CN112653766A

CN112653766A - 一种智能业务感知方法

Info

Publication number: CN112653766A
Application number: CN202011557336.XA
Authority: CN
Inventors: 邱帆; 徐姝瑶; 张凤军; 郑鹏; 黄海洋; 高荣亮; 吴斌; 黄柏华
Original assignee: CETC 34 Research Institute
Current assignee: CETC 34 Research Institute
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: CN112653766B

Abstract

本发明公开一种智能业务感知方法，基于SPTN设备的管理接口和业务系统管理接口之间的管理信息交互，实现接入业务内各种业务流及带宽需求的自动识别。SPTN设备智能感知业务系统的业务，基于业务感知结果，规划业务服务质量参数、设置业务服务等级；将业务流映射到不同的逻辑管道，实现业务隔离；根据全网络通信链路状态，实现业务的管道化承载、业务监视、业务调度处理。

Description

一种智能业务感知方法

技术领域

本发明涉及业务感知技术领域，具体涉及一种智能业务感知方法。

背景技术

业务感知技术是网络提供差异化服务的必要条件。接入网是传送用户信息的第一个环节，将业务感知技术应用到接入网中，将业务感知点推到网络边缘，能够最大限度地提高业务感知度，并为后续传送网络环节提供更准确的业务分类，为提供端到端的服务质量(QOS)奠定良好的基础。

业务感知技术是将网络中不同的业务流进行区分的技术，业务动态感知是实施服务质量策略和安全策略的基础。业务感知含有三方面的概念：感知对象、感知方式以及感知结果。感知对象可以是数据包或业务流；感知方式可以是协议解析，也可以是通过分析流量特征，或两者结合；感知结果是业务感知产生的结果，一般为网络对业务的分类需求。

业务感知技术包括对业务的分类技术、业务特征提取技术，分别对应于业务感知技术感知主体的确定，以及感知的具体手段。业务感知技术的基本过程如下：IP网络边缘设备根据业务流的特征、流标记以及流统计、阈值触发特定业务的感知。由于新业务不断涌现，故需要IP网络边缘节点具备强大的智能处理能力和业务灵活性。业务感知可以由边缘节点独立完成，也可以与业务管理系统配合，这样更容易实现整体的策略部署。

然而，现有的业务感知技术主要通过单一的方法进行业务感知，例如通过解析IP包的服务条款(TOS)字段来确定IP包承载的业务类型，或者通过业务的端口号进行业务感知，无法实现精细化的业务感知功能，为SPTN网络提供实现业务的管道化承载、通信资源虚拟化调度的业务基础。

发明内容

本发明所要解决的是现有的业务感知无法实现精细化的业务感知功能的问题，提供一种智能业务感知方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种智能业务感知方法，包括步骤如下：

步骤1、终端设备之间通过HELLO报文实现终端发现，并建立终端设备之间的邻居关系；

步骤2、发送终端设备通过业务感知协议将业务需求通告给发送SPTN设备，发送SPTN设备通过接口协议将该业务需求转发给发送SPTN设备的设备控制模块，设备控制模块进进行智能业务感知后，完成终端设备业务通道需求；即：

步骤2.1、发送SPTN设备通过HELLO报文感知发送终端设备上线；

步骤2.2、发送终端设备与发送SPTN之间通过业务感知协议的链路状态报文LSP、整体序列报文CSNP和部分序列报文PSNP互相交换拓扑连接关系以及业务需求；

步骤2.3、发送SPTN设备的设备控制模块就通过发送SPTN设备获取到发送终端设备上线事件，并且感知发送终端设备与发送SPTN设备之间的网络连接关系；当需要创建业务连接的时候，发送终端设备通过业务宣告报文SCRP向发送SPTN设备宣告其业务连接需求，发送SPTN设备将该需求通告给设备控制模块，设备控制模块做出连接创建动作；

步骤3、由上层网管或控制器人为规划出发送终端设备和接收终端设备之间的业务承载路径，并将用户业务需求解释为SPTN设备对应的访问控制列表及服务质量规则，并下发到接收终端设备所对应的接收SPTN设备中，接收SPTN设备按照访问控制列表及服务质量规则为业务数据分配之前已建立的业务承载路径，以实现发送终端设备和接收终端设备端到端的业务传输。

上述步骤2.2中，在发送终端设备与发送SPTN设备进行业务感知协议帧交互的过程中，业务感知协议DU根据业务需求包含了多种不同的TLV，根据这些不同的TLV来向控制器汇报本设备跟邻居设备的链路信息。

上述步骤3中，当业务系统不支持与SPTN设备进行管理信息交互的场景时，通过静态配置业务系统指定业务流标识、保障等级和对应带宽保障参数，上层网管或控制器根据业务的服务质量要求创建端到端的管道，并将业务流映射到对应管道，实现端到端的管道调度机带宽保障处理，未做配置的业务流由设备指定缺省优先级，并且不做流量监管。

上述步骤3中，发送终端设备和接收终端设备之间的业务承载路径包括工作路径和保护路径。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、本发明基于SPTN设备的管理接口和业务系统管理接口之间的管理信息交互，实现接入业务内各种业务流及带宽需求的自动识别。

2、SPTN设备能够智能感知业务系统的业务，基于业务感知结果，规划业务服务质量参数、设置业务服务等级；将业务流映射到不同的逻辑管道，实现业务隔离；根据全网络通信链路状态，实现业务的管道化承载、业务监视、业务调度处理。

3、基于业务的管道化承载需求，本发明提出了转发面和控制面软件实现方案，根据用户需求，定制实现业务与管道的映射和业务内消息类型与子管道的映射，实现不同业务和业务内容不同数据流的软隔离，实现业务和业务内不同数据的管道化承载。

附图说明

图1是终端发现示意图。

图2是业务感知转发面软件实现方案示意图，(a)为上行处理，(b)下行处理。

图3是业感感知控制面软件实现方案示意图。

图4是业务智能感知上层逻辑实现示意图。

具体实施方式

本发明的技术出发点是基于SPTN设备的管理接口和业务系统管理接口之间的管理信息交互，实现接入业务内各种业务流及带宽需求的自动识别。SPTN设备能够智能感知业务系统的业务，基于业务感知结果，规划业务服务质量参数、设置业务服务等级；将业务流映射到不同的逻辑管道，实现业务隔离；根据全网络通信链路状态，实现业务的管道化承载、业务监视、业务调度处理。整个业务感知实现的流程如下：设备端口通过开启业务感知协议功能实现终端发现，建立邻居关系(如图1终端发现示意图)；然后进一步业务感知协议DU交互，转发面软件得到拓扑连接关系以及业务需求，并将该需求通过设备控制模块(如图2业务感知转发面软件实现方案示意图)；设备控制模块根据上层逻辑意图以及相关策略、规则(如图4业务智能感知上层逻辑实现示意图)，调用本地管理平面的接口将相关配置下发到转发平面上(如图3业感知控制面软件实现方案示意图)。

本发明所提出的一种智能业务感知方法即基于软件定义分组传送网技术(SPTN)的业务感知方法，包括步骤如下：

步骤一：终端发现及建立通信关系。

当前终端设备端口默认开启了业务感知协议功能，当端口Up后，马上发送一个HELLO报文尝试和直连设备建立邻居。当前终端设备周期性地向邻居节点(其他终端设备)发送LLDP报文，默认HELLO报文的发送周期时间为1秒。一旦邻居关系建立成功后，HELLO数据包将担当keepalive保活功能。

参见图1，以两台终端设备R1、R2在广播链路上建立邻居关系为例，建立通信关系的具体过程如下：

1)R1组播发送HELLO报文，此报文中无邻居标识；

2)R2收到此报文后，将自己和R1的邻居状态标识为Initial，然后R2再组播向R1回复HELLO报文，此报文中标识R1为R2的邻居；

3)R1收到R2的HELLO报文后，将自己与R2的邻居状态标识为Up，然后再组播向R2发送一个标识R2为R1邻居的HELLO报文；

4)R2收到此报文后，将自己与R1的邻居状态标识为Up。

这样，两台终端设备成功建立了邻居关系。

步骤二：智能业务感知。

终端发现过程结束后方可进一步通过业务感知协议DU交互，当前发送终端设备通过业务感知协议将业务需求通告给当前发送SPTN设备。通过业务感知协议，当前发送终端设备将自身业务需求通告给当前发送SPTN设备，当前发送SPTN设备通过原有接口协议将该业务需求转发给当前发送SPTN设备的设备控制模块，当前发送SPTN设备设备控制模块进而分析和完成终端设备业务通道需求。

这里列出感知协议报文的格式定义，业务感知协议的帧格式如下表1：

表1

帧中每个部分的含义如下：

DA(6字节)：这里原来是指业务感知协议帧的目的地址，它是一个组播地址，其值为01-80-C2-00-00-50。

SA(6字节)：指本端消息发送终端设备的MAC地址值。

业务感知协议Ethertype：帧类型，判断是否业务感知协议帧的依据，它的值是：0x2526。

Data+pad(2字节)：业务感知协议Data Unit，业务感知协议数据单元，它是业务感知协议信息交换的主体。业务感知协议报文首部(一共4字节)如下表2：

Hdr Len

Version

Type

Resv

表2

字段解析：Hdr Len：业务感知协议头部长度。Version：目前为1。Type：为1代表Hello，为2代表CSNP，为3代表LSP，为4代表PSNP。Resv：保留字段。

FCS：帧校验位。

在业务感知协议帧交互的过程中，业务感知协议DU根据要求包含了很多种不同的TLV(可变编码格式)，根据这些不同的TLV来向控制器汇报本设备跟邻居设备的链路信息。

业务感知协议DU包含TLV如下表3：

TLV Type	TLV name
		1(HELLO)	邻居发现HELLO报文
2(CSNP)	整体序列报文(Complete Sequence Number Packets)
		3(LSP)	链路状态报文(Link State Packet)
4(PSNP)	部分序列报文(Partial Sequence Number Packets)
		5(SCRP)	业务宣告报文(Service Connection Request Packets)

表3

SPTN设备与终端设备通过业务感知协议DU交互进行智能业务感知处理过程如下：

步骤2.1：发送SPTN设备通过HELLO报文感知发送终端设备上线。

HELLO报文，用来确定相邻的其他设备是否运行业务感知协议，以建立邻居关系。邻居关系建立后才能交换LSP(链路状态报文)报文，达到数据库同步。HELLO报文结构如下表4：

表4

字段解析：System ID(4字节)：本设备MAC。PDU length(4字节)：报文长度。Holdtime(4字节)：超时时间。Adjacency Three-Way State(4字节)：表示邻居状态，Down-3，Up-2，Init-1。Priority(可变长度)：优先级，选举DIS时使用，优先级范围0-127。TLVs：包含邻居标识等类型，其中邻居标识类型TLV如表5：

……

表5

字段解析：Type(4字节)：类型为3，表示邻居标识类型。Length(6字节)：TLV报文长度。Neighbor System ID(6字节)：邻居MAC地址。

步骤2.2：发送终端设备与发送SPTN之间通过业务感知协议的LSP(链路状态报文)、CSNP(整体序列报文)、PSNP(部分序列报文)互相交换拓扑连接关系以及业务需求。

1)LSP报文用于描述链路状态，每个LSP报文都有一个自己的序列号，越大的表明越新。LSP报文结构如下表6：

表6

字段解析：PDU length(4字节)：报文长度(包括TLVs)。Remain lifetime(8字节)：生存时间，从1200秒递减到0。LSP ID(4字节)：MAC(6字节)+Circuit ID(1字节)+分片号(1字节)，DIS的Circuit ID非0。Sequence number(4字节)：LSP序列号，初始序列号为1，更新时递增。checksum(可变长度)：校验和。TLVs：包含链路状态、网元信息、控制器选举、无线信道设备、无线信道设备邻居等类型。

2)CSNP报文用于在“泛洪”时数据库同步，描述数据库的所有LSP。CSNP报文结构如下表7：

……

表7

字段解析：PDU length(8字节)：报文长度。Source ID(8字节)：发送设备的MAC地址。Start LSP ID(8字节)：LSP ID开始值。End LSP ID(8字节)：LSP ID结束值，和StartLSP ID一起定义了LSP ID的范围。LSP摘要信息通过(LSP ID，Sequence number，Remainlifetime，Checksum)四元组来表示。LSP ID(8字节)：MAC+标识号+分片号。Sequencenumber(4字节)：LSP序列号，初始序列号为1，更新时递增。Remain lifetime(2字节)：生存时间，从1200秒递减到0。Checksum(2字节)：校验和。

3)PSNP报文用来请求最新的LSP报文。当设备从邻居收到CSNP报文时，注意到某些LSP本地数据库中没有自己的或者自己比较旧，设备发送PSNP请求新的LSP。PSNP报文格式如下表8：

……

表8

字段解析：PDU length(8字节)：报文长度。Source ID(8字节)：发送设备的MAC地址。LSP ID(8字节)：MAC+标识号+分片号。Sequence number(4字节)：LSP序列号，初始序列号为1，更新时递增。Remain lifetime(2字节)：生存时间，从1200秒递减到0。Checksum(2字节)：校验和。

步骤2.3：智能感知业务处理完后，发送SPTN设备的设备控制模块就可通过SPTN获取到终端上线事件，并且感知发送终端设备与发送SPTN设备的网络连接关系。当需要创建业务连接的时候，业务终端通过SCRP(业务宣告报文)报文向发送SPTN设备宣告其业务连接需求，发送SPTN设备将该需求通告给其设备控制模块，设备控制模块做出连接创建动作。

SCR报文用来宣告其业务连接需求报文。当设备从邻居收到SCR报文时，将该SCR报文解析后将连接需求通告给上层控制平面。SCRP(业务宣告报文)报文格式如下表9：

……

表9

字段解析：PDU length(8字节)：报文长度。Source ID(8字节)：发送设备的MAC地址。Bandwidth(8字节)：业务带宽需求，2字节。Cos(8字节)：业务保障等级需求，2字节。Pad(8字节)：预留。Destination ID(8字节)：目标设备MAC地址，如果报文携带多个Destination ID，表明为点到多点业务。

转发面软件实现方案如图2所示。根据用户需求，定制实现业务与管道的映射和业务内消息类型与子管道的映射，实现不同业务和业务内容不同数据流的软隔离，实现业务和业务内不同数据的管道化承载。进入管道的业务：上行解析业务报文；下行封装业务报文，然后信道侧发出，实现管道化承载。离开管道的业务：上行解封装管道报文，下行将原始业务报文从业务侧发出，剥离管道。对用户提供CLI(命令行接口)和GRPC(远程过程调用)交互接口，管道化承载的配置按照典型组网应用进行设计，同时默认部分参数自动生成，能有效减少用户学习及配置的工作量。用户配置包括业务类型配置、用户接口属性配置、伪线属性配置和隧道属性配置。

步骤三：上层控制面实现业务下发。

由上层网管或控制器人为规划出各节点之间的业务承载路径(工作路径+保护路径)，包含LSP(标签交换路径)、TUNNEL(隧道)、和PW(伪线)，由网络规划人员确定视频、音频、控制数据、网络管理等业务类型的特征码(如TOS、DSCP、MAC、PORT、IP等)以及需要的保障等级、带宽控制等用户业务需求，上层网管/控制器将用户业务需求解释为SPTN设备对应的ACL(访问控制列表)及QOS(服务质量)规则，并下发到各节点接收SPTN设备中。接收SPTN设备按照ACL及QOS规则为业务数据分配之前已建立的业务承载路径，以实现端到端的业务传输。

SPTN设备支持业务管道化承载，为业务的整形、拥塞避免、隔离、调度与保护等功能实现提供强有力的支撑。业务管道化承载提供的功能如下：支持话音业务系统、视频业务系统、IP监控系统和控制数据的管道化承载，管道之间绝对隔离，位于不同管道的业务，相互之间互不影响。

要实现对业务智能感知就需要知道业务特征码和其它相关信息，根据这些特征码进行业务识别，本发明集合了一些目前确定视频、音频、指挥控制、网络管理、ZK数据等业务类型的特征码(如TOS、DSCP、MAC、PORT、IP等)以及带宽控制等业务需求的一些方式。业务特征码和其它相关信息获取有两种实现方式：基于管理通道实现和基于约定规则(静态配置规则)实现。对基于约定规则实现的方式，不需要业务系统和SPTN设备之间进行额外的信息交互，只需通过静态配置业务系统指定业务流标识、保障等级、及对应带宽保障等参数，控制器根据业务的服务质量要求创建端到端的管道，然后将业务流映射到对应管道，实现端到端的管道调度机带宽保障处理。对基于管理通道实现，需要业务系统和SPTN设备交互信息时，使用私有消息，通过业务接入层设备与区域骨干通信网络的通信设备之间，实现业务智能感知处理。

当业务系统不支持与SPTN设备进行管理信息交互的场景时，可通过静态配置业务系统指定业务流标识、保障等级、及对应带宽保障等参数，控制器根据业务的服务质量要求创建端到端的管道，然后将业务流映射到对应管道，实现端到端的管道调度机带宽保障处理，未做配置的业务流由设备指定缺省优先级，并且不做流量监管。

上层的控制面及管理平面软件功能实现的逻辑步骤如下：(1)控制平面通过私有协议与业务系统交互感知信息实现业务流的识别。(2)控制器控制平面根据业务服务质量要求规划转发路径，并将规划配置下发到各个相关设备。(3)接收配置下发的设备控制平面接收到配置后，调用本地管理平面的接口将相关配置下发到转发平面上(如业务分类规则、保障等级与带宽控制参数等)。

控制面软件实现方案如图3所示。CLI(命令行接口)、数据库等模块：实现MPLS业务的配置、查询和管理命令，CLI命令的具体格式按照行业的统一格式实现。对MPLS业务配置进行检查，并保存用户下发的数据。在协议与应用处理模块内，MPLS子模块用于实现MPLS相关特性。结合转发平面处理流水，根据MPLS业务特性与功能要求，在MPLS子模块里包含有VPWS模块、UNI模块、PW模块、LSP模块、NNI模块、动态协议模块、下一跳模块、L2vpn模块和L3vpn模块等，用于实现端到端仿真业务。适配模块将业务逻辑下发到转发面，指导转发面进行业务配置。在转发面通过交换芯片实现业务的管道化承载与软隔离。

具体实现上，上层业务实例的创建需要用到下层模块的信息，每个模块的实例的创建有依赖关系，理论上要求只有下层实例创建成功之后，才能创建对应的上层实例。为了保证软件的可靠性，在实现上当有下发时序不一样的时候，缺省的依赖值使用默认值，当可以获取正确值的时候再更新即可。

(1)L2VPN/L3VPN模块：用于创建和管理VPN业务，保存所有VPN的相关属性，如VPN索引，业务类型等。对于每一个业务会创建对应的一个VPN实例。根据图上所示，可根据模块间的关联逐级找到MPLS业务对应内容信息；

(2)PW模块管理管理所有伪线实例，每个伪线实例包含的参数有伪线出标签、入标签、是否启用控制字、绑定的隧道索引、绑定的UNI索引等信息；

(3)UNI模块：管理所有的AC接口信息，指示接入的端口号、接入模式是端口模式还是端口+VLAN的模式；

(4)LSP模块：管理所有的隧道信息，包括隧道是入向标签和出向标签，绑定的NNI模块信息等；

(5)NNI模块：即业务的网络侧端口管理模块，包括网络侧端口的IP信息，下一跳内容和VLAN等信息；

(6)下一跳模块：下一跳模块对应流水中下一跳的相关处理操作，用于指示出向流程报文的封装内容。与PW模块和LSP模块相互交互。

本发明使用的SPTN设备能够智能感知业务系统的业务，规划业务服务质量参数、业务服务等级，并根据全网络通信链路态势，实现业务的管道化承载、通信资源虚拟化调度。SPTN设备支持视频、音频、控制数据、网络管理等不同业务系统接入。业务感知方法实现了业务的管道化承载、通信资源虚拟化调度。根据业务管道化承载需求，本发明运用了SPTN设备，该设备支持业务管道化承载，为业务的整形、拥塞避免、隔离、调度与保护等功能实现提供强有力的支撑。业务管道化承载提供的功能如下：支持话音业务系统、视频业务系统、IP监控系统和指控系统的管道化承载，管道之间绝对隔离，位于不同管道的业务，相互之间互不影响。

需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims

1.一种智能业务感知方法，其特征是，包括步骤如下：

步骤2.1、发送SPTN设备通过HELLO报文感知发送终端设备上线；

2.根据权利要求1所述的一种智能业务感知方法，其特征是，步骤2.2中，在发送终端设备与发送SPTN设备进行业务感知协议帧交互的过程中，业务感知协议DU根据业务需求包含了多种不同的TLV，根据这些不同的TLV来向控制器汇报本设备跟邻居设备的链路信息。

3.根据权利要求1所述的一种智能业务感知方法，其特征是，步骤3中，当业务系统不支持与SPTN设备进行管理信息交互的场景时，通过静态配置业务系统指定业务流标识、保障等级和对应带宽保障参数，上层网管或控制器根据业务的服务质量要求创建端到端的管道，并将业务流映射到对应管道，实现端到端的管道调度机带宽保障处理，未做配置的业务流由设备指定缺省优先级，并且不做流量监管。

4.根据权利要求1所述的一种智能业务感知方法，其特征是，步骤3中，发送终端设备和接收终端设备之间的业务承载路径包括工作路径和保护路径。