CN115297493A - 一种SRv6网络切片配置管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种SRv6网络切片配置管理方法及系统，涉及通信领域，包括：S1.切片控制器下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息；S2.源节点通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发；S3.中间节点转发业务报文并提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口信息生成切片信息，上报给切片控制器；S4.切片控制器存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应中间节点的切片配置。本发明无需人工操作实现切片的自动部署，提高管理和维护效率。

Description

一种SRv6网络切片配置管理方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体来讲涉及一种SRv6网络切片配置管理方法及系统。

背景技术

随着5G技术的高速发展，5G网络已被广泛应用于各行各业，然而在5G网络中各种垂直行业不同类型的业务会存在千差万别的服务要求，在带宽、时延、可靠性、安全性和移动性等方面都存在极大的差异，部分行业对于网络传输时延、抖动、安全等方面的要求十分苛刻，无法容忍业务被其他业务影响，为了应对不断涌现的差异化业务需求，网络切片技术应运而生，成为5G的关键技术之一。

SRv6网络切片技术，是针对SRv6网络在同一张物理网络上切分出多张包含特定网络功能，由定制网络拓扑和网络资源组成的逻辑网络，用于满足不同网络切片租户的业务功能需求，让不同网络切片业务独享逻辑网络的带宽，从而实现业务间的安全隔离，保证服务质量，满足差异化业务需求。基于Slice ID的SRv6网络切片技术引入全局唯一的SliceID用来标识网络切片，每个Slice ID对应一个网络切片，Slice ID可以标识切片内转发资源接口，原理上是对网络侧物理出接口的总带宽进行逻辑上的软切分，切成一个个小颗粒度的逻辑子接口，然后给每一个切片子接口分配一个Slice ID和相应的带宽值。在控制平面，基于Slice ID计算SRv6业务路径，用于业务承载，在数据平面，各转发节点根据业务报文SRv6 HBH Header中携带的Slice ID匹配切片资源接口转发业务。

采用基于Slice ID的SRv6网络切片技术方案，需要为业务路径上所有节点的网络侧出口配置相同的Slice ID和切片带宽值，而现有的实现方式是通过人工手动逐节点下发切片配置，并且需要预先清楚完整的业务路径，所以如果有很多业务流需要实现切片功能，那么采用人工操作的方法非常不便，且管理和维护效率很低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种SRv6网络切片配置管理方法及系统，无需人工操作实现切片的自动部署，提高管理和维护效率。

为达到以上目的，一方面，采取一种SRv6网络切片配置管理方法，包括步骤：

S1.切片控制器下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息；

S2.源节点通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发；

S3.中间节点转发所述业务报文；并且提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口信息生成切片信息，上报给切片控制器；

S4.切片控制器存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置。

优选的，所述S2中，源节点基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，确定此条切片业务对应的切片子接口；

所述切片标识扩展头为SRv6 HBH，源节点将该条切片业务的Slice ID和切片带宽值封装到SRv6 HBH中，再将SRv6 HBH封装到业务报文中。

优选的，所述S4包括：

若对应的中间节点从未下发过任何切片配置，控制器将获取的切片配置数据下发到该网络节点设备。

优选的，所述S4包括：

若对应的中间节点有下发过切片配置，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息；

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同，但切片带宽值不同，将切片带宽值与源节点配置的切片带宽值相比较，如果一致则下发更新切片配置到该网络节点设备，更新切片带宽值；如果不一致，则产生告警信息；

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同且切片带宽值相同，刷新配置总表中此条目的当前存储时间，不做其他处理。

优选的，所述S4包括：

若对应的中间节点有下发过切片配置，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息；

如果两者Slice ID不同，物理出接口相同，则检查该物理出接口的切片资源是否超限，如果没有超限，则下发新的切片配置到该网络节点设备，如果有超限，则产生告警信息。

优选的，所述S4包括：如果控制器发现配置数据总表中某个条目当前的存储时间超过默认老化时间，则下发删除切片配置到对应的中间节点。

优选的，所述切片控制器和所有网络节点之间实现1588时钟同步，所述S3中，中间节点周期性将切片信息上报给切片控制器，所述切片信息以报文形式上报，并携带1588时戳数据。

另一方面，提供一种SRv6网络切片配置管理系统，包括切片控制器和多个网络节点设备，网络节点设备作为源节点或中间节点；切片控制器和所有网络节点设备之间建立双向通信通道；

切片控制器，用于下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息；还用于存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置；

源节点，通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发；

中间节点，用于转发所述业务报文；还用于提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息，上报给切片控制器。

优选的，所述切片控制器包括：

接收存储模块，用于将接收的切片信息按条目存储，生成配置数据总表；

控制处理模块，用于为切片业务分配唯一的Slice ID；还用于从接收存储模块中获取网络节点设备ID、Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息，并根据配置数据总表进行分析；

配置模块，根据控制处理模块的分析结果，管理对应的中间节点的切片配置，包括下发切片配置、更新切片配置、删除切片配置、或产生告警。

优选的，所述网络节点设备包括配置接收模块、切片处理模块和上报模块；

配置接收模块用于，在网络节点设备作为源节点时，源节点基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，用于确定对应的切片子接口；

切片处理模块用于，在网络节点设备作为源节点时，生成切片标识扩展头，封装切片业务对应的Slice ID和切片带宽值，并将切片标识扩展头封装到业务报文中，从对应切片子接口转发；在网络节点设备作为中间节点时，用于识别切片标识扩展头，保持切片标识扩展头不变转发业务报文；还用于提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息；

上报模块，用于在网络节点设备作为中间节点时，将所述切片信息上报到切片控制器。

优选的，所述网络节点设备还作为宿节点，此时切片处理模块用于识别切片标识扩展头，并进行解封装，将业务报文恢复为原始报文业务并转发。

优选的，所述切片控制器还包括显示模块，用于查看指定切片业务的网络拓扑及当前切片资源的分配情况。

优选的，所述切片控制器和各网络节点设备之间建立双向通信通道，切片控制器通过节点设备ID感知不同的网络节点设备，并在全网部署1588时钟同步；

所述中间节点周期上报切片信息给切片控制器，并携带1588时戳数据。

上述技术方案中的一个具有如下有益效果：

所有网络节点的切片配置均由切片控制器统一管理，配置人员只需要通过切片控制器对源节点下发切片配置即可，切片业务经过源节点从切片子接口转发出去时，封装切片标识扩展头，携带此切片业务对应的切片配置数据，中间结点只需要识别到切片标识扩展头，上报切片信息给切片控制器即可，切片控制器分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置，无需人工操作实现切片的自动部署，提高管理和维护效率。

控制器存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，在配置数据总表中进行检索和冲突检查，从而生成处理结果，即下发切片配置、更新切片配置、删除切片配置或产生告警，实现切片配置的进一步自动管理。

附图说明

图1为本发明实施例SRv6网络切片配置管理方法流程图；

图2本发明实施例SRv6网络切片报文封装格式示意图；

图3为本发明实施例SRv6网络切片配置管理系统示意图；

图4为本发明实施例中切片控制器的内部模块示意图；

图5为本发明实施例中网络节点设备中功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，提供一种SRv6网络切片配置管理方法的实施例，包括如下步骤：

S1.切片控制器下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息。

S2.源节点通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发。

S3.中间节点转发所述业务报文；并且提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口信息生成切片信息，上报给切片控制器。

S4.切片控制器存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置。

上述步骤S1中，切片控制器可以提供用户操作接口，接收用户输入源节点的网络节点设备ID、切片带宽值Bandwidth和物理出接口信息，控制器为此条切片业务分配全网唯一的Slice ID，Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息作为切片配置数据，被下发到源节点。

上述步骤S2中，当源节点收到切片控制器下发的切片配置数据后，源节点基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，切片转发表项用于确定此条切片业务对应的切片子接口。当有网络切片需求的切片业务经过源节点时，源节点生成切片标识扩展头，将此条切片业务对应的Slice ID和切片带宽值封装到切片标识扩展头中，再将切片标识扩展头封装到业务报文中，然后根据Slice ID查找到对应的切片子接口将业务报文转发出去。

优选的，切片标识扩展头为SRv6 HBH(Hop-by-Hop Options Header，逐跳选项扩展报文头)，由源节点按照图2的格式生成，其中Option Type＝10即为切片标识。

上述步骤S3中，当带有切片标识扩展头的切片业务经过网络的中间结点时，中间节点识别到切片业务报文中的切片标识，保持切片业务报文中的切片标识扩展头不变并转发出去。还提取切片标识扩展头中的Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口信息生成切片信息，上报给切片控制器。

优选的，在全网中部署1588，切片控制器和所有网络节点之间实现1588时钟同步，中间节点周期性将切片信息上报给切片控制器，切片信息以报文形式上报(即切片信息报文)，并携带1588时戳数据。中间节点除了实时上报切片信息，还可以周期性上报切片信息，避免控制器接收重复的数据，中间节点可以实现数据的重复过滤，减少控制器接收的数据量，提高配置管理的智能性。

上述步骤S4中，切片控制器收到各网络节点上报的切片信息，并按条目存储，生成配置数据总表。然后在配置数据总表中进行分析，包括检索和冲突检查，从而生成处理结果，管理对应的中间节点的切片配置，包括下发切片配置、更新切片配置、删除切片配置、或产生告警。

基于上述步骤S4，提供不同处理结果的实施例。

若切片控制器在配置数据总表中检索后，发现对应的中间节点从未下发过任何切片配置，那么控制器将获取的切片配置数据下发到作为该中间节点的网络节点设备。

若切片控制器在配置数据总表中检索后，对应的中间节点有下发过切片配置，那么进一步执行冲突检查，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息，比较过程如下：

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同，但切片带宽值不同，将切片带宽值与源节点配置的切片带宽值相比较，如果一致则下发更新切片配置到该网络节点设备，更新切片带宽值；如果不一致，说明可能是网络上的非法报文或攻击报文，此时应产生告警信息。用户需要对特定业务的切片带宽进行调整时，人为通过控制器对源节点进行更新操作，自动更新。

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同且切片带宽值相同，刷新配置总表中此条目的当前存储时间，不做其他处理。

如果两者Slice ID不同，物理出接口相同，则检查该物理出接口的切片资源是否超限，如果没有超限，则下发新的切片配置到该中间节点的网络节点设备，如果有超限，则产生告警信息。

如果控制器发现配置数据总表中某个条目当前的存储时间超过默认老化时间，则下发删除切片配置到该中间节点的网络节点设备。

当带有切片标识扩展头的切片业务经过宿节点时，宿节点识别到切片标识，将切片标识扩展头解封装，将业务报文恢复为原始报文业务并转发出去。

如图3所示，提供一种SRv6网络切片配置管理系统，可以用来实现上述管理方法。管理系统包括切片控制器和多个网络节点设备，系统初始化之后，切片控制器与全网所有网络节点设备之间正常建立双向通信通道，配置通道(图3中实线箭头)和Telemetry上报通道(图3中虚线箭头)，切片控制器通过网络节点设备ID来感知不同的网络节点设备，还可以在全网系统中部署1588时间同步，同步各网络节点设备间的1588时间，业务流正常打通。网络节点设备可以作为源节点、中间节点，还可以作为宿节点。

管理系统中，切片控制器提供用户操作接口，图3中Data表示用户数据，接收用户输入的源节点的网络节点设备ID、切片带宽值以及物理出接口信息，切片控制器用于下发切片配置数据(图3中用C表示)到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息。切片控制器还用于存储之前收到的切片信息并生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置。

源节点通过切片标识扩展头(图3中用H表示)，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发；

中间节点用于转发业务报文；还用于提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息(图3中用D表示)，以报文的方式上报给切片控制器。

如图4所示，提供一个切片控制器的内部模块实施例。切片控制器包括接收存储模块、控制处理模块和配置模块。

接收存储模块，用于从切片信息报文中提取出切片信息并按条目存储，生成配置数据总表。

控制处理模块，通过用户操作接口接收切片配置数据，用于为切片业务分配唯一的Slice ID，并通知配置模块将此条切片业务的切片配置数据下发到源节点(如a→b→c)；还用于从接收存储模块中获取网络节点设备ID、Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息，并根据配置数据总表进行分析(包括检索和冲突检查)，还可以获取1588时间戳数据(如d→e→b→c)。

配置模块，根据控制处理模块的分析结果，管理对应的中间节点的切片配置，包括下发切片配置、更新切片配置、删除切片配置、或产生告警。

进一步的，切片控制器还可以包括显示模块，用于查看指定切片业务的网络拓扑及当前切片资源的分配情况，实现系统的可视化。

本实施例中，如果控制处理模块在配置数据总表中检索后，发现对应的中间节点从未下发过任何切片配置，那么将获取的切片配置数据通知配置模块下发到作为该中间节点的网络节点设备。

若控制处理模块在配置数据总表中检索后，发现对应的中间节点有下发过切片配置，那么进一步执行冲突检查，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息，比较过程如下：

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同，但切片带宽值不同，将切片带宽值与源节点配置的切片带宽值相比较，如果一致，则通知配置模块下发更新切片配置到该网络节点设备，更新切片带宽值；如果不一致，说明可能是网络上的非法报文或攻击报文，此时应产生告警信息。用户需要对特定业务的切片带宽进行调整时，人为通过控制器对源节点进行更新操作，自动更新。

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同且切片带宽值相同，刷新配置总表中此条目的当前存储时间，不做其他处理。

如果两者Slice ID不同，物理出接口相同，则检查该物理出接口的切片资源是否超限，如果没有超限，通知配置模块下发新的切片配置到该中间节点的网络节点设备，如果有超限，则产生告警信息。

如果控制器发现配置数据总表中某个条目当前的存储时间超过默认老化时间，则通知配置模块下发删除切片配置到该中间节点的网络节点设备。

如图5所示，提供一个网络节点设备中功能模块的实施例，网络节点设备包括配置接收模块、切片处理模块和上报模块。

配置接收模块在网络节点设备作为源节点时，用于基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，切片转发表项用于确定切片业务对应的切片子接口来转发业务报文(如g→h)。

切片处理模块在网络节点设备作为源节点时，用于生成切片标识扩展头，例如SRv6 HBH，将切片业务对应的Slice ID和切片带宽值封装到切片标识扩展头中，然后根据Slice ID查找到对应的子接口将业务报文转发出去(如g→h)。切片处理模块在网络节点设备作为中间节点时，用于识别切片业务报文中的切片标识扩展头，保持切片标识扩展头不变转发出去(如图中k→l→m→n)；还用于提取Slice ID和切片带宽值，以及网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息，发给上报模块。上报模块，用于在网络节点设备作为中间节点时，将所述切片信息上报到切片控制器(如图中k→l→i→j)。

当网络节点设备作为宿节点，此时切片处理模块用于识别切片标识扩展头，并进行解封装，将业务报文恢复为原始报文业务并转发出去。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，包括步骤：

S1.切片控制器下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括SliceID、切片带宽值和物理出接口信息；

S2.源节点通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据Slice ID对应的切片子接口转发；

S3.中间节点转发所述业务报文；并且提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口信息生成切片信息，上报给切片控制器；

S4.切片控制器存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置。

2.如权利要求1所述的SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述S2中，源节点基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，确定此条切片业务对应的切片子接口；

所述切片标识扩展头为SRv6 HBH，源节点将该条切片业务的Slice ID和切片带宽值封装到SRv6 HBH中，再将SRv6 HBH封装到业务报文中。

3.如权利要求1所述的SR v6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述S4包括：

若对应的中间节点从未下发过任何切片配置，控制器将获取的切片配置数据下发到该网络节点设备。

4.如权利要求1所述的SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述S4包括：

若对应的中间节点有下发过切片配置，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息；

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同，但切片带宽值不同，将切片带宽值与源节点配置的切片带宽值相比较，如果一致则下发更新切片配置到该网络节点设备，更新切片带宽值；如果不一致，则产生告警信息；

如果两者Slice ID相同，物理出接口相同且切片带宽值相同，刷新配置总表中此条目的当前存储时间，不做其他处理。

5.如权利要求1所述的SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述S4包括：

若对应的中间节点有下发过切片配置，比较新获取的切片信息和下发过的切片信息；

如果两者Slice ID不同，物理出接口相同，则检查该物理出接口的切片资源是否超限，如果没有超限，则下发新的切片配置到该网络节点设备，如果有超限，则产生告警信息。

6.如权利要求1所述的SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述S4包括：如果控制器发现配置数据总表中某个条目当前的存储时间超过默认老化时间，则下发删除切片配置到对应的中间节点。

7.如权利要求1所述的SRv6网络切片配置管理方法，其特征在于，所述切片控制器和所有网络节点之间实现1588时钟同步，所述S3中，中间节点周期性将切片信息上报给切片控制器，所述切片信息以报文形式上报，并携带1588时戳数据。

8.一种SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，包括切片控制器和多个网络节点设备，网络节点设备作为源节点或中间节点；切片控制器和所有网络节点设备之间建立双向通信通道；

切片控制器，用于下发切片配置数据到源节点，切片配置数据包括Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息；还用于存储之前收到的切片信息生成配置数据总表，基于配置数据总表分析当前收到的切片信息，管理对应的中间节点的切片配置；

源节点，通过切片标识扩展头，将Slice ID和切片带宽值封装到业务报文中，根据SliceID对应的切片子接口转发；

中间节点，用于转发所述业务报文；还用于提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息，上报给切片控制器。

9.如权利要求8所述的SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，所述切片控制器包括：

接收存储模块，用于将接收的切片信息按条目存储，生成配置数据总表；

控制处理模块，用于为切片业务分配唯一的Slice ID；还用于从接收存储模块中获取网络节点设备ID、Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息，并根据配置数据总表进行分析；

配置模块，根据控制处理模块的分析结果，管理对应的中间节点的切片配置，包括下发切片配置、更新切片配置、删除切片配置、或产生告警。

10.如权利要求8所述的SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，所述网络节点设备包括配置接收模块、切片处理模块和上报模块；

配置接收模块用于，在网络节点设备作为源节点时，源节点基于Slice ID、切片带宽值和物理出接口信息生成对应的切片转发表项，用于确定对应的切片子接口；

切片处理模块用于，在网络节点设备作为源节点时，生成切片标识扩展头，封装切片业务对应的Slice ID和切片带宽值，并将切片标识扩展头封装到业务报文中，从对应切片子接口转发；在网络节点设备作为中间节点时，用于识别切片标识扩展头，保持切片标识扩展头不变转发业务报文；还用于提取Slice ID和切片带宽值，加上网络节点设备ID和物理出接口生成切片信息；

上报模块，用于在网络节点设备作为中间节点时，将所述切片信息上报到切片控制器。

11.如权利要求10所述的SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，所述网络节点设备还作为宿节点，此时切片处理模块用于识别切片标识扩展头，并进行解封装，将业务报文恢复为原始报文业务并转发。

12.如权利要求8所述的SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，所述切片控制器还包括显示模块，用于查看指定切片业务的网络拓扑及当前切片资源的分配情况。

13.如权利要求8所述的SRv6网络切片配置管理系统，其特征在于，所述切片控制器和各网络节点设备之间建立双向通信通道，切片控制器通过节点设备ID感知不同的网络节点设备，并在全网部署1588时钟同步；

所述中间节点周期上报切片信息给切片控制器，并携带1588时戳数据。

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