CN109510773A - 一种铁路数据网流量优化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路数据网流量优化系统及方法。其中所述系统包括：流量策略服务器、转发控制器；所述流量策略服务器包括流量策略定制单元；所述转发控制器包括网络信息采集单元、流表计算单元、流表转发单元；所述策略定制单元用于基于多种铁路业务场景制定流量策略；所述网络信息采集单元用于通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至所述流量策略服务器；所述流表计算单元用于根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；所述流表转发单元用于通过南向接口转发流表到转发平面；所述转发平面包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

Description

一种铁路数据网流量优化系统及方法

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种铁路数据网流量优化系统及方法。

背景技术

铁路数据网目前承载了大量涉及行车安全的业务，这类业务的特点是对于服务质量要求很高，要求数据网能够提供类似于传统电路交换的业务保障能力。同时，随着云计算、物联网等技术的发展，铁路数据网承载的各类业务数据转发从带宽、时延、丢包率等关键服务指标将越来越差异化。

目前，铁路各类数据业务基本都通过数据通信网进行传送，采用MPLS+LDP方式承载各类业务，通过对数据报文进行Qos标记，提供基于Diffsev的Qos质量保障。在业务接入侧为各类业务流IP报文的打上不同的流分类标记，在网络设备上进行队列调度和拥塞管理，从而实现不同的服务质量保证。

上述铁路数据网流量控制方式存在以下问题：全网的流量流向数据都是单机存储和展现，均为离散型数据，无法实现整体流量拓扑展现；所有的Qos策略均是基于单台设备进行配置，网络维护人员需要手动逐台设备进行配置和查询；铁路数据通信网是多域网络，域间通过EBGP协议互通，传统基于IP Tos字段的Qos标记无法做到全程传递，很难保证业务的全程服务质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，一种基于SDN技术的铁路数据网流量优化解决方案。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种铁路数据网流量优化系统，包括：

流量策略服务器、转发控制器；所述流量策略服务器包括流量策略定制单元；所述转发控制器包括网络信息采集单元、流表计算单元、流表转发单元；

所述策略定制单元用于基于多种铁路业务场景制定流量策略；

所述网络信息采集单元用于通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至所述流量策略服务器；

所述流表计算单元用于根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；

所述流表转发单元用于通过南向接口转发流表到转发平面；

所述转发平面包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

进一步的，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下操作中至少一种：

指定业务场景的优先级；

指定业务场景对网络流量不同参数的阈值，所述参数包括带宽、时延、抖动、流量占比中的一种或多种；

为业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件。

进一步的，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下方式中的至少一种：

通过导入系统预定义的流量策略设置流量策略；

用户自行定义流量策略；

用户调整当前系统的部分或全部流量策略。

进一步的，所述网络数据信息包括拓扑数据、隧道配置数据、隧道流量数据。

进一步的，所述转发控制器采用双机热备份机制，并通过专用消息队列实现数据同步。

进一步的，所述通过南向接口转发流表到转发平面包括：

所述转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

通过专用消息队列将所述带有时间戳的流表项转发至所述转发平面；

所述转发平面从消息队列提取流表项，并根据提取的流表项修改本地转发表项；

接收消息的转发节点向所述发送消息的转发控制器发送确认消息；

所述转发控制器接收到所述确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

进一步的，所述通过南向接口转发流表到转发平面还包括：所述转发控制器对所述转发平面转发节点的流表状态进行动态查询，具体为：

所述转发控制器定期向转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值；

所述转发节点向所述转发控制器返回查询结果。

进一步的，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道具体为：针对不同的铁路业务场景，分别建立一套点到点全连接隧道组。

进一步的，所述网络隧道采用RSVP方式实现资源预留。

进一步的，所述流量策略服务器还包括流量视图单元，所述流量视图单元用于根据所述转发平面的网络数据信息生成流量视图具体为：

将所述业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看和调整所述铁路数据网流量；

用于生产流量视图的网络数据为全网网络数据；

所述流量视图为全网流量视图。

进一步的，所述生成流量视图是通过对不同的所述业务场景设置权重后，计算转发平面的流量视图。

一种铁路数据网流量优化方法，包括：

基于多种铁路业务场景制定流量策略；

转发控制器通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至流量策略服务器；

转发控制器根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；

转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面；

所述转发平面包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

进一步的，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包含以下操作中至少一个：

指定业务场景的优先级；

指定业务场景对网络流量不同参数的阈值，所述参数包括带宽、时延、抖动、流量占比中的一种或多种；

为业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件。

为不同业务设置了多个服务质量等级，支持了高优先级业务的可靠传输。

进一步的，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下方式中的至少一种：

通过导入系统预定义的流量策略设置流量策略；

用户自行定义流量策略；

用户调整当前系统的部分或全部流量策略。

用户可以根据业务特点，匹配多种调整策略，从而实现对业务传输特点的精确匹配。

进一步的，所述网络数据信息包括拓扑数据、隧道配置数据、隧道流量数据。

进一步的，所述转发控制器采用双机热备份机制，并通过专用消息队列实现数据同步。

进一步的，所述转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面包括：

所述转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

通过专用消息队列将所述带有时间戳的流表项转发至所述转发平面；

所述转发平面从消息队列提取流表项，并根据提取的流表项修改本地转发表项；

接收消息的转发节点向所述发送消息的转发控制器发送确认消息；

所述转发控制器接收到所述确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

进一步的，所述转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面还包括：所述转发控制器对所述转发平面转发节点的流表状态进行动态查询，具体为：

所述转发控制器定期向转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值；

所述转发节点向所述转发控制器返回查询结果。

进一步的，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道具体为：针对不同的铁路业务场景，分别建立一套点到点全连接隧道组。点到点全连接隧道组实现了业务的端到端保障与调度。在同一服务等级承载多种业务的场景下，采用隧道组的配置方法，可以实现不同业务间的流量调整与优化。

进一步的，所述网络隧道采用RSVP方式实现资源预留。全网采用RSVP方式，为各类业务配置TE隧道，保证了各类数据业务之间的隔离性，最大程度的降低业务传输的时延、抖动、丢包率，满足业务承载目标。

进一步的，还包括根据所述转发平面的网络数据信息生成流量视图具体为：

将所述业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看和调整所述铁路数据网流量；

用于生产流量视图的网络数据为全网网络数据；

所述流量视图为全网流量视图。

进一步的，所述生成流量视图是通过对不同的所述业务场景设置权重后，计算转发平面的流量视图。

全网流量视图解决了网络管理人员只能逐台设备查询流量数据，手动逐台进行流量调整的效率低的问题，提高了工作效率和准确率。

本解决方案可实现铁路数据网多种应用业务综合承载，并满足关键业务网络传输的安全、可靠、实时性等需求。

应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：

图1是本实施例一种铁路数据网流量优化系统结构图；

图2是本实施例一种铁路数据网流量优化方法流程图；

图3是本实施例中流表项转发步骤流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。在本说明书和附图中，将采用相同的附图标记表示大体上相同的元素和功能，且将省略对这些元素和功能的重复性说明。此外，为了清楚和简洁，可以省略对于本领域所熟知的功能和构造的说明。

本公开是一种利用SDN技术，针对铁路网络流量承载业务种类多、可靠性差异大、关键业务可靠性高等特点，提出的一种铁路数据网流量优化解决方案。SDN是一种数据控制分离、软件可编程的新型网络体系架构。SDN采用了集中式的控制平面和分布式的转发平面，两个平面相互分离，控制平面利用转发通信接口对转发平面上的网络设备进行集中式控制。下面结合附图对本发明的所公开的一种铁路数据网流量优化系统及方法进行详细说明。

图1示出了一种铁路数据网流量优化系统，包括：

流量策略服务器110、转发控制器120；

所述流量策略服务器110包括流量策略定制单元111、流量视图单元112；

所述转发控制器120包括网络信息采集单元121、流表计算单元122、流表转发单元123；

策略定制单元111用于基于多种铁路业务场景制定流量策略；

所述网络信息采集单元121用于通过南向接口采集转发平面130的网络数据信息，并通过北向接口上传至所述流量策略服务器110；

所述流表计算单元123用于根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；

所述流表转发单元122用于通过南向接口转发流表到转发平面130；

所述转发平面130包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

下面对铁路数据网流量优化系统各个单元工作原理及相互关系做进一步介绍。

策略定制单元111根据业务需求在链路上配置相应的流量优化策略，通过预定义各类业务的优先级来分配相应的保障机制优。

本实施例中，根据各种铁路业务对承载网可靠性、时延的要求，分配不同的服务质量等级，满足不同业务的质量要求。针对铁路数据网承载业务特点，本实施例中，为铁路数据网定义了6级不同服务质量等级，如下表所示，适用于不同类型业务承载。对于关键业务，定义为严格优先，给予最高等级服务质量保证，在带宽或处理资源不足的情况下，可以向下级抢占低级别业务带宽或资源。

如上表所述，对于会议电视等实时交互性强的业务，默认设置为最高的优先级，调度策略为严格优先，即针对会议电视业务，计算流表时，分配最优的满足业务数据流量转发的转发链路。同时，默认拥塞避免机制为不丢包，通过网络协议和程序控制，保障视频数据连续转发。对于办公系统等实时交互要求一般的业务则设置较低优先级，允许一定的数据包丢失。

对于类别为AF或BF的各类业务，设置了带宽允许门限值，业务流量在超出预留带宽高门限后，不保证服务质量，通过策略性丢弃低级别业务报文，缓解带宽拥塞，保证高级别业务的服务质量。

策略定制单元111通常采用带宽、时延、抖动、流量占比等参数来描述业务的服务质量要求，通过对业务定义服务质量的阈值，预先进行配置。如，对于较高的会议电视业务，设置带宽最低阈值为能够满足会议电视正常进行的带宽，如4Mb/s，设置时延为50ms，设置抖动允许时间为10ms，设置流量占比为90％。

策略定制单元111支持为上述各个业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件，如铁路会议电视业务，用户可以选择时延、抖动优先策略。

上述铁路业务网络流量优先级和参数默认设置，仅仅作为一种常用示例，实际实施中，可以根据需要，参考更多参数，业务场景类别进行定义。

策略定制单元111支持将如上所述的业务场景流量策略定义以模板形式导入；程序识别所述模板，将模板中定义的场景的优先级，带宽、时延、抖动、流量的网络参数限制，业务场景需要优先满足的参数条件等设置解析为可用于读取和计算的系统参数。所述调整策略的模板可以是能够表述策略定义的字符串、文本、数据库表等，本实施例中，所述流量策略模板是xml格式文本。

流量调整策略定义可以使用系统预定义模板，同时，基于相同的流量策略存储结构，可交互地提供用户自行定义流量策略和调整已有的流量策略。

流量调整策略可基于流量占比、传输时延、抖动等参数进行定义，针对铁路应用特点，用户可以选取多个参数进行调整策略的制定，根据用户需求导入不同的策略模板，制定针对不同场景的流量调整策略，示例性的：

针对时延敏感型业务，如铁路GSM-R/GPRS业务，用户可以选择传输时延优先策略，系统会优先匹配低时延链路优先传输；针对高带宽业务，如铁路综合视频监控业务，用户可以选择流量优先策略，由系统优先匹配低流量占比链路；同时流量调整策略模板允许多重参数定义，用户可以同时选定多个参数对业务的传输特性进行约束，如铁路会议电视业务，对于时延、抖动指标都很敏感，用户可以选择时延、抖动优先策略，由系统实现更精确的业务特性匹配。

为保障基于铁路业务场景差异化的流量策略对铁路数据网流量转发的有效控制，本实施例中，转发平面130的转发节点间应采用全连接方式隧道组网，在转发节点间，根据承载业务需求，采用RSVP协议建立全连接的TE隧道，用于实现转发节点间的流量转发。TE隧道配置方式如下：

为实现承载业务端到端的质量保障，在转发平面部署TE隧道，针对每一业务场景，采用点到点全连接方式进行配置，即转发平面有N台转发节点，则TE隧道配置数量为N*(N-1)条，从而实现所有业务从源端至目的端在逻辑上均有TE隧道直达，屏蔽底层网络拓扑的复杂性带来的计算压力。

针对铁路行业特点，数据通信网承载业务种类繁多，但可提供的Qos等级和TE隧道承载能力有限，因此需要在一个服务等级承载了多种业务。为简化配置，本发明为每一服务质量等级的不同场景业务绑定了多个TE(流量工程)隧道，形成隧道组，通过将不同业务映射入不同的TE隧道，在隧道间进行流量调度，从而实现了流量的精细化调度。

以铁路数据通信网为例对其TE隧道配置进行说明：

铁路数据通信网中，质量服务等级5，承载了会议电视和GPRS业务；质量等级4，承载SCADA和旅服业务；质量等级3，承载微机监测和综合网管业务；质量等级2，承载客服视频和软交换业务；质量等级1，承载综合视频业务和办公网业务；质量等级0，承载通用业务和其他预留业务。

需要配置6级TE隧道组，在每一级隧道组内各配置2条TE隧道，转发节点总数为6个，则全网共配置6*2*6*5＝360条；

为每一类业务映射至独立的TE隧道，如会议电视映射至501，GPRS映射至502，所有转发节点间均有各业务直连TE隧道，正常情况下，转发节点根据控制器转发的转发流表进行隧道流量转发，在有流量调整的情况下，如501A->B链路发生拥塞，策略服务器会采用自动调整策略，或手动确认策略，进行转发流表更新，由控制器转发更新后的隧道转发流表，转发节点根据转发流表更新TE隧道配置数据，并进行数据流转发。流表转发过程将在后续实施例中进一步说明。

针对各类业务的流量流向特点，本发明采用RSVP方式实现资源预留，为各类业务分配了默认的带宽流量占比，同时支持对各类业务带宽占比进行调整,实现最大程度的降低业务传输的时延、抖动、丢包率，满足业务承载目标。

转发控制器120的网络信息采集单元121通过南向接口采集转发平面130的网络数据信息，并通过北向接口上传至所述流量策略服务器110。网络数据信息包括拓扑数据、隧道配置数据、隧道流量数据等。铁路数据网承载业务安全性要求较高，为保证系统安全可靠，转发控制器120采用双机热备份机制，转发控制器120与备份转发控制器140之间通过专用消息队列实现数据同步。本实施例中所述的专用消息队列是指以队列形式实现对应单元之间指定类型消息传递的通道。

流量视图单元112根据网络数据信息计算全网流量视图。转发控制器120被设定按照一定周期采集全网的网络数据信息并通过北向接口上传至流量策略服务器110。本实施例中，为避免频繁抓取全网流量数据对转发节点性能的影响，更新周期设置为600秒，实际应用中，根据网络规模设置更新周期。

全网流量视图的计算采用权重法计算，可以根据不同的应用场景为各类参数配置不同的计算权重，对于简单拓扑场景，由于流量流向简单，在流量视图计算时对于链路带宽、承载流量等参数赋予更大的权重；对于复杂拓扑，如全连接场景，由于流量流向复杂，在流量视图计算时，会给拓扑互联链路、隧道链路赋予更大的权重。

流量视图是将所述业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看铁路数据网流量总体情况。本实施例中，通过可视化界面呈现多角度、多维度的流量视图，如按照业务登记颜色区分的转发节点间拓扑网络图、按照不同网络参数的转发节点流量热力图等。同时，策略定制单元111提供针对流全网流量视图进行流量策略调整的接口，所述流量调整方式与上述用户自定义流量调整原理一致，不再赘述。

网络数据信息还用于计算转发流表。转发平面130将转发表生成功能托管给转发控制器120。转发控制器120通过南向接口提取转发节点网络数据信息，包括拓扑数据：互联链路信息、节点设备端口信息、路由协议信息，隧道配置数据：隧道标签、Qos标签，隧道流量数据：隧道传输流量值等，流表计算单元122根据网络数据信息和流量策略定制单元111的最新流量策略计算并生成全网转发流表。示例性地，本实施例中计算流表的方式为：

检查获取到的网络数据信息中各个链路或隧道的网络信息，并与业务预设门限进行比对，对于超越阈值的链路或隧道，重新为该业务计算新的转发流表；

检查和重新计算的过程按照流量策略定义的业务优先级进行，如优先级为5且用设置了时延、抖动优先两种策略，则流表计算单元122优先对该类业务的转发状况进行检查，检查转发状况不满足预定义的策略要求时，优先为该业务重新计算新的转发路由链路，及重新定义该业务隧道；

对空余链路同样根据流量策略定义按照业务和参数保障优先级依次分配隧道，对优先级高、网络参数要求严格的业务预留带宽大、拓扑简单的链路作为业务隧道。

转发控制器120根据策略服务器提供的转发策略进行流表计算，生成转发流表后，由流表转发单元123采用组播方式进行转发，同时转发流表更新消息，转发节点收到转发流表后，根据时间戳比对流表，并进行本地更新，更新完成后返回流表查询消息。转发节点根据更新后的流表生成本地转发表，进行数据流转发。

全网的流表计算由转发控制器集中完成，并动态下发给转发节点，在流表更新前，转发节点可以继续现有转发动作，避免了全网路由更新需要所有路由器同时进行泛洪更新，导致业务长时间不可用。

转发控制器120与转发平面130之间，采用专用消息队列进行转发表项同步，每数毫秒(可根据网络拓扑及流量情况进行配置)，通过组播方式将固定条目的流表项转发至转发平面。如图3所示，转发控制器转发流表步骤如下：

301，转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

302，通过专用消息队列将所述带有时间戳的流表项转发至转发平面；

303，所述转发平面从消息队列提取流表项，并根据提取的流表项修改本地转发表项；

304，接收消息的转发节点向所述发送消息的转发控制器发送确认消息；

305，所述转发控制器接收到所述确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

按照上述步骤，转发控制器将生成的流表分多次组播到转发平面。其中，流表项是针对不同业务流生成的转发表项，流表是转发节点接收不同流表项组合得到一个完整流表。

同时，转发控制器120还对转发节点转发表的同步状态进行动态查询和确认：

转发控制器120定期向转发平面130的转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值，当流表项条目完整且流表HASH值与转发控制器计算生成的流表HASH值一致时，认为此转发节点的流表为最新流表；

转发节点向转发控制器120返回查询结果。

用户可决定流表转发为进行全局转发还是局部转发。本实施例中，用户可以根据上述查询结果确定局部转发的转发节点，即当转发节点的流表信息为最新流表信息时，组播转发流表项时跳过这些节点。

转发流表在准备控制转发器之间、转发控制器和数据平面之间均有完善的数据同步和校验方式，从而避免了由于转发表项不同步导致的业务不可用及网络震荡。

基于相同的发明构思，本公开还提供一种铁路数据网流量优化方法。如图2所述，所述方法包括：

201，基于多种铁路业务场景制定流量策略；

202，转发控制器通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至流量策略服务器；

203，转发控制器根据流量策略和网络数据信息计算转发流表；

204，转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面；

转发平面包含多个转发节点，转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

所述方法还包括205，根据采集到的网络数据信息和网络流量策略生成全网流量视图。

基于多种铁路业务场景制定流量策略包括：

1)指定业务场景的优先级，本实施例中，将铁路业务场景优先级分为6个等级，示例性的，将对于时延、抖动指标都很敏感的会议电话业务作为最高优先级5，将办公系统等实时交互要求一般的信息系统业务设置为优先级1，其他对网络传输各种参数要求都不严格的业务设置优先级为0。

2)指定业务场景对网络流量不同参数的阈值，所述参数包括带宽、时延、抖动、流量占比中的一种或多种。本实施例中，对于较高的会议电视业务，设置带宽最低阈值为能够满足会议电视正常进行的带宽，如4Mb/s，设置时延为50ms，设置抖动允许时间为10ms，设置流量占比为90％。

3)为业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件。如，铁路会议电视业务，选择时延、抖动优先策略。

本实施例中，基于多种铁路业务场景制定流量策略支持通过一下几种方式实现：

1)通过导入系统预定义的流量策略设置流量策略。本实施例中，预定义模板是以结构化的格式记录铁路系统各个业务流量优先级、流量参数门限值、优先策略的文本文件。通过将文件到如系统，系统解析文件中的参数来实现系统流量策略的设置或初始化。

2)用户自行定义流量策略。用户可以基于交互操作界面，新增铁路业务的优先策略、各个流量参数门限值等。

3)用户调整当前系统的部分或全部流量策略。用户可以基于交互操作界面，调整系统当前的铁路业务的优先策略、各个流量参数阈值等。

铁路数据网承载业务安全性要求较高，为保证系统安全可靠上述转发控制器采用双机热备份机制，并通过专用消息队列实现数据同步。采集的网络信息包括拓扑数据：互联链路信息、节点设备端口信息、路由协议信息，隧道配置数据：隧道标签、Qos标签，隧道流量数据：隧道传输流量值等。获取到的网络信息用于结合所述流量策略计算转发流表。转发流表的计算方式可参考本发明实施例中流表计算单元122的流表计算方式。

计算生成转发流表后，转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面，包括：

转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

通过专用消息队列将带有时间戳的流表项转发至转发平面；

转发平面从消息队列提取流表项，修改本地转发表项；

接收消息的转发节点向发送消息的转发控制器发送确认消息；

转发控制器接收到确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

按照上述步骤，转发控制器将生成的流表分多次组播到转发平面。其中，流表项是针对不同业务流生成的转发表项，流表是转发节点接收不同流表项组合得到一个完整流表。

转发控制器还按照预定周期对所述转发平面转发节点的流表状态进行动态查询：

转发控制器定期向转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值；

所述转发节点向所述转发控制器返回查询结果，查询结果用于决定流表转发为进行全局转发还是局部转发，当转发节点的流表信息为最新流表信息时，组播转发流表项时跳过这些节点。

本实施例中，转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道具体为：针对不同的铁路业务场景，分别建立一套点到点全连接隧道组，采用RSVP方式实现资源预留。为实现承载业务端到端的质量保障，在转发平面部署TE隧道，针对每一业务场景，采用点到点全连接方式进行配置，即转发平面有N台转发节点，则TE隧道配置数量为N*(N-1)条，从而实现所有业务从源端至目的端在逻辑上均有TE隧道直达，屏蔽底层网络拓扑的复杂性带来的计算压力。

本实施例中，根据采集到的网络数据信息和网络流量策略生成全网流量视图具体为：

收集转发平面的全网网络数据信息；对不同的所述业务场景设置权重，如对于简单拓扑场景，在流量视图计算时对于链路带宽、承载流量等参数赋予更大的权重；根据权重设置和网络信息计算全网流量视图，流量视图是转发平面隧道网络中各种业务流量使用情况综合体现；将各种业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看和调整所述铁路数据网流量。

本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。

Claims (22)

1.一种铁路数据网流量优化系统，包括：

流量策略服务器、转发控制器；所述流量策略服务器包括流量策略定制单元；所述转发控制器包括网络信息采集单元、流表计算单元、流表转发单元；

所述策略定制单元用于基于多种铁路业务场景制定流量策略；

所述网络信息采集单元用于通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至所述流量策略服务器；

所述流表计算单元用于根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；

所述流表转发单元用于通过南向接口转发流表到转发平面；

所述转发平面包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下操作中至少一种：

指定业务场景的优先级；

指定业务场景对网络流量不同参数的阈值，所述参数包括带宽、时延、抖动、流量占比中的一种或多种；

为业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下方式中的至少一种：

通过导入系统预定义的流量策略设置流量策略；

用户自行定义流量策略；

用户调整当前系统的部分或全部流量策略。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络数据信息包括拓扑数据、隧道配置数据、隧道流量数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转发控制器采用双机热备份机制，并通过专用消息队列实现数据同步。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通过南向接口转发流表到转发平面包括：

所述转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

通过专用消息队列将所述带有时间戳的流表项转发至所述转发平面；

所述转发平面从消息队列提取流表项，并根据提取的流表项修改本地转发表项；

接收消息的转发节点向所述发送消息的转发控制器发送确认消息；

所述转发控制器接收到所述确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通过南向接口转发流表到转发平面还包括：所述转发控制器对所述转发平面转发节点的流表状态进行动态查询，具体为：

所述转发控制器定期向转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值；

所述转发节点向所述转发控制器返回查询结果。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道具体为：针对不同的铁路业务场景，分别建立一套点到点全连接隧道组。

9.根据权利要求1或7所述的系统，其特征在于，所述网络隧道采用RSVP方式实现资源预留。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流量策略服务器还包括流量视图单元，所述流量视图单元用于根据所述转发平面的网络数据信息生成流量视图，具体为：

将所述业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看和调整所述铁路数据网流量；

用于生产流量视图的网络数据为全网网络数据；

所述流量视图为全网流量视图。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述生成流量视图是通过对不同的所述业务场景设置权重后再计算转发平面的流量视图。

12.一种铁路数据网流量优化方法，包括：

基于多种铁路业务场景制定流量策略；

转发控制器通过南向接口采集转发平面的网络数据信息，并通过北向接口上传至流量策略服务器；

转发控制器根据所述流量策略和所述网络数据信息计算转发流表；

转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面；

所述转发平面包含多个转发节点，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包含以下操作中至少一个：

指定业务场景的优先级；

指定业务场景对网络流量不同参数的阈值，所述参数包括带宽、时延、抖动、流量占比中的一种或多种；

为业务场景选择一个或多个所述参数作为网络流量控制需要优先满足的参数条件。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于多种铁路业务场景制定流量策略包括以下方式中的至少一种：

通过导入系统预定义的流量策略设置流量策略；

用户自行定义流量策略；

用户调整当前系统的部分或全部流量策略。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述网络数据信息包括拓扑数据、隧道配置数据、隧道流量数据。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述转发控制器采用双机热备份机制，并通过专用消息队列实现数据同步。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面包括：

所述转发控制器将待转发流表项添加时间戳标记；

通过专用消息队列将所述带有时间戳的流表项转发至所述转发平面；

所述转发平面从消息队列提取流表项，并根据提取的流表项修改本地转发表项；

接收消息的转发节点向所述发送消息的转发控制器发送确认消息；

所述转发控制器接收到所述确认消息后，删除已确认的流表项纪录的时间戳标记。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述转发控制器通过南向接口转发流表到转发平面还包括：所述转发控制器对所述转发平面转发节点的流表状态进行动态查询，具体为：

所述转发控制器定期向转发节点发送查询消息；

转发节点查询本地流表表项条目并校验流表HASH值；

所述转发节点向所述转发控制器返回查询结果。

19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述转发节点间基于所述流量策略建立网络隧道具体为：针对不同的铁路业务场景，分别建立一套点到点全连接隧道组。

20.根据权利要求12或19所述的方法，其特征在于，所述网络隧道采用RSVP方式实现资源预留。

21.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括根据所述转发平面的网络数据信息生成流量视图具体为：

将所述业务场景在所述转发平面的流量使用状况以用户可读的形式呈现，以便用户查看和调整所述铁路数据网流量；

用于生产流量视图的网络数据为全网网络数据；

所述流量视图为全网流量视图。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述生成流量视图是通过对不同的所述业务场景设置权重后，计算转发平面的流量视图。