CN108965013A - Ip和光网络业务快速开通系统及方法 - Google Patents

Ip和光网络业务快速开通系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种IP和光网络业务快速开通系统，包括：协同控制器，其位于IP和光网络业务快速开通系统的顶层；IP网络控制器和光网络控制器，其分别设置于IP网络层和光网络层，并位于IP和光网络业务快速开通系统的中间层，IP网络控制器和光网络控制器能够分别与协同控制器进行交互；以及业务识别机，其位于IP和光网络业务快速开通系统的底层，并与IP网络控制器通信连接，业务识别机用于对不同的业务IP数据包进行分类识别，并按照流表从不同的端口对IP数据包进行转发；其中，对于首次传输的IP报文，则由IP网络控制器上报到协同控制器，由协同控制器统一规划出最优路径，同时对IP网络层和光网络层进行控制。本发明实现了业务的快速开通。

Description

IP和光网络业务快速开通系统及方法
技术领域
本发明是关于电力通信，特别是关于一种IP和光网络业务快速开通系统及方法。
背景技术
随着智能电网的不断发展，电力通信网骨干网的流量规模越来越大，同时，在业务云化时代，流量模型具有事件性、突发性，因而需要网络具备灵活调整、快速响应业务变化的能力，从而给现有网络带来了巨大的压力。
随着电网二次系统不断向网络化和智能化发展，调度自动化和配电自动化等系统均趋向IP化，而通信过程又要求传输网级别的可靠性能，这种既需要IP网组网能力又需要传输网确定送达能力的要求，成为限制二次系统发展中通信环节的重要问题。而且随着云计算、大数据的发展，数据通信网业务也呈现出种类多、流量大、随机性强等特点，传统分布式网络基于设备网管的调度和管理已逐渐难以适应。
长期以来，IP网络和光网络一直是独立规划、建设、运维和发展的两类信息基础设施。光网络作为底层管道支撑IP网业务传输，两个网络都具备完整的网络功能，并且能形成相对封闭的管控体系。目前的网络由于光层无法精确识别IP，现有数据网核心路由器50％以上的流量为传输网的穿通流量。随着信息化程度提高，大颗粒业务的增多进一步增加了路由器的扩容压力。同时，IP业务在光层的迂回路由，不但会提升业务端到端的时延，影响业务实时性，而且会造成带宽资源的大量浪费。
由于IP层与光层是分离的，没有交互，光网络一直作为底层输出的管道支撑着IP业务，会存在以下问题：
(1)资源浪费：IP路由一般是通过传送网中的静态电路相连的，IP网络将这些静态电路简单地视作组成IP链路的固定管道，因此IP网络不能完全利用底层传送网络提供的所有容量资源。此外，IP网仅有不到30％的链路被用于突发业务和链路恢复，还有70％的链路资源得不到合理利用造成了浪费。
(2)可扩展性差：由于IP网和传送网并不是动态相关的，一旦业务发生变化或者接入新型业务，就需要网络进行相应的调整甚至重新部署，不能灵活适应多样化的需求，可扩展性差。
(3)成本昂贵：由于需要同时维护IP网和传送网，而这两个网络通常都由独立的团队进行设计、开发和控制，重复性的建设导致了开销的浪费和成本的增加。
(4)协同能力不足：运维协同、保护协同、流量协同能力不足。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IP和光网络业务快速开通系统，其能够提高业务精确调度能力，降低传输时延，实现业务的快速开通。
本发明的另一目的在于一种IP和光网络业务快速开通方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种IP和光网络业务快速开通系统，包括：协同控制器，其位于IP和光网络业务快速开通系统的顶层；IP网络控制器和光网络控制器，其分别设置于IP网络层和光网络层，并位于IP和光网络业务快速开通系统的中间层，IP网络控制器和光网络控制器能够分别与协同控制器进行交互；以及业务识别机，其位于IP和光网络业务快速开通系统的底层，并与IP网络控制器通信连接，业务识别机用于对不同的业务IP数据包进行分类识别，并按照流表从不同的端口对IP数据包进行转发；其中，对于首次传输的IP报文，则由IP网络控制器上报到协同控制器，由协同控制器统一规划出最优路径，同时对IP网络层和光网络层进行控制。
在一优选的实施方式中，IP网络控制器通过北向接口与协同控制器连接，并通过南向接口连接到路由器；光网络控制器通过南向接口收集光网络的信息，并通过北向接口与协同控制器进行交互。
在一优选的实施方式中，IP网络层和光网络层通过信令协议进行信息交互。
在一优选的实施方式中，协同控制器与IP网络控制器和光网络控制器通过控制器层间控制接口进行交互。
本发明还提供了一种IP和光网络业务快速开通方法，包括如下步骤：在接收到业务流时，业务识别机对业务流中的IP数据包进行分类识别；如果IP报文的信息存在业务识别机的流表中，则按照流表进行转发；如果业务识别机将IP报文的信息识别为首次传输的IP报文，则通过IP网络控制器上报给协同控制器，并由协同控制器统一规划出最优路径，其中，协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发。
在一优选的实施方式中，协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发包括：在IP网络层执行路由策略时，IP网络控制器根据获取到的物理资源状态计算路由；通过协同控制器对IP网络控制器和光网络控制器进行统一控制；IP网络层和光网络层通过信令协议进行信息交互；以及光网络层根据IP网络层不同业务需求动态建立光路，以提供不同的QoS。
在一优选的实施方式中，光网络层能够根据不同业务需求对业务流进行汇聚，以实现业务流的批处理。
在一优选的实施方式中，IP和光网络业务快速开通方法还包括：当链路或节点发生故障而导致数据转发路径中断时，协同控制器能够检测到发生故障的链路和节点；协同控制器重新选取最优路径，并将路径由工作光路切换至保护光路；以及更新故障点之间的流表信息，并按照更新后的流表进行业务流转发。
在一优选的实施方式中，协同控制器与IP网络控制器和光网络控制器通过控制器层间控制接口进行交互。
与现有技术相比，根据本发明的IP和光网络业务快速开通系统及方法具有如下优点：本发明将光网络层传输高速性与网络业务传输的灵活性相融合，通过引入高层协同控制器，运行在IP网络控制器与光网络控制器之上。IP网络控制器、光网络控制器作为底层控制器，负责各自网络层内的路径计算。协同控制器则负责层间流量调度、路径计算和保护恢复协同等功能。底层控制器与高层控制器通过控制器层间控制接口进行交互。同时通过支持业务深度识别的业务识别机，来实现业务差异化QoS的弹性保障和业务流的精细化异常监控，从而提高了业务精确调度能力和通道资源利用率，同时降低了传输时延，实现了业务的快速开通。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的IP和光网络业务快速开通系统架构图；
图2是根据本发明一实施方式的IP和光网络业务快速开通方法流程图；
图3是根据本发明一实施方式的IP和光网络业务快速开通系统的故障恢复示意图。
主要附图标记说明：
100-IP和光网络业务快速开通系统，101-协同控制器，102-IP网络控制器，103-光网络控制器，104-业务识别机，105-光网络，110-IP网络层，120-光网络层，106-IP交换机，301-源节点，302-工作光路，303-保护光路。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的IP和光网络业务快速开通系统100，包括：协同控制器101、IP网络控制器102、光网络控制器103以及业务识别机104。其中，协同控制器101位于IP和光网络业务快速开通系统100的顶层。IP网络控制器102和光网络控制器103分别设置于IP网络层110和光网络层120，并位于IP和光网络业务快速开通系统100的中间层，IP网络控制器102和光网络控制器103能够分别与协同控制器101进行交互。业务识别机104位于IP和光网络业务快速开通系统100的底层，并与IP网络控制器102通信连接，业务识别机104用于对不同的业务IP数据包进行分类识别，并按照流表从不同的端口对IP数据包进行转发。其中，对于首次传输的IP报文，则由IP网络控制器102上报到协同控制器101，由协同控制器101统一规划出最优路径，同时对IP网络层110和光网络层120进行控制。
上述方案中，IP网络控制器102通过北向接口与协同控制器101连接，并通过南向接口连接到路由器，光网络控制103通过南向接口收集光网络105的信息，并通过北向接口与协同控制器101进行交互。IP网络层110和光网络层120通过信令协议进行信息交互。协同控制器101与IP网络控制器102和光网络控制器103通过控制器层间控制接口进行交互。
在一优选实施方式中，协同控制器对整个电力通信网络具有重要作用，协同控制器具有集群设计，协同控制器的集群设计能够支持向正在运行的协同控制器中增加新的控制器以改善扩展性，保存失效控制器对应的交换机状态以保证可靠性。
如图2所示，本发明还提供了一种IP和光网络业务快速开通方法，包括如下步骤：步骤201：在接收到业务流时，业务识别机对业务流中的IP数据包进行分类识别；步骤202：如果IP报文的信息存在业务识别机的流表中，则按照流表进行转发；步骤203：如果业务识别机将IP报文的信息识别为首次传输的IP报文，则通过IP网络控制器上报给协同控制器，并由协同控制器统一规划出最优路径；以及步骤204：协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发。
上述方案中，协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发包括：在IP网络层执行路由策略时，IP网络控制器根据获取到的物理资源状态计算路由；通过协同控制器对IP网络控制器和光网络控制器进行统一控制；IP网络层和光网络层通过信令协议进行信息交互；以及光网络层根据IP网络层不同业务需求动态建立光路，以提供不同的QoS。光网络层能够根据不同业务需求对业务流进行汇聚，以实现业务流的批处理，并且实现了一条流表转发多业务流，以达到提高网络资源利用率的目的。
对于给定的任何网络G，其节点数为N，链路数为E。它由三个部分组成，即网络节点设备、连接节点的通信链路和节点连接的拓扑结构。网络G的可靠性R主要取决于节点设备的可靠性Pn、链路的可靠性Pl以及网络拓扑结构T，且有如下函数关系：
R∝(Pn,Pl,T)
上述公式表明节点设备的可靠性、链路的可靠性越高，网络拓扑结构T连通性越高，则网络的可靠性越高。而网络可靠性与以下指标有着紧密关联。
(1)连通可靠度。在网络中，节点对(i，j)之间的连通可靠度Rij是指在网络受到攻击后，两节点仍连通的概率。如果对网络中所有节点对的连通可靠度作平均，就形成网络连通可靠度R，计算公式为：
其中，Rij为节点对(i，j)间的连通可靠度，V为节点集合，N为网络节点个数。网络连通度是一个生存性指标，衡量的是网络受到破坏时还能工作的能力，既与网络拓扑有关，也与外部策略有关。
(2)网络连通度。连通度是网络抗毁性的测量指标，是一个静态指标，只与拓扑有关。连通度的定义为：对于一个连通网络，定义CNij为断开一对节点(i，j)之间所有通路需要移除掉的最少节点数，则网络的连通度为：
C＝mini,j[CNij]
连通度对应着网络的最小节点割集。
(3)累积失效概率。累积失效概率也称为不可靠度，记为F(t)，它是网络在时间t内失效的概率。表示为：
F(t)＝P(T≤t)＝1-R(t)
(4)失效率。在t时刻尚未失效的网络，在t时刻后的单位时间内发生失效的概率，也称为失效率函数，表示为：
λ(t)＝P(t＜T≤t+Δt|T＞t)
对两边求积分，得到：
由此可见，失效率越小，可靠度R(t)越大，反之失效率越大，可靠度越低。因此，如图3所示，在每个控制域内，把控制器看作源节点301，该域内所有交换机看作不同的端节点311～315，每个网络元素(链路和节点)都具有可靠和失效两种状态。假设网络中不存在自身循环和定向循环，则设计具体的控制器放置决策，应使控制器与所有交换机之间的连通度最优化。
在IP网络层与光网络层统一控制的情况下，可以实现对链路、节点故障的快速检测与恢复。IP动态路由协议主要负责网络层IP转发路径的计算，是最基本的网络层可靠性保障机制。当由于链路或者节点发生故障而导致数据转发路径中断时，IP动态路由协议会根据网络拓扑的变化重新计算转发路径。
如图3所示，IP和光网络业务快速开通方法还包括：当链路或节点发生故障而导致数据转发路径中断时，协同控制器能够检测到发生故障的链路和节点；协同控制器重新选取最优路径，并将路径由工作光路302切换至保护光路303；以及更新故障点之间的流表信息，并按照更新后的流表进行业务流转发。其中，工作光路302为从源节点301到目的节点304的路径。因此，当链路或节点发生故障而导致数据转发路径中断时，只需要更新故障点之间的流表信息即可，其余各链路节点之间的信息不需要更新，也不需要重新计算路由，可以快速的对故障进行恢复，从而保证整个业务流快速、稳定的开通。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、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。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种IP和光网络业务快速开通系统，其特征在于，所述IP和光网络业务快速开通系统包括：
协同控制器，其位于所述IP和光网络业务快速开通系统的顶层；
IP网络控制器和光网络控制器，其分别设置于IP网络层和光网络层，并位于所述IP和光网络业务快速开通系统的中间层，所述IP网络控制器和所述光网络控制器能够分别与所述协同控制器进行交互；以及
业务识别机，其位于所述IP和光网络业务快速开通系统的底层，并与所述IP网络控制器通信连接，所述业务识别机用于对不同的业务IP数据包进行分类识别，并按照流表从不同的端口对所述IP数据包进行转发；
其中，对于首次传输的IP报文，则由所述IP网络控制器上报到所述协同控制器，由所述协同控制器统一规划出最优路径，同时对所述IP网络层和光网络层进行控制。
2.如权利要求1所述的IP和光网络业务快速开通系统，其特征在于，所述IP网络控制器通过北向接口与所述协同控制器连接，并通过南向接口连接到路由器；所述光网络控制器通过南向接口收集光网络的信息，并通过北向接口与所述协同控制器进行交互。
3.如权利要求1所述的IP和光网络业务快速开通系统，其特征在于，所述IP网络层和光网络层通过信令协议进行信息交互。
4.如权利要求3所述的IP和光网络业务快速开通系统，其特征在于，所述协同控制器与所述IP网络控制器和光网络控制器通过控制器层间控制接口进行交互。
5.一种IP和光网络业务快速开通方法，其特征在于，所述IP和光网络业务快速开通方法包括如下步骤：
在接收到业务流时，业务识别机对所述业务流中的IP数据包进行分类识别；
如果IP报文的信息存在所述业务识别机的流表中，则按照所述流表进行转发；
如果所述业务识别机将所述IP报文的信息识别为首次传输的IP报文，则通过IP网络控制器上报给协同控制器，并由所述协同控制器统一规划出最优路径，其中，所述协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得所述IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发。
6.如权利要求4所述的IP和光网络业务快速开通方法，其特征在于，所述协同控制器同时对IP网络控制器和光网络控制器进行控制，以使得所述IP网络控制器和光网络控制器分别控制IP网络层和光网络层内的路径计算，并完成业务流转发包括：
在IP网络层执行路由策略时，所述IP网络控制器根据获取到的物理资源状态计算路由；
通过所述协同控制器对所述IP网络控制器和光网络控制器进行统一控制；
所述IP网络层和光网络层通过信令协议进行信息交互；以及
所述光网络层根据IP网络层不同业务需求动态建立光路，以提供不同的QoS。
7.如权利要求5所述的IP和光网络业务快速开通方法，其特征在于，所述光网络层能够根据不同业务需求对所述业务流进行汇聚，以实现所述业务流的批处理。
8.如权利要求5所述的IP和光网络业务快速开通方法，其特征在于，所述IP和光网络业务快速开通方法还包括：
当链路或节点发生故障而导致数据转发路径中断时，所述协同控制器能够检测到发生故障的链路和节点；
所述协同控制器重新选取最优路径，并将路径由工作光路切换至保护光路；以及
更新故障点之间的流表信息，并按照更新后的流表进行业务流转发。
9.如权利要求6所述的IP和光网络业务快速开通方法，其特征在于，所述协同控制器与所述IP网络控制器和光网络控制器通过控制器层间控制接口进行交互。
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