[發明專利]基于SDN控制器的衛星MPLS網絡流量均衡方法

有效

• 申請號: 201611244099.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106789658B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 孫力娟;李穎茹;韓崇;周劍;王娟;郭劍;肖甫;王汝傳
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L12/723
• 分類號: H04L12/723;H04L12/721;H04L12/803;H04B7/185;H04L12/24
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

本發明公開了基于SDN控制器的衛星MPLS網絡流量均衡方法，通過在網絡邊緣放置SDN控制器，將網絡設備的控制平面與數據平面分離，控制平面的功能集中到這個專用的控制器上，使網絡中設備的復雜度降低。通過將數據平面和控制平面解耦，SDN獲得了很大的靈活性，使得網絡具有擴展性強、易維護、可編程、開放的特點。本發明中，SDN控制器按周期通過南向接口的OpenFlow協議從數據平面中的路由器/交換機收集網絡拓撲和網絡狀態信息，通過計算得到各條鏈路的可用帶寬情況，從而判斷路徑是否產生擁塞，是否需要進行流量調度，達到實時收集、分析全網流量分布情況的目的，鏈路流量得以合理調配，從而實現了網絡流量的靈活控制，并可以更好的改善帶寬資源利用率。

技術領域

本發明屬于衛星網絡技術領域，具體涉及一種基于SDN控制器的衛星MPLS網絡流量均衡方法，以對現有的衛星MPLS網絡技術進行改善。

背景技術

衛星網絡與傳統的地面網絡相比，有兩方面的特點。一方面，衛星網絡中的節點主要是宇宙空間中的衛星，這就帶來了拓撲結構、傳輸時延長和星上資源有限等問題；另一方面，衛星網絡的服務對象是全球用戶，必須同時支持多種業務的可靠傳輸，這就對網絡傳輸的效率、質量和覆蓋范圍提出了新的要求。當前，伴隨著終端用戶對綜合業務需求的不斷增強，我們需要一些更加優化的衛星網絡技術，使得能提高寬帶衛星通信網絡的效率、降低實現成本、支持復雜的服務質量需求，實現與地面網絡的融合。

當前，衛星網絡以“基于電路交換的組網方案”和“基于分組交換路由技術的組網方案”為兩個主要的發展方向。其中，“基于分組交換路由技術的組網方案”通過統計復用、按需分配等關鍵技術提高了網絡的資源利用率，更加適合用戶業務具有多速率、復雜服務質量要求等特征的應用環境，獲得了更為廣泛的關注。從上世紀90年代開始，該研究方向依次提出了衛星ATM、衛星IP以及衛星MPLS等組網方案。

多協議標簽交換(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)技術為TCP/IP框架中的網絡層和鏈路層的結合提供了一套體系架構，使所有針對網絡層的復雜操作都能映射為對標記的操作，解決了IP協議和承載網絡交互問題。MPLS是一個介于鏈路層和網絡層這樣的二層和三層之間的協議，它的轉發基于最短路徑標簽，而不是傳統的較長的網絡地址，因此避免了路由表中的復雜查詢，標簽識別的是虛擬鏈路(路徑)上的節點而并不只是終點。MPLS可以封裝各種網絡協議的數據包，支持多種接入技術。MPLS技術在局域網領域獲得了廣泛應用，從流量層面對網絡資源進行合理規劃，為大量的三層設備提供了接近二層設備的轉發效率，并實現整體特性的優化。它運用標簽轉換路徑，不僅能夠對業務提高服務質量(Quality of Service，QoS)支持，還能夠合理部署，減少擁塞，優化網絡資源。

在MPLS網絡中，網絡層的路由信息和業務服務質量參數映射到鏈路層可以理解的信息，并利用標記來標識具有相同屬性的業務流。數據傳輸開始前，網絡首先根據業務的網絡層信息進行轉發等價類(Forwarding Equivalence Class，FEC)定義，然后為FEC建立標記交換路徑，并為其預先分配資源。數據傳輸開始后，LSP(Label Switched Path，標簽交換路徑)上的每個節點僅依據鏈路層分組的標記字段進行轉發，而不需提取網絡層的任何信息，提高了轉發效率。由于這種網絡技術應用在地面組網時對解決地面網中相似于衛星網絡的問題十分有效，因此可以成為下一代寬帶衛星組網的重要研究技術。

軟件定義網絡(Software Defined Network，SDN)自提出后一直是業內的研究熱點。SDN的主要思想是將網絡的控制平面和數據平面分離，將控制平面從傳統的網絡設備中抽離出來，集中到一個專門的控制器上來實現，以使網絡中設備的復雜度降低。通過將數據平面和控制平面解耦，SDN獲得了很大的靈活性，管理者可通過網絡控制器來管理整個網絡。同時，SDN提供了完全的可編程的網絡接口，使得開發者可以在不改變網絡底層架構的情況下實現各種服務及應用。