CN109474523A - 基于sdn的组网方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SDN的组网方法和系统，涉及IP和SDN领域。该方法包括基于接入设备的上行链路流量潮汐现象确定同一调度组的第一接入设备和第二接入设备；第一接入设备与中心路由器建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP‑S会话和疏导普通流量的BGP‑N会话；第一接入设备通过BGP‑S会话和BGP‑N会话分别向中心路由器发送不同的路由；SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在中心路由器和第二接入设备上指定到BGP‑S下一站的路径，以便确定流量所走的路径。本发明能够实现接入设备上行链路的均衡，提升网络链路利用率，降低网络建设成本。

Description

基于SDN的组网方法和系统

技术领域

本发明涉及IP和SDN(Software Defined Network，软件定义网络)领域，尤其涉及一种基于SDN的组网方法和系统。

背景技术

运营商的城域网在经过多年的扁平化改造后，基本形成了如附图1所示的星型架构，即城域网BRAS(Broadband Remote Access Server，宽带远程接入服务器)/SR(ServiceRouter，业务路由器)同时上行多台CR(Core Router，中心路由器)，BRAS与SR间没有互联。

按照当前接入设备如BRAS/SR的定位，BRAS主要负责公众用户的接入，SR则主要负责政企客户的接入。城域网在做网络规划时，一般均按照两类客户的峰值流量、接入客户数及活跃用户比例来进行上行接入链路的规划。但现有城域网内各链路的利用率非常低。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于SDN的组网方法和系统，能够实现接入设备上行链路的均衡，提升网络链路利用率。

根据本发明一方面，提出一种基于软件定义网络SDN的组网方法，包括：基于接入设备的上行链路流量潮汐现象确定同一调度组的第一接入设备和第二接入设备；第一接入设备与中心路由器建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话；第一接入设备通过BGP-S会话和BGP-N会话分别向中心路由器发送不同的路由；SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在中心路由器和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径。

进一步地，第一接入设备通过BGP-S会话和BGP-N会话分别向中心路由器发送不同的路由包括：第一接入设备根据高峰期各上行链路利用率和/或被调度流量的前缀决定通过BGP-S会话向中心路由器发送的路由和通过BGP-N会话向中心路由器发送的路由。

进一步地，SDN控制器获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一站作为BGP-S下一站的路径，并在中心路由器和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径。

进一步地，若从中心路由器到第一接入设备的链路利用率大于阈值，SDN控制器则将部分下行流量通过第二接入设备路由至第一接入设备。

进一步地，第一接入设备和第二接入设备采用多链路全互联连接。

进一步地，第一接入设备和第二接入设备间的互联带宽为调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例。

根据本发明的另一方面，还提出一种基于SDN的组网系统，包括第一接入设备、第二接入设备、中心路由器和SDN控制器，其中：第一接入设备用于与中心路由器建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话，并通过BGP-S会话和BGP-N会话分别向中心路由器发送不同的路由；SDN控制器用于根据网络拓扑和实时链路利用率在中心路由器和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径；其中，第一接入设备和第二接入设备基于接入设备的上行链路流量潮汐现象设定在同一调度组。

进一步地，第一接入设备用于根据高峰期各上行链路利用率和/或被调度流量的前缀决定通过BGP-S会话向中心路由器发送的路由和通过BGP-N会话向中心路由器发送的路由。

进一步地，SDN控制器用于获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一站作为BGP-S下一站的路径，并在中心路由器和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径。

进一步地，SDN控制器还用于若确定从中心路由器到第一接入设备的链路利用率大于阈值，则将部分下行流量通过第二接入设备路由至第一接入设备。

进一步地，第一接入设备和第二接入设备采用多链路全互联连接。

进一步地，第一接入设备和第二接入设备间的互联带宽为调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例。

根据本发明的另一方面，还提出一种基于SDN的组网系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的方法。

根据本发明的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明基于SDN架构下，利用所采集链路利用率的潮汐现象确定同一调度组的接入设备，来动态对特定的流量进行全局调度，从而实现接入设备上行链路的均衡，提升网络链路利用率，降低网络建设成本。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为城域网典型架构示意图。

图2为本发明基于SDN的组网方法的一个实施例的流程示意图。

图3为本发明基于SDN的链路潮汐复用组网架构示意图。

图4为本发明基于SDN的组网方法的另一个实施例的流程示意图。

图5为本发明基于SDN的组网方法的再一个实施例的流程示意图。

图6为本发明基于SDN的组网系统的一个实施例的结构示意图。

图7为本发明基于SDN的组网系统的另一个实施例的结构示意图。

图8为本发明基于SDN的组网系统的再一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2为本发明基于SDN的组网方法的一个实施例的流程示意图。该方法包括以下步骤：

在步骤210，基于接入设备的上行链路流量潮汐现象确定同一调度组的第一接入设备和第二接入设备。其中，接入设备例如为BRAS、SR、MSE(多服务边缘)等。其中，通过分析BRAS、SR客户的上网行为，可以发现BRAS接入的宽带用户一般在晚上达到高峰期，而SR接入的政企客户则在白天达到高峰期，造成BRAS、SR上行的链路有类似交通网络存在的潮汐现象。其中，可以将具有明显潮汐现象，且在相同和相邻机房的设备组成一组调度组，位于同一个调度组内的设备采用多链路全互联。其中，相邻机房调度组的选择要考虑机房之间的传输条件，如果传输网络具备实时动态组网条件，则可采用IP与传输协同调度的方案来选择调度组。例如，传输网络具备相关的控制器，能通过该传输控制器来实时创建和调整传输链路所走路径。

如图3所示，BRAS 301和SR 302具有潮汐现象，则为同一调度组，BRAS 303和SR304具有潮汐现象，则为同一调度组。在一个实施例中，针对晚高峰，第一接入设备为BRAS，第二接入设备为SR；针对早高峰，第一接入设备为SR，第二接入设备为BRAS。

在步骤220，第一接入设备与CR建立疏导特殊流量的BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话。其中，可以根据流量前缀确定特殊流量和普通流量。

在步骤230，第一接入设备通过BGP-S会话和BGP-N会话分别向CR发送不同的路由。第一接入设备根据高峰期各上行链路利用率和被调度流量的前缀决定通过BGP-S会话向CR发送的路由和通过BGP-N会话向CR发送的路由。其中，CR通过BGP-S会话和BGP-N会话向第一接入设备发送相同的路由。

在步骤240，SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在CR和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径。其中，SDN控制器获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一跳作为BGP-S下一站的路径，并在CR和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径，其他普通流量走原有最短路径。

其中，以晚高峰为例，BRAS、SR的上行流量一般较小，仍沿原最短路径转发，而从CR到BRAS的下行流量，则会有一部分被调度到CR-SR-BRAS这条晚高峰较为空闲的链路。

在该实施例中，基于SDN架构下，利用所采集链路利用率的潮汐现象确定同一调度组的接入设备，来动态对特定的流量进行全局调度，从而实现接入设备上行链路的均衡，提升网络链路利用率，降低网络建设成本。

图4为本发明基于SDN的组网方法的另一个实施例的流程示意图，该实施例以晚高峰为例进行说明。

在步骤410，基于城域网BRAS、SR、MSE上行链路流量的周期性分析，选取一组具有明显潮汐现象，且在相同和相邻机房的设备组成一组调度组。其中，若发现两个接入设备的上行链路流量具有潮汐现象，但两个接入设备间没有直连链路，此时SDN控制器可向传输网络控制器发送针对这两个接入设备的链路传输创建请求，待传输控制器返回IP直达链路创建成功后，则将这两个接入设备归为一个调度组。

在步骤420，将位于同一调度组的设备采用多链路全互联连接。其中，同一调度组的接入设备间的互联带宽为调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例，例如，可以为高峰期间上联链路流量之和的一半，但考虑富余量，取60％为宜。

在步骤430，BRAS设备与CR间建立BGP-S会话和BGP-N会话，其中，BGP-S会话用于疏导特殊流量和BGP-N会话用于疏导普通流量。

在步骤440，CR在不同的会话里向BRAS发送相同的路由。

在步骤450，BRAS在不同的会话里向CR发送不同的路由。其中，对BRAS与CR间的链路来说，一般上行流量较小，需要疏导的主要是下行流量，所以只需要通过不同的BGP会话来区分BRAS发给CR的不同路由，就可以引导CR到BRAS的流量走不同的路径。

另外，具体发送的路由条目依据高峰期各上行链路利用率及被调度流量的Prefix来决定。例如CR和BRAS间的链路中，到10.0.0.0/24，11.0.0.0/24的流量占比约为50％，到其它Prefix的流量占比为50％，则BGP-N就可以用来广播10.0.0.0/24和11.0.0.0/24路由；BGP-S广播其它剩余的路由。

在步骤460，SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在CR、SR上指定到BGP-S下一站的路径，使所有BGP下一站为BGP-S的流量都走集中指定的路径，而其它普通流量则走最常规的最短路径。

在该实施例中，将上行链路具有潮汐现象的接入设备分配为同一调度组，在晚高峰期间，通过SDN控制器来将拥塞链路上的流量导入到空闲链路上，周期性的潮汐现象可通过周期性的调度来实现，突发的拥塞也可通过调度组内的互联链路及时疏导，能够有效提升城域网内各链路的利用率，降低网络扩容建设成本，提升网络运营效率。

图5为本发明基于SDN的组网方法的再一个实施例的流程示意图，该实施例以早高峰为例进行说明。

在步骤510，基于城域网BRAS、SR、MSE上行链路流量的周期性分析，选取一组具有明显潮汐现象，且在相同和相邻机房的设备组成一组调度组。

在步骤520，将位于同一调度组的设备采用多链路全互联连接。

在步骤530，SR设备与CR间建立BGP-S会话和BGP-N会话。

在步骤540，CR在不同的会话里向SR发送相同的路由。

在步骤550，SR在不同的会话里向CR发送不同的路由。

在步骤560，SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在CR、BRAS上指定到BGP-S下一站的路径，使所有BGP下一站为BGP-S的流量都走集中指定的路径，而其它普通流量则走最常规的最短路径。

在该实施例中，利用上行链路流量潮汐现象来实现链路的均衡利用，基本可实现针对城域网内星型组网环境下的流量智能调度，可有效提升城域网内各链路的利用率，降低网络扩容建设成本，提升网络运营效率。

图6为本发明基于SDN的组网系统的一个实施例的结构示意图。该系统包括第一接入设备610、第二接入设备620、中心路由器630和SDN控制器640，其中：

第一接入设备610和第二接入设备620基于接入设备的上行链路流量潮汐现象设定在同一调度组。其中，接入设备例如为BRAS、SR、MSE等。可以将具有明显潮汐现象，且在相同和相邻机房的设备组成一组调度组，位于同一个调度组内的设备采用多链路全互联，同一调度组的接入设备间的互联带宽为调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例。其中，相邻机房调度组的选择要考虑机房之间的传输条件，如果传输网络具备实时动态组网条件，则可采用IP与传输协同调度的方案来选择调度组。如图3所示，BRAS 301和SR 302具有潮汐现象，则为同一调度组，BRAS 303和SR 304具有潮汐现象，则为同一调度组。在一个实施例中，针对晚高峰，第一接入设备为BRAS，第二接入设备为SR；针对早高峰，第一接入设备为SR，第二接入设备为BRAS。

其中，若发现两个接入设备的上行链路流量具有潮汐现象，但两个接入设备间没有直连链路，此时SDN控制器640可向传输网络控制器发送针对这两个接入设备的链路传输创建请求，待传输控制器返回IP直达链路创建成功后，则将这两个接入设备归为一个调度组。

第一接入设备610用于与中心路由器630建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话，并通过BGP-S会话和所述BGP-N会话分别向中心路由器630发送不同的路由。第一接入设备610根据高峰期各上行链路利用率和被调度流量的前缀决定通过BGP-S会话向CR发送的路由和通过BGP-N会话向CR发送的路由。

SDN控制器640用于根据网络拓扑和实时链路利用率在CR和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径。其中，SDN控制器获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一跳作为BGP-S下一站的路径，并在CR和第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径，其他普通流量走原有最短路径。

另外，SDN控制器640还用于若从中心路由器630到第一接入设备610的链路利用率大于阈值，则将部分下行流量通过第二接入设备620路由至第一接入设备610。

其中，以晚高峰为例，BRAS、SR的上行流量一般较小，仍沿原最短路径转发，而从CR到BRAS的下行流量，则会有一部分被调度到CR-SR-BRAS这条晚高峰较为空闲的链路。

在该实施例中，基于SDN架构下，利用所采集链路利用率的潮汐现象确定同一调度组的接入设备，来动态对特定的流量进行全局调度，从而实现接入设备上行链路的均衡，提升网络链路利用率，降低网络建设成本。

在本发明的另一个实施例中，上述各个部件可以分别包括存储器710和处理器720。其中：

存储器710可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图2、4、5所对应实施例中的指令。处理器720耦接至存储器710，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器720用于执行存储器中存储的指令，利用上行链路流量潮汐现象来实现链路的均衡利用，可有效提升城域网内各链路的利用率，降低网络扩容建设成本，提升网络运营效率。

在一个实施例中，还可以如图8所示，该系统的各个部件包括存储器810和处理器820。处理器820通过BUS总线830耦合至存储器810。该系统的各个部件还可以通过存储接口840连接至外部存储装置850以便调用外部数据，还可以通过网络接口860连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。

在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够有效提升城域网内各链路的利用率，降低网络扩容建设成本，提升网络运营效率。

在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图2、4、5所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、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非瞬时性存储介质(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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种基于软件定义网络SDN的组网方法，其特征在于，包括：

基于接入设备的上行链路流量潮汐现象确定同一调度组的第一接入设备和第二接入设备；

所述第一接入设备与中心路由器建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话；

所述第一接入设备通过所述BGP-S会话和所述BGP-N会话分别向所述中心路由器发送不同的路由；

SDN控制器根据网络拓扑和实时链路利用率在所述中心路由器和所述第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一接入设备通过所述BGP-S会话和所述BGP-N会话分别向所述中心路由器发送不同的路由包括：

所述第一接入设备根据高峰期各上行链路利用率和/或被调度流量的前缀决定通过所述BGP-S会话向所述中心路由器发送的路由和通过所述BGP-N会话向所述中心路由器发送的路由。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述SDN控制器获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一站作为BGP-S下一站的路径，并在所述中心路由器和所述第二接入设备上指定到所述BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

若从所述中心路由器到所述第一接入设备的链路利用率大于阈值，所述SDN控制器则将部分下行流量通过所述第二接入设备路由至所述第一接入设备。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，

所述第一接入设备和所述第二接入设备采用多链路全互联连接。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述第一接入设备和所述第二接入设备间的互联带宽为所述调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例。

7.一种基于SDN的组网系统，其特征在于，包括第一接入设备、第二接入设备、中心路由器和SDN控制器，其中：

所述第一接入设备用于与中心路由器建立疏导特殊流量的边界网关协议BGP-S会话和疏导普通流量的BGP-N会话，并通过所述BGP-S会话和所述BGP-N会话分别向所述中心路由器发送不同的路由；

所述SDN控制器用于根据网络拓扑和实时链路利用率在所述中心路由器和所述第二接入设备上指定到BGP-S下一站的路径，以便确定流量所走的路径；

其中，所述第一接入设备和第二接入设备基于接入设备的上行链路流量潮汐现象设定在同一调度组。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述第一接入设备用于根据高峰期各上行链路利用率和/或被调度流量的前缀决定通过所述BGP-S会话向所述中心路由器发送的路由和通过所述BGP-N会话向所述中心路由器发送的路由。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述SDN控制器用于获取网络拓扑和实时链路利用率后确定链路利用率小于阈值的链路，将链路利用率小于阈值的链路的下一站作为BGP-S下一站的路径，并在所述中心路由器和所述第二接入设备上指定到所述BGP-S下一站的路径，使得所有BGP下一站为BGP-S的流量集中走指定的路径。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述SDN控制器还用于若确定从所述中心路由器到所述第一接入设备的链路利用率大于阈值，则将部分下行流量通过所述第二接入设备路由至所述第一接入设备。

11.根据权利要求7-10任一所述的系统，其特征在于，

所述第一接入设备和所述第二接入设备采用多链路全互联连接。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，

所述第一接入设备和所述第二接入设备间的互联带宽为所述调度组内设备高峰期间链路流量之和的预定比例。

13.一种基于SDN的组网系统，其特征在于，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至6任一项所述的方法。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。