；同时，M-QoSM为每条要求独占带宽资源的业务流分配全局唯一的流标识符标签；S-QoSM在进行资源预约时，完成流标识标签的下发。
2.一种如权利要求1所述的多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，其特征在于，所述步骤S8中，S-QoSM在进行资源预约的过程中，如果出现资源竞争的情况，高优先级隧道可以抢占低优先级隧道；隧道优先级共分为8个优先级；隧道优先级的范围从0到7，0为最低优先级，7为最高优先级，最高优先级7为保留优先级，根据用户等级以及业务类型分配隧道优先级分级，用户等级和业务等级越高，则分配的隧道优先级越高。
3.一种如权利要求1所述的多优先级的跨域资源预约集成服务保障方法，其特征在于，所述步骤S4中，所有终端用户通过带外方式向M-QoSM提交QoS要求。
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