CN115348203B - 一种基于TSN的IPv6网络方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于TSN的IPv6网络方法，属于网络数据传输技术领域；基于IPv6三层协议，根据本发明定义的帧格式、路径规划方法和本地确定性决策方法，可以支撑网络的快速部署，提高运行效率；通过基于TSN的IPv6网络方法，解决TSN基于二层、需要集中化管理的问题，大幅降低TSN管理运维的难度；通过本地确定性决策算法大幅提高网络利用效率，避免因为需要确定性而损失以太网包分复用的灵活性和弹性。

Description

一种基于TSN的IPv6网络方法
技术领域
本发明属于网络数据传输技术领域，具体涉及一种基于TSN的IPv6网络方法。
背景技术
在电力网络、交通网络、煤矿网络等重点行业网络中，网络的确定性成为明确的趋势。TSN（时间敏感网络）重构以太网，其IEEE 802.1Qbv协议簇规范了利用时隙（Time Slot）进行流量调度，以实现网络报文传输时延的确定性。当前的TSN基于二层交换，存在泛洪、广播风暴等问题。另外，需要集中控制器管理，基于每个业务去配置每个网络节点的TimeSlot，管理控制算法复杂，效率不足，无法支撑网络的弹性变化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于TSN的IPv6网络方法，可以提高网络运行效率。
一种基于TSN的IPv6网络方法，包括：
基于IPv6协议报文发送流量；其中，IPv6协议报文的扩展头中，串联多个分段标识SID，每个分段标识SID的前64bit数据为路径信息，具体为网络节点地址，后64bit数据为流量转发所需求的最小时隙；分段标识SID按照流量转发路径信息中节点顺序依次排列；
流量转发时，根据分段标识SID中的路径信息和最小时隙需求信息从源节点转发到第一个分段标识SID中的节点，在该节点中，判断本节点到下一个节点的带宽是否大于或者等于所述最小时隙：
如果带宽大于或者等于所述最小时隙，则转发到所述流量转发路径下一节点，依次类推，直到转发到目的节点；
如果带宽小于所述最小时隙，则将流量切分成两部分，前一部分流量大小为本节点到下一节点的带宽，将分段标识SID中所需求的最小时隙的值改为该带宽的值；并将该前一部分流量按照所述流量转发路径进行转发；
对于后一部分流量，重新规划转发路径，并将报文中分段标识SID中所需求的最小时隙的值改为后一部分流量大小，按照重新规划转发路径转发后一部分流量；
在目的节点，将所述流量转发路径和所述重新规划转发路径转发的流量进行拼接。
较佳的，所述流量转发路径根据OSFP或BGP路由协议确定。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种基于TSN的IPv6网络方法，基于IPv6三层协议，根据本发明定义的帧格式、路径规划方法和本地确定性决策方法，可以支撑网络的快速部署，提高运行效率；通过基于TSN的IPv6网络方法，解决TSN基于二层、需要集中化管理的问题，大幅降低TSN管理运维的难度；通过本地确定性决策算法大幅提高网络利用效率，避免因为需要确定性而损失以太网包分复用的灵活性和弹性。
附图说明
图1为本发明的IPv6报文的扩展头结构；
图2为本发明实施例中业务转发的路径规划示意图；
图3为本发明的实施例中业务转发的重新决策路径示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
针对TSN网络管理控制难度高、效率不足的问题，本发明提出了基于TSN的IPv6网络方法，重新定义了SRv6的SID(128bit)，其中前64bit代表目的节点，后64bit代表需要的时隙大小。重构后SRv6与TSN结合，首先避免了二层网络带来的泛洪、广播风暴问题，并将集中管理演进为分布式管理，源节点规划路径，每个网络节点独立规划时隙（Time Slot）。
本发明的基于TSN的IPv6网络方法技术包括帧格式、路径规划方法和本地确定性决策方法三个主要部分。
一、帧格式：
基于IPv6协议进行扩展，重新定义分段标识SID的内容，如图1所示：
确定性业务被IPv6承载，在IPv6报文的扩展头中，串联多个分段标识SID，每个分段标识SID的前64bit数据为路径信息（Path），具体为网络节点地址，后64bit数据为流量转发的时隙需求信息（Time ReQ）。分段标识SID按照流量转发路径的节点顺序依次排列，路径信息由源节点指定，每一跳转发通过指针上移，寻找到下一个网络节点，最终发到目的节点。其中Time ReQ信息表示该流量需要的最小时隙大小，交换基于Time ReQ进行相关的时隙选择，进行确定性处理。
二、路径规划方法：
路径规划方法可以基于成熟的OSFP、BGP等路由协议，如图2所示，确定性流量希望从节点1发送到节点6。
节点1根据路由协议，形成达到最终目的节点6的路径，由节点1出发，经过节点2和节点5，最终达到节点6。则由节点1基于IPv6扩展头部，在报文中添加链表，包含路径信息和时隙需求信息Time ReQ。并将目的地修改为节点2，选择时隙进行确定性发送。
在节点2，通过针对IPv6扩展头内的链表上移，选择目的节点5，修改为下一跳目的地址，并根据10M的带宽需求进入时隙进行确定性转发。
在节点5重复相同的动作，并最终将流量发送到节点6。
三、本地确定性决策算法：
当某一网络节点出现时隙不足的情况，流量将无法按照源节点规划的路径前进，本发明提出的本地确定性决策算法会最大化利用本地时隙的前提下，重新决策路径。该算法是基于TSN的IPv6网络方法的重要枢纽，是去集中化管理的关键。
如图3所示，当流量达到节点2，节点2发现只有2Mbps的确定性时隙，节点2会首先将流量中前序的2Mbps流量继续通过原路径前进，修改报文中的时隙需求为2Mbps。
同时，节点2会将后续8Mbps流量引入另一个可达路径，从节点2、节点3、节点4到节点6，并将时隙需求改为8Mbps。
在目的节点，将两个路径转发的流量进行拼接。
总的来看，基于TSN的IPv6网络方法通过帧格式、路径规划方法和本地确定性决策方法支撑去集中化管理，并实时根据网路状态更高效率的进行确定性转发。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于TSN的IPv6网络方法，其特征在于，包括：
基于IPv6协议报文发送流量；其中，IPv6协议报文的扩展头中，串联多个分段标识SID，每个分段标识SID的前64bit数据为路径信息，具体为网络节点地址，后64bit数据为流量转发所需求的最小时隙；分段标识SID按照流量转发路径信息中节点顺序依次排列；
流量转发时，根据分段标识SID中的路径信息和最小时隙需求信息从源节点转发到第一个分段标识SID中的节点，在该节点中，判断本节点到下一个节点的带宽是否大于或者等于所述最小时隙：
如果带宽大于或者等于所述最小时隙，则转发到所述流量转发路径下一节点，依次类推，直到转发到目的节点；
如果带宽小于所述最小时隙，则将流量切分成两部分，前一部分流量大小为本节点到下一节点的带宽，将分段标识SID中所需求的最小时隙的值改为该带宽的值；并将该前一部分流量按照所述流量转发路径进行转发；
对于后一部分流量，重新规划转发路径，并将报文中分段标识SID中所需求的最小时隙的值改为后一部分流量大小，按照重新规划转发路径转发后一部分流量；
在目的节点，将所述流量转发路径和所述重新规划转发路径转发的流量进行拼接。
2.如权利要求1所述的一种基于TSN的IPv6网络方法，其特征在于，所述流量转发路径根据OSFP或BGP路由协议确定。
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