CN109547358B - 一种时间敏感网络切片的构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时间敏感网络切片的构造方法。本发明步骤如下：1.控制器收到时间敏感流的请求，根据流报文中的服务类型字段区别各时间敏感业务流的类型，查询该流所需服务质量；2.计算从源节点到目的节点的传输路径；3.根据时间敏感流集的服务质量需求对流进行分类，计算每一类时间敏感流集的流量矩阵，再根据流的时间敏感度优先级对流量矩阵进行排序；4.控制器检查步骤2所得的每一条传输路径，并采用离差标准化法对各参数进行归一化；5.计算步骤2每一条传输路径的权值；6.选择权值最大的一条路径；7.完成构建时间敏感网络切片。本发明按照时间敏感度对流进行分类保证了传输效率，提高了整个网络的资源利用率。

Description

一种时间敏感网络切片的构造方法

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种时间敏感网络切片的构造流程。

背景技术

传统IP网络提供的是尽力而为的单一服务模式，未对流的业务类型作出明确的区分，流和流之间平等的分配带宽，早期网络中以传输数据为主的非实时流并未受到此服务模式的影响。随着IP网络应用越来越多，网络不仅需要保证带宽还需要严格的限制时延、丢包率等，因此传统的服务方式不能保证IP网络的发展需求。

传统电路交换网络中容易造成某条流独自占用资源的现象，使得网络资源利用率低下。IP网络中不同QOS需求的业务流共享网络资源，导致时间敏感业务流的带宽被其他非敏感业务流抢占，增大了时间敏感流的时延，因此，要保障工业互联网中不同业务流的实时传输需求，不仅要考虑网络流量负载均衡的问题还要尽量把不同时延需求的业务流分离。

在实时传输机制中可以针对不同时间敏感度的流采取不同的调度方法，以满足它们的QOS需求，最大化网络中的吞吐量。对于时间敏感度的不同，将流分为两类：对时间比较敏感的流(称为时间敏感流)和非时间敏感流(尽力而为传输)。时间敏感流类中包含多条不同时间敏感度的流，即时间敏感流类中每条流都有自己的QOS需求，从而提高整体网络资源的利用率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种时间敏感网络切片的构造流程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包含如下步骤：

步骤(1)控制器收到时间敏感流的请求时，根据流报文中的服务类型字段区别各时间敏感业务流的类型，查询获取该流所需的服务质量，该服务质量由包括带宽、丢包率、时延和链路利用率的参数表示；

步骤(2)通过最大流最小割方法计算从源节点到目的节点的传输路径；

步骤(3)一组服务质量相同的时间敏感流构成一个时间敏感流集，一个时间敏感流集对应一个流量矩阵，根据时间敏感流集的服务质量需求对流进行分类，计算每一类时间敏感流集的流量矩阵，每一类时间敏感流集包含一个或多个时间敏感流集，再根据流的时间敏感度优先级对流量矩阵进行排序，每个流量矩阵中的元素对应一个流；

步骤(4)控制器检查步骤(2)所得的每一条传输路径，获取带宽、时延、丢包率、链路利用率参数，并采用离差标准化的方法对各参数进行归一化；

步骤(5)控制器分别计算步骤(2)每一条传输路径的权值，具体步骤如下：

5-1根据步骤(1)中所述时间敏感业务流的类型，确定各服务质量需求级别参数α，β，χ，δ，并与步骤(4)中所得的归一化后的带宽U(X')、丢包率D(X')、时延L(X')、链路利用率R(X')对应相乘，得到乘积m、n、x、y，其中m＝α*U(X')，n＝β*D(X')，x＝χ*L(X')，y＝δ*R(X')；

5-2用链路利用率与参数所得乘积减去其他三个所得乘积，差值即为权值，权值p＝y-m-n-x；

步骤(6)控制器选择权值最大的一条路径，记为最大路径，然后进行如下步骤：

6-1判断该最大路径是否符合约束条件：

约束条件1：路径的带宽利用率小于最大上限；

约束条件2：带宽小于最小可用带宽；

如果满足同时满足约束条件1和2，则进入步骤6-2，如果不满足条件，则进入步骤6-3；

6-2记录每条流的路由并更新配置节点信息，依次处理完所有的流量矩阵；

6-3返回步骤(4)，直到选择出符合条件的最大路径；

步骤(7)完成构建时间敏感网络切片；所述时间敏感网络切片即一个虚拟网络，包括传输路径和交换节点的优先级配置。

本发明有益效果如下：

本发明一方面，按照时间敏感度对流进行分类保证了传输效率，另一方面，提高了整个网络的资源利用率。本发明可以针对不同时间敏感度的流采取不同的调度方法，以满足它们的QOS需求，最大化网络中的吞吐量。对于时间敏感度的不同，将流分为两类：对时间比较敏感的流(称为时间敏感流)和非时间敏感流(尽力而为传输)。时间敏感流类中包含多条不同时间敏感度的流，即时间敏感流类中每条流都有自己的QOS需求，在进行调度前，先为为每个流类构建一个网络片，以实现资源的预留。

附图说明

图1时间敏感网络切片构造流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的一种时间敏感网络切片的构造流程，包括以下步骤：

步骤(1)控制器收到时间敏感流(TS)的请求时，根据流报文中的服务类型字段区别各时间敏感业务流的类型，查询获取该流所需的服务质量，该服务质量由包括带宽、丢包率、时延和链路利用率的参数表示；

步骤(2)根据TS的最大吞吐量计算从源节点到目的节点的传输路径；

步骤(3)一组服务质量相同的TS构成一个时间敏感流集，每一个时间敏感流集都对应一个流量矩阵，根据时间敏感流集的服务质量需求对流进行分类，计算每类时间敏感流集的流量矩阵，再根据流的时间敏感度优先级对流量矩阵进行排序，每个流量矩阵中的元素对应一个流；

步骤(4)控制器检查步骤(2)所得的每一条路径，获取带宽、时延、丢包率、链路利用率参数，并采用离差标准化的方法对各参数进行归一化；

步骤(5)控制器分别计算每一条备选路径的权值，具体步骤如下：

5-1根据业务类型，确定各服务质量需求级别参数，并与对应的归一化后的数据相乘，得到乘积m，n，x，y；

5-2用链路利用率与参数所得乘积减去其他三个所得乘积，差值即为权值，权值p＝y-m-n-x；

步骤(6)控制器选择权值最大的一条路径，后续包含如下步骤：

6-1判断该路径是否符合约束条件：路径的带宽利用率要小于最大上限，带宽要小于最小可用带宽；如果满足条件，则进入步骤6-2，如果不满足条件，则进入步骤6-3；

6-2记录每条流的路由并更新配置节点信息，依次处理完所有的流量矩阵；

6-3重复步骤(4)往下，直到选择出符合条件的最大路径；

步骤(7)完成构建时间敏感网络切片；所述时间敏感网络切片即一个虚拟网络，包括传输路径和交换节点的优先级配置。

实施例

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图进一步说明本发明的技术方案，给出一种本发明的具体实施方式。

要保障工业互联网中不同业务流的实时传输需求，不仅要考虑网络流量负载均衡的问题还要尽量把不同时延需求的业务流分离，针对此问题，提出一种基于SDN的流量实时传输机制。该机制中可以针对不同时间敏感度的流采取不同的调度方法，以满足它们的QOS需求，最大化网络中的吞吐量。对于时间敏感度的不同，将流分为两类：对时间比较敏感的流(称为时间敏感流)和非时间敏感流(尽力而为传输)。时间敏感流类中包含多条不同时间敏感度的流，即时间敏感流类中每条流都有自己的QOS需求，在进行调度前，先为为每个流类构建一个网络片，以实现资源的预留。

基于上述分析，本发明的业务配置方法可实现如下，如图1所示：

首先，控制器收到时间敏感流的请求时，根据流报文中的服务类型字段区别各时间敏感业务流的类型，查询获取该流所需的服务质量，该服务质量由包括带宽、丢包率、时延和链路利用率的参数表示；再根据时间敏感流的最大吞吐量计算从源节点到目的节点的传输路径。一组服务质量相同的时间敏感流构成一个时间敏感流集，每一个时间敏感流集都对应一个流量矩阵，根据时间敏感流集的服务质量需求对流进行分类，计算每类时间敏感流集的流量矩阵，再根据流的时间敏感度优先级对流量矩阵进行排序，每个流量矩阵中的元素对应一个流。

控制器检查前面所得的每一条路径，获取带宽、时延、丢包率、链路利用率参数，并采用离差标准化的方法对各参数进行归一化，控制器分别计算每一条备选路径的权值，再根据业务类型，确定各服务质量需求级别参数，并与对应的归一化后的数据相乘，接着用链路利用率与参数所得乘积减去其他三个所得乘积，差值即为权值，选择权值最大的一条路径，并判断该路径是否符合约束条件，约束条件为：路径的带宽利用率要小于最大上限，带宽要小于最小可用带宽，如果满足条件，则记录每条流的路由并更新配置节点信息，依次处理完所有的流量矩阵；如果不满足条件，则检查每一条路径，直至完成矩阵中所有流的处理，最后构建时间敏感网络切片，时间敏感网络切片包括传输路径、转发队列长度和交换节点的优先级配置。

Claims (1)

1.一种时间敏感网络切片的构造方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤(1)控制器收到时间敏感流的请求时，根据流报文中的服务类型字段区别各时间敏感业务流的类型，查询获取该流所需的服务质量，该服务质量由包括带宽、丢包率、时延和链路利用率的参数表示；

步骤(2)通过最大流最小割方法计算从源节点到目的节点的传输路径；

步骤(3)一组服务质量相同的时间敏感流构成一个时间敏感流集，一个时间敏感流集对应一个流量矩阵，根据时间敏感流集的服务质量需求对流进行分类，计算每一类时间敏感流集的流量矩阵，每一类时间敏感流集包含一个或多个时间敏感流集，再根据流的时间敏感度优先级对流量矩阵进行排序，每个流量矩阵中的元素对应一个流；

步骤(4)控制器检查步骤(2)所得的每一条传输路径，获取带宽、时延、丢包率、链路利用率参数，并采用离差标准化的方法对各参数进行归一化；

步骤(5)控制器分别计算步骤(2)每一条传输路径的权值，具体步骤如下：

5-1根据步骤(1)中所述时间敏感业务流的类型，确定各服务质量需求级别参数α，β，χ，δ，并与步骤(4)中所得的归一化后的带宽U(X')、丢包率D(X')、时延L(X')、链路利用率R(X')对应相乘，得到乘积m、n、x、y，其中m＝α*U(X')，n＝β*D(X')，x＝χ*L(X')，y＝δ*R(X')；

5-2用链路利用率与参数所得乘积减去其他三个所得乘积，差值即为权值，权值p＝y-m-n-x；

步骤(6)控制器选择权值最大的一条路径，记为最大路径，然后进行如下步骤：

6-1判断该最大路径是否符合约束条件：

约束条件1：路径的带宽利用率小于最大上限；

约束条件2：带宽小于最小可用带宽；

如果同时满足约束条件1和2，则进入步骤6-2，如果不同时满足条件1和2，则进入步骤6-3；

6-2记录每条流的路由并更新配置节点信息，依次处理完所有的流量矩阵；

6-3返回步骤(4)，直到选择出符合条件的最大路径；

步骤(7)完成构建时间敏感网络切片；所述时间敏感网络切片即一个虚拟网络，包括传输路径和交换节点的优先级配置。

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