CN110233765B

CN110233765B - 一种低时延网络切片方法和设备

Info

Publication number: CN110233765B
Application number: CN201910546050.2A
Authority: CN
Inventors: 何梓菁; 何耀武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-23
Filing date: 2019-06-23
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2039-06-23
Also published as: CN110233765A

Abstract

本公开提出了一种低时延网络切片方法和设备。选择具有低时延属性的网元节点，为所述节点配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由所述低时延属性的节点构成的切片网络；获取与所述低时延节点相连接的所有链路传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪；为所述低时延节点使能分段路由SR功能，并配置Node‑SID；所述低时延节点根据收敛后的以时延为度量的拓扑数据库，基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表LFIB。本发明在无需人工干预或SDN控制器的配合下，能够自动实现对低时延业务的网络切片隔离，并能实现最低时延路径的选择。

Description

一种低时延网络切片方法和设备

技术领域

本公开涉及数据通信网络技术领域，尤其涉及一种低时延网络切片方法和设备。

背景技术

在当今信息高度发达的时代，人们对信息获取的时效性越来越高。股票及期货交易市场毫秒级的领先优势能够争取更多的盈利，最低限度降低损失；在银行或其他金融领域，同样存在交易的紧迫性要求，对网络传输低时延的极限追求成为这些企业在竞争中保持优势地位的必要保证。超低时延高可靠通信（uRLLC）已成为5G时代的重要应用场景，以增强现实/虚拟现实（AR/VR）、自动驾驶、远程控制等为代表的低时延应用将充分体现5G网络的巨大优越性，同时也对5G的低时延承载提出了更高的要求。

分段路由（Segment Routing）网络在路径选择方面表现出极大的灵活性，结合SDN技术，可真正实现网络的可编程能力，进而达到网络负载均衡、流量工程的目的。通过SDN控制器或手工方式在头端节点为时延敏感性业务的报文头部添加标签栈，以指定一条低时延的SR-TE路径。图1所示，SDN控制器为PE1-PE2的业务流选择一条低时延的SR-TE路径，通过SDN控制器向头端节点PE1下发标签列表{100,200,500,600} ，PE1把发送到PE2的业务流的报文头部添加该标签列表（标签栈），带该标签栈的报文沿着指定路径逐跳进行标签转发，最终到达PE2。由于这种低时延路径的选择需要SDN控制器的配合，或者需要人工的参与，因此也带来网络的复杂性和操作维护的麻烦。怎样在无需人工干预、并且不增加网络复杂性的情况下，由网络自动实现低时延路径的选择，是网络需要解决的问题。

发明内容

本公开要解决的技术问题是在无需人工干预或SDN控制器的配合下，能够自动实现对低时延业务的网络切片隔离，并能实现最低时延路径的选择。

根据本公开一方面，提出一种低时延网络切片方法，包括：

选择具有低时延属性的网元节点，为所述节点配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由所述低时延属性的节点构成的切片网络；获取与所述低时延节点相连接的所有链路传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪；为所述低时延节点使能分段路由SR功能，并配置Node-SID；所述低时延节点根据收敛后的以时延为度量的拓扑数据库，基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表LFIB；在所述低时延切片网络中，入口节点对发送的低时延业务报文根据报文的目的地址找到出口节点，并在所述低时延业务报文头部添加所述出口节点的Node-SID标签，依据所述LFIB转发到下一跳。

进一步地，所述能力协商扩展TLV携带所述低时延属性值。

进一步地，所述流量工程扩展TLV携带所述链路传输时延参数。

进一步地，所述低时延切片网络中的每个所述网元节点以自身作为根节点，运行基于时延的最短路径算法得到下一跳。

根据本公开的另一方面，还提出一种具有低时延属性的设备，包括：为所述设备配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由所述低时延属性的设备构成的切片网络；获取与所述设备相连接的所有链路的传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪；为所述低时延设备使能分段路由SR功能，并配置Node-SID，使得所述设备的Node-SID信息向全网泛洪；所述低时延设备根据收敛后的以时延为度量的拓扑数据库，基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表LFIB。

进一步地，所述低时延属性的设备的入口设备对发送的低时延业务报文根据报文的目的地址找到出口设备，并在所述低时延业务报文头部添加所述出口设备的Node-SID标签，依据所述LFIB转发到下一跳。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开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公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为现有技术中由SDN控制器指定一条SR-TE低时延路径示意图；

图2为本公开的能力协商扩展TLV格式示意图；

图3为本公开的流量工程扩展TLV格式示意图；

图4为本公开的低时延网络切片方法的工作流程图；

图5为本公开的低时延网络切片的一个实施例示意图；

图6为本公开的一个实施例中入口节点PE1为出口节点PE2自动生成2条等价路径的LFIB示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开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公开的范围。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，决不作为对本公开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，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。

为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。

在大规模复杂IP网络中，选择具有低时延属性的网元节点，为这些节点配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由这些低时延属性的节点构成的切片网络。获取与低时延节点相连接的所有链路传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV（如OSPF、ISIS）向全网泛洪。当低时延切片网络收敛后，每个低时延节点都会自动生成全网统一的以时延为度量的拓扑数据库。同时，为每个低时延节点使能分段路由SR功能，配置Node-SID并向全网通告，节点依据基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表（LFIB）。

本公开为节点配置低时延属性的能力协商扩展TLV格式规定如图2所示。该能力协商扩展TLV包含：1字节的类型字段，用于定义节点具有低时延属性；1字节的长度字段，用于标识值字段的长度；2字节的值字段，用于携带低时延属性值。

本公开还对流量工程TLV进行了扩展，流量工程扩展TLV格式规定如图3所示。该流量工程扩展TLV包含：1字节的类型字段，用于定义度量（Metric）类型为链路传输时延；1字节的长度字段，用于标识值字段的长度；4字节的值字段，用于携带单向链路传输时延值，单位为十分之一微秒。

本公开的低时延网络切片方法的工作流程图如图4所示。

在步骤401中，选择具有低时延属性的网元节点，为这些节点配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由低时延属性的节点构成的切片网络。

在步骤402中，获取与低时延节点相连接的所有链路传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪。

在步骤403中，低时延节点使能分段路由SR功能，并配置Node-SID，使得低时延节点的Node-SID信息向全网泛洪。

在步骤404中，自动生成低时延切片网络的拓扑数据库，切片网络中的每个节点以自身作为根节点，运行基于时延的最短路径算法得到LFIB。

在步骤405中，低时延切片网络入口节点对发送的低时延业务报文根据目的地址找到出口节点，并在报文头部添加出口节点的Node-SID标签，该标签报文依据LFIB转发到下一跳。

图5为本公开的低时延网络切片的一个实施例示意图，选择并配置PE1、PE2、P1、P2、P3、P4节点为具有低时延属性的节点，获取与这些节点相连接的所有链路的传输时延参数，如PE1至P1、P3间、PE2至P2、P4间链路的传输时延参数都为100微秒，P1至P2间、P3至P4间链路传输时延参数为300微秒，P1至P3间、P2至P4间链路传输时延为1000微秒。

这些配置为低时延属性的节点发出的携带低时延属性的能力协商扩展TLV报文向全网泛洪。同时，这些低时延属性节点把获取到的所有与邻居节点相连链路的单向传输时延参数通过IGP协议的流量工程扩展TLV（如OSPF、ISIS）向全网泛洪，如PE1把与邻居P1、P3相连链路的单向传输时延参数100向全网泛洪，P1把与邻居PE1相连的链路的单向传输时延参数100、把与邻居P2相连的链路的单向传输时延参数300、把与邻居P3相连的链路的单向传输时延参数1000向全网泛洪。尽管P1也会把与P节点相连链路的单向传输时延参数向全网泛洪，由于P节点不支持低时延属性，在生成的切片网络拓扑中不包括P节点，因此P1与P之间的链路在低时延切片网络中不可见。切片网络中其他节点相连链路的单向传输时延泛洪工作依此类推。当低时延切片网络收敛后，每个低时延节点都会自动生成图5所示的全网统一的以传输时延为度量的拓扑数据库。

在SR网络中，为低时延属性节点PE2配置Node-SID:600，该SID向全网通告，低时延切片网络中的所有节点依据基于时延的最短路径算法自动生成到目的节点PE2的标签转发表（LFIB）。在图5中，入口节点PE1为出口节点PE2自动生成2条等价路径的LFIB，如图6所示。

当入口节点PE1向出口节点PE2发送低时延业务报文时，PE1为该报文的头部添加标签栈{600}，该携带标签栈的报文依据LFIB匹配下一跳P1和P3，于是PE1发送的低时延业务报文在下一跳P1和P3之间进行负载分担。节点P2和P4同样对携带标签栈{600}的报文依据LFIB进行标签交换操作，该标签报文沿着最低时延路径最终送到出口节点PE2。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，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。

可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本公开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，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种低时延网络切片方法，其特征在于，包括：

选择组成低时延网络切片的网元节点，为所述节点配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由所述低时延属性的节点构成的切片网络；

获取与所述低时延节点相连接的所有链路传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪；

为所述低时延节点使能分段路由SR功能，并配置Node-SID；

所述低时延节点根据收敛后的以时延为度量的拓扑数据库，基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表LFIB；

在所述低时延切片网络中，入口节点对发送的低时延业务报文根据报文的目的地址找到出口节点，并在所述低时延业务报文头部添加所述出口节点的Node-SID标签，依据所述LFIB转发到下一跳。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能力协商扩展TLV携带所述低时延属性值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流量工程扩展TLV携带所述链路传输时延参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低时延切片网络中的每个所述网元节点以自身作为根节点，运行基于时延的最短路径算法得到下一跳。

5.一种组成低时延网络切片的设备，其特征在于，包括：

为所述设备配置低时延属性，并通过能力协商扩展TLV报文向全网泛洪，自动生成由所述低时延属性的设备构成的切片网络；

获取与所述设备相连接的所有链路的传输时延参数，并通过IGP协议的流量工程扩展TLV向全网泛洪；

为所述低时延设备使能分段路由SR功能，并配置Node-SID，使得所述设备的Node-SID信息向全网泛洪；

所述低时延设备根据收敛后的以时延为度量的拓扑数据库，基于时延的最短路径算法自动生成标签转发表LFIB。

6.根据权利要求5所述的设备，还包括：

入口设备对发送的低时延业务报文根据报文的目的地址找到出口设备，并在所述低时延业务报文头部添加所述出口设备的Node-SID标签，依据所述LFIB转发到下一跳。