[發(fā)明專利]一種基于流量聚類的SDN切片構(gòu)造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810253899.6
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108599994B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田龍偉;史景倫
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04W28/16
• 代理公司: 北京思元知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11598
• 代理人: 余光軍

本發(fā)明目的是通過統(tǒng)計并聚類所有網(wǎng)絡(luò)流的服務(wù)質(zhì)量需求，分別構(gòu)造適合每類流量傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)切片，以更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源、保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量；在每個切片更新周期T內(nèi)，其主要步驟包括：收集用戶的SLA(服務(wù)等級合約)與全網(wǎng)物理鏈路資源容量C與可用資源R；統(tǒng)計各流量需求的QoS特性，得到OD流量特性；對OD流量特性聚類，得到典型的QoS需求類別與規(guī)模；將每類QoS需求的流量裝配到物理鏈路中，得到適合承載相應(yīng)QoS類流量的網(wǎng)絡(luò)切片，由SDN控制器下發(fā)切片信息至轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的切片維護(hù)表；當(dāng)SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備收到客戶的數(shù)據(jù)流時，根據(jù)QoS請求尋找適合傳送的切片進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，同時監(jiān)測切片內(nèi)資源利用率與SLA違約等切片性能情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于流量聚類的SDN切片構(gòu)造方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)類型的不斷豐富，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所需的服務(wù)可靠性類別與日增多。保證服務(wù)質(zhì)量(QoS,Quality of Service)要求各異的網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行可靠合約傳輸，尤其是端到端的可靠合約傳輸，是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界持續(xù)關(guān)心的熱點(diǎn)之一。這需要分析每項業(yè)務(wù)流的特性，在網(wǎng)絡(luò)中定義良好的QoS機(jī)制。然而，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供的是盡力而為的服務(wù)，不能保證流量的可靠傳輸。以IntServ和DiffServ等為代表的QoS模式往往只考慮了帶寬，資源預(yù)留存在盲目性，早期預(yù)留了資源的網(wǎng)絡(luò)流容易阻塞后續(xù)網(wǎng)絡(luò)流的資源請求。加之傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)天然的分布式特點(diǎn)決定了不能全局調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源，難精準(zhǔn)滿足不同業(yè)務(wù)的QoS需求或客戶服務(wù)等級合約(SLA,Service-Level Agreement)。此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備商協(xié)議支持不統(tǒng)一、運(yùn)營商或國家對待網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的政策與利益不一致，也阻礙了網(wǎng)絡(luò)QoS保障的推廣。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)這種新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為QoS保障提供了新思路和有利基礎(chǔ)設(shè)施條件。它解耦了控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面，可集中編程管控全網(wǎng)拓?fù)渑c轉(zhuǎn)發(fā)資源，用于動態(tài)優(yōu)化流量和管理資源。此外，在下一代移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(NGMN)提出的5G規(guī)劃中，引入了網(wǎng)絡(luò)切片(Network Slicing)概念，將網(wǎng)絡(luò)按物理可承載資源特性劃分為不同子網(wǎng)，各子網(wǎng)有獨(dú)立的邏輯拓?fù)湟晥D，由此不同的業(yè)務(wù)使用不同切片進(jìn)行傳輸，保證端到端的傳輸性能。然而，目前有關(guān)網(wǎng)絡(luò)切片的論文與論壇資料尚停留在切片的概念定義討論與底層的技術(shù)實現(xiàn)細(xì)節(jié)，缺乏整體的切片構(gòu)造方案與科學(xué)分析，因此，解決這一類的問題顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于流量聚類的SDN切片構(gòu)造方法，實時統(tǒng)計用戶對不同服務(wù)質(zhì)量類型的網(wǎng)絡(luò)流需求，動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)切片的設(shè)置，達(dá)到資源利用最優(yōu)化，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)切片的完善管理。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于流量聚類的SDN切片構(gòu)造方法，其特征在于，在每個切片更新周期T內(nèi)，包括以下步驟：步驟一：登記每個接入網(wǎng)絡(luò)終端用戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等級合約 (SLA)，該合約包含了接入帶寬、最高時延、丟包率、抖動率等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸特征；

步驟二：統(tǒng)計SDN控制域中全網(wǎng)物理鏈路資源信息，得到物理資源容量矩陣C與物理剩余可用資源矩陣R；

步驟三：對SDN控制域中全網(wǎng)實時流量需求進(jìn)行采集，得到全網(wǎng)OD 流量需求的QoS特性，匯總為OD流量集合Set；

步驟四：計算OD流量中的熱點(diǎn)流量，將集合Set中的流量進(jìn)行聚類，得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)下的典型QoS需求類別與規(guī)模；

步驟五：利用自行設(shè)計的資源裝配算法，對聚類得到的每類QoS需求，在物理鏈路中劃分出最適合承載它們的網(wǎng)絡(luò)切片，并由SDN控制器下發(fā)流表至轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的切片維護(hù)表，且承載每類QoS需求的切片可并行獨(dú)立計算，不需等待都計算好再下發(fā)；

步驟六：SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備收到客戶的數(shù)據(jù)流后，根據(jù)其QoS請求特性尋找適合傳送的網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，同時監(jiān)測切片內(nèi)資源利用率與SLA 違約情況，可根據(jù)切片資源利用率、SLA違約率，決定是否重復(fù)步驟一到步驟六調(diào)整切片劃分。