CN113055291A - 一种数据包发送方法、路由器、数据包传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据包发送方法、路由器、数据包传输系统，其中，数据包发送方法应用于路由器，包括：接收数据包，根据数据包的流标签确定数据包的请求时延；确定从当前节点到数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延；根据各传输链路的链路时延和请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包。优选链路是综合考虑数据包的请求时延以及各传输链路的链路时延后确定的，因此，通过执行本发明发送数据包，既能够尽可能地满足数据包的时延要求，又不会对网络资源造成浪费，提高了网络资源的利用率。

Description

一种数据包发送方法、路由器、数据包传输系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种数据包发送方法、路由器、数据包传输系统。

背景技术

电力物联网是物联网在电力行业中的具体应用，是实现对人、设备、环境的识别、感知、交互、控制的网络系统。由于IPv6的快速普及以及电力网络基础设施的硬件成本不断降低，基于IPv6的电力物联网连接的设备数量也在快速增长，为各领域带来了更为广阔的物联网应用前景。由于现有网络上的传输业务存在多样性和不确定性，且网络资源有限，在有限的资源里即满足业务传输需求，又对网络资源有较高的利用率，是亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的难以满足业务传输需求，且网络资源利用率较低的缺陷，从而提供一种数据包发送方法、路由器、数据包传输系统。

本发明第一方面提供了一种数据包发送方法，应用于路由器，包括：接收数据包，根据所述数据包的流标签确定所述数据包的请求时延；确定从当前节点到所述数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延；根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，沿所述优选链路发送所述数据包。

可选地，在本发明提供的数据包发送方法中，数据包的流标签中包含所述数据包的类型、发送时间、请求时延，所述请求时延根据所述数据包类型确定。

可选地，在本发明提供的数据包发送方法中，根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，包括：若存在链路时延小于所述请求时延的传输链路，将链路时延小于请求时延，且链路时延与请求时延相差最小的传输链路确定为所述优选链路。

可选地，在本发明提供的数据包发送方法中，根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，包括：若不存在链路时延小于所述请求时延的传输链路，将链路时延最小的传输链路确定为所述优选链路。

可选地，在本发明提供的数据包发送方法中，获取各传输链路的链路时延，包括：分别获取各传输链路的传输时延，以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延，一条传输链路中至少包含一个可编程交换机；根据各传输链路的传输时延以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延的和确定各传输链路的链路时延。

本发明第二方面提供了一种路由器，包括：数据包接收模块，用于接收数据包，根据所述数据包的流标签确定所述数据包的请求时延；网络状态测量模块，用于确定当前节点到所述数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延；数据包发送模块，用于根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，沿所述优选链路发送所述数据包。

本发明第三方面提供了一种数据包传输系统，包括发送端、路由器，所述发送端用于发送数据包，所述数据包的数据包头包括流标签，所述流标签中包含数据包的请求时延；所述路由器用于执行如本发明第一方面提供的数据包发送方法。

可选地，在本发明提供的数据包传输系统中，还包括至少一个可编程交换机，所述可编程交换机包括拥塞检测避免模块，所述拥塞检测避免模块用于检测所述可编程交换机的处理时延。

本发明第四方面提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，从而执行如本发明第一方面提供的数据包发送方法。

本发明第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明第一方面提供的数据包发送方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的数据包发送方法、路由器、数据包传输系统，路由器在接收到数据包后，根据流标签确定数据包的请求时延，然后根据从当前节点到目标节点的各传输链路的链路时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包，优选链路是综合考虑数据包的请求时延以及各传输链路的链路时延后确定的，因此，通过执行本发明确定的发送数据包，既能够尽可能地满足数据包的时延要求，又不会对网络资源造成浪费，提高了网络资源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中数据包发送方法的一个具体示例的流程图；

图2本发明实施例中数据包的包头示意图；

图3本发明实施例中数据包传输系统的示意图；

图4本发明实施例中数据包的流标签示意图；

图5本发明实施例中用于检测和避免拥塞分层结构示意图；

图6为本发明实施例中可编程交换机的示意图；

图7为发包频率为0.2时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延对比图；

图8为发包频率为0.4时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延对比图；

图9为发包频率为0.6时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延对比图；

图10为以不同频率发送数据包时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的丢包率，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的丢包率对比图；

图11为本发明实施例中提供的路由器的一个具体示例的原理框图；

图12为本发明实施例中提供的计算机设备的一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种数据包发送方法，应用于路由器，如图1所示，该方法包括：

步骤S11：接收数据包，根据数据包的流标签确定数据包的请求时延。

在一可选实施例中，接收的数据包为IPv6数据包，IPv6数据包的包头结构如图2所示，其中包括由20个字段组成的流标签(Flow Lable)。其中，流标签中包括数据包的请求时延，通过对数据包的流标签的解析即可得到数据包的请求时延。

步骤S12：确定从当前节点到数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延。

在一可选实施例中，如图2所示，数据包的包头中包括由128个字段组成的原地址和由128个字段组成的目标地址，在接收到数据包后，可以对数据包的包头进行解析，确定数据包的目标地址，然后根据目标地址确定目标节点。

在一可选实施例中，如图3所示，存在多条可以将数据包从当前节点发送到目标节点的传输链路，由于通过不同的传输链路传输数据包时，途径的路由器、路由器数量有所不同，因此，不同的传输链路的链路时延有所不同，为了选择适合数据包的传输链路，需要分别获取各传输链路的链路时延，然后基于链路时延和数据包的请求时延确定适合发送数据包的传输链路。

在一可选实施例中，可以采用带内网络遥测技术，通过路径中间交换节点对数据包依次插入元数据的方式完成各传输链路的链路时延的采集。

步骤S13：根据各传输链路的链路时延和请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包。

由于路由器通常不会获取流标签中的信息，因此，为了使得路由器能够执行本发明实施例，在一具体实施例中，可以在路由器中嵌入采用P4语言编辑的能够使路由器执行步骤S11-步骤S13的指令，通过采用P4语言编辑的指令控制路由器执行步骤S11-步骤S13。

本发明实施例提供的数据包发送方法，在接收到数据包后，根据流标签确定数据包的请求时延，然后根据从当前节点到目标节点的各传输链路的链路时延及数据包的请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包，优选链路是综合考虑数据包的请求时延以及各传输链路的链路时延后确定的，因此，通过执行本发明实施例提供的方法发送数据包，既能够尽可能地满足数据包的时延要求，又不会对网络资源造成浪费，提高了网络资源的利用率。

在一可选实施例中，如图4所示，在流标签中，除请求时延外还包括数据包的类型、发送时间，其中，数据包的请求时延是根据数据包的类型确定的，发送时间用于记录发送端发出数据包时的时间。

在如图4所示的实施例中，数据包的类型用4个字段表示，数据包的发送时间用8个字段表示，数据包的请求时延用8个字段表示。

在一可选实施例中，数据包的类型包括实时传输数据、非实时传输数据、控制指令数据、有限延迟数据等，不同的类型对应有不同的请求时延，示例性地，可以将实时传输数据的请求时延确定为10ms、非实时传输数据的请求时延确定为10ms等，发送端在发送数据包时，先确定数据包的类型，然后根据数据包的类型确定与该类型相对应的请求时延，根据数据包的类型、发送时间、请求时延形成数据包的流标签。

在一可选实施例中，上述步骤S13中确定数据包的优选链路的方法可以为：先判断是否存在链路时延小于请求时延的传输链路，若存在链路时延小于请求时延的传输链路，则将链路时延小于请求时延的传输链路中，链路时延与请求时延相差最小的传输链路确定为最优链路。从链路时延小于请求时延的传输链路中，选择链路时延最大的传输链路作为发送数据包的优选链路，既可以满足数据包的时延要求，又不会造成网络资源的浪费，提高了网络资源的利用率。

若不存在链路时延小于请求时延的传输链路，则将链路时延最小的传输链路确定为优选链路。当所有的传输链路的链路时延都无法满足数据包的时延要求时，将链路时延最小的传输链路确定为优选链路，可以最大程度上满足数据包的时延要求。

在一可选实施例中，上述步骤S12中,获取各传输链路的链路时延具体包括：

首先，分别获取各传输链路的传输时延，以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延，一条传输链路中至少包含一个可编程交换机。

在一可选实施例中，各传输链路的传输时延是指传输链路上各个可编程交换机之间的传输时延和，具体地，可以根据上一可编程交换机发送数据包时的时间戳以及当前可编程交换机接收到数据包时的时间戳确定上一可编程交换机到当前可编程交换机之间的传输时延，然后将传输链路上的可编程交换机之间的传输时延相加得到传输时延。可编程交换机的处理时延是指从可编程交换机接收到数据包，到发出数据包之间的时延。

然后，根据各传输链路的传输时延以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延的和确定各传输链路的链路时延。

在一具体实施例中，P4语言提供了在分组处理过程中直接从数据平面收集和发送重要分组元数据(处理时间戳、队列深度等)的可能性。为了利用这种收集数据包元数据的独特能力，如图5所示，本发明实施例中采用了分层结构来检测和避免拥塞，其中，分层结构包括路由器层和可编程交换机层，其中，路由器层包括标准路由模块(Standard RoutingModule)和网络管理和监控模块(Network Manager and Monitoring Module)，可编程交换机层包括拥塞检查和避免模块(Local Congestion Detection and Avoidance Module)，拥塞检查和避免模块用于监控处理和队列延迟，具体地，拥塞检查和避免模块如图6所示。

如图7-图9所示为发包频率分别为0.2、0.4、0.6时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时的时延的对比，图中所述的策略是指本发明实施例提供的方法。如图7-图9所示，横坐标为时间，纵坐标为时延，在53秒之前，通过两种方法发送数据包时，时延的差距较小，但是，在53秒之后，不使用本发明实施例提供的方法发送数据包时，时延仍然很高，而使用本发明实施例提供的方法发送数据包时，时延显著下降，由此可见，采用本发明实施例提供的方法发送数据包可减少数据包的发送时延。

如图10所示为发包频率分别为0.2、0.4、0.6时，采用本发明实施例提供的方法发送数据包时数据包的丢包率，以及不采用本发明实施例提供的方法发送数据包时数据包的丢包率的对比，图中所述的策略是指本发明实施例提供的方法。如图10所示，纵坐标代表包丢失率。在相同的分组传输频率的情况下，使用本发明实施例提供的方法发送的数据包可以有效降低分组丢失率。

本发明实施例还提供了一种路由器，如图11所示，包括：

数据包接收模块21，用于接收数据包，根据数据包的流标签确定数据包的请求时延，详细内容参见上述实施例中对步骤S21的描述。

网络状态测量模块22，用于确定当前节点到数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延，详细内容参见上述实施例中对步骤S22的描述。

数据包发送模块23，用于根据各传输链路的链路时延和请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包，详细内容参见上述实施例中对步骤S23的描述。

本发明实施例提供的路由器，在接收到数据包后，根据流标签确定数据包的请求时延，然后根据从当前节点到目标节点的各传输链路的链路时延及数据包的请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包，优选链路是综合考虑数据包的请求时延以及各传输链路的链路时延后确定的，因此，通过本发明实施例提供的路由器发送数据包，既能够尽可能地满足数据包的时延要求，又不会对网络资源造成浪费，提高了网络资源的利用率。

本发明实施例还提供了一种数据包传输系统，如图3所示，包括发送端、路由器，

发送端用于发送数据包，数据包的数据包头包括流标签，流标签中包含数据包的请求时延，详细内容参见上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。

路由器用于上述方法实施例中提供的数据包发送方法，详细内容参见上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供的数据包传输系统，路由器在接收到数据包后，根据流标签确定数据包的请求时延，然后根据从当前节点到目标节点的各传输链路的链路时延及数据包的请求时延确定数据包的优选链路，沿优选链路发送数据包，优选链路是综合考虑数据包的请求时延以及各传输链路的链路时延后确定的，因此，通过本发明实施例提供的数据包传输系统发送数据包，既能够尽可能地满足数据包的时延要求，又不会对网络资源造成浪费，提高了网络资源的利用率。

在一可选实施例中，本发明实施例提供的数据包传输系统还包括至少一个可编程交换机，如图6所示，可编程交换机包括拥塞检测避免模块，拥塞检测避免模块用于检测可编程交换机的处理时延，详细内容参见上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供了一种计算机设备，如图12所示，该计算机设备主要包括一个或多个处理器31以及存储器32，图12中以一个处理器31为例。

该计算机设备还可以包括：输入装置33和输出装置34。

处理器31、存储器32、输入装置33和输出装置34可以通过总线或者其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。

处理器31可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器31还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。存储器32可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据路由器，或，数据包传输系统的使用所创建的数据等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器32可选包括相对于处理器31远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至路由器，或，数据包传输系统。输入装置33可接收用户输入的计算请求(或其他数字或字符信息)，以及产生与路由器，或，数据包传输系统有关的键信号输入。输出装置34可包括显示屏等显示设备，用以输出计算结果。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的数据包发送方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种数据包发送方法，其特征在于，应用于路由器，包括：

接收数据包，根据所述数据包的流标签确定所述数据包的请求时延；

确定从当前节点到所述数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延；

根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，沿所述优选链路发送所述数据包。

2.根据权利要求1所述的数据包发送方法，其特征在于，

所述数据包的流标签中包含所述数据包的类型、发送时间、请求时延，所述请求时延根据所述数据包类型确定。

3.根据权利要求1所述的数据包发送方法，其特征在于，根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，包括：

若存在链路时延小于所述请求时延的传输链路，将链路时延小于请求时延，且链路时延与请求时延相差最小的传输链路确定为所述优选链路。

4.根据权利要求1或3所述的数据包发送方法，其特征在于，根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，包括：

若不存在链路时延小于所述请求时延的传输链路，将链路时延最小的传输链路确定为所述优选链路。

5.根据权利要求1所述的数据包发送方法，其特征在于，获取各传输链路的链路时延，包括：

分别获取各传输链路的传输时延，以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延，一条传输链路中至少包含一个可编程交换机；

根据各传输链路的传输时延以及所述各传输链路中的可编程交换机的处理时延的和确定各传输链路的链路时延。

6.一种路由器，其特征在于，包括：

数据包接收模块，用于接收数据包，根据所述数据包的流标签确定所述数据包的请求时延；

网络状态测量模块，用于确定当前节点到所述数据包的目标节点的至少一条传输链路，获取各传输链路的链路时延；

数据包发送模块，用于根据所述各传输链路的链路时延和所述请求时延确定所述数据包的优选链路，沿所述优选链路发送所述数据包。

7.一种数据包传输系统，其特征在于，包括发送端、路由器，

所述发送端用于发送数据包，所述数据包的数据包头包括流标签，所述流标签中包含数据包的请求时延；

所述路由器用于执行如权利要求1-5中任一项所述的数据包发送方法。

8.根据权利要求7所述的数据包传输系统，其特征在于，还包括至少一个可编程交换机，所述可编程交换机包括拥塞检测避免模块，

所述拥塞检测避免模块用于检测所述可编程交换机的处理时延。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，从而执行如权利要求1-5中任一项所述的数据包发送方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1-5中任一项所述的数据包发送方法。

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