一种SDN网络下的流量控制方法及系统与流程

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体的说是一种SDN网络下的流量控制方法及系统。

背景技术：

随着用户对网络性能要求的提高，用于运行用户业务的数据流量也越来越大，某条链路传输流量过载，或者某个突发流霸占服务都会导致网络拥塞、服务性能降低。网络流量控制主要有三种方法，即源端控制、目的端控制和数据传输过程中控制。传统的网络架构要实现以上控制需要添加大量协议且配置复杂。

鉴于现有网络流量控制中存在的不足，本发明提出一种SDN网络下的流量控制方法，通过用户反馈的QoE信息适当调整资源分配策略，更符合用户需求，降低网络拥塞。软件定义网络（Software Defined Network, SDN ），是Emulex网络中将软硬件控制和转发分离的技术架构，是网络虚拟化的一种实现方式。SDN的核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，实现了底层网络设施对上层应用的透明，通过SDN控制器可以灵活管理网络数据流量，使网络作为管道变得更加智能。

技术实现要素：

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种SDN网络下的流量控制方法及系统。

本发明所述一种SDN网络下的流量控制方法及系统，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述一种SDN网络下的流量控制系统，其系统架构主要包括：应用服务模块、控制模块、网络转发模块以及QoE反馈模块；其中，应用服务模块通过统计采样，确定各类业务的平均KQI指标及其权重；控制模块收集最新的KPI数据，计算转发流表，实时监测传输过程，根据网络状况及时调整转发策略；控制模块向网络转发模块下发流表，网络转发模块汇报链路流量信息，根据下发流表转发数据，并向控制模块上报信息；QoE反馈模块根据系统的分布结构及各类业务的质量需求，预先建立KPI与KQI之间的映射关系，控制模块通过QoE反馈模块的反馈信息进行流量控制，制定新的转发流表。

优选的，所述控制模块包括SDN控制器，SDN控制器收集当前网络的KPI数据，整合链路负载信息，计算最佳转发流表，实时监测传输过程，根据网络状况及时调整转发策略。

优选的，SDN控制器根据KQI指标的平均值及其权重，以及KPI和KQI之间的映射关系，得到各项业务的平均QoE指数。

优选的，SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，在为业务数据包制定转发流表的过程中，所选传输链路的KPI在经映射后满足业务类型的平均QoE指数，同时将流表下发到对应的交换机端口；监测传输过程，通过QoE的反馈信息进行流量控制，根据网络状况及时调整转发策略。

优选的，SDN控制器实时监测传输过程，若业务的实时QoE指数与预设平均值的偏差超过门限值，则执行流量控制策略，确定传输过程中的拥塞链路，停止此链路上KQI端到端延迟较大的业务数据包的传输，并为后续的数据包制定新的转发路径。

优选的，所述网络转发模块包括OpenFlow交换机，OpenFlow交换机根据LLDP协议感知底层网络的拓扑结构，并向SDN控制器汇报当前网络的拓扑结构，以及每条链路在时隙内的流量信息，同时根据SDN控制器下发流表转发数据。

一种SDN网络下的流量控制方法，其主要包括如下步骤：1）通过统计采样的方法，确定满足用户需求的各类业务的平均KQI指标及其在系统内所占权重，2）OpenFlow交换机向SDN控制器汇报当前网络的拓扑结构，以及每条链路在时隙内的流量信息，3）根据系统的分布结构及用户对各类业务的质量需求，在QoE反馈模块内预先建立QoS KPI和KQI之间的映射关系，4）SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，并将流表下发到对应的OpenFlow交换机端口。

优选的，SDN控制器根据步骤1）中KQI指标的平均值及其权重，以及步骤3）中KPI和KQI之间的映射关系，得到各项业务的平均QoE指数。

优选的，SDN控制器根据步骤2）中所得到的流量信息计算最新的 KPI数据，在为业务数据包制定转发流表的过程中，所选传输链路的KPI在经映射后满足业务类型的平均QoE指数。

优选的，SDN控制器实时监测传输过程，若业务的实时QoE指数与预设平均值的偏差超过门限值，则执行流量控制策略，确定传输过程中的拥塞链路，停止此链路上KQI端到端延迟较大的业务数据包的传输，并为后续的数据包制定新的转发路径，待此链路恢复正常后重新分配系统资源；若业务实时QOE指数与平均值的偏差不大于门限值，则OpenFlow交换机转发数据，更新流量信息。

本发明所述一种SDN网络下的流量控制方法及系统与现有技术相比具有的有益效果是：本发明基于SDN架构，通过用户的实时QoE信息，及时发现网络拥塞问题，从而动态调节转发策略，有效减轻链路负载，既维护了应用服务性能的稳定，又保证了网络高效的运行；适用于解决在SDN架构下，基于用户体验QoE信息的资源分配问题。

说明书附图

附图1为所述SDN网络下的流量控制系统的示意图；

附图2为所述SDN网络下的流量控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明所述一种SDN网络下的流量控制方法及系统进一步详细说明。

本发明公开了一种SDN网络下的流量控制方法及系统，基于SDN(Software Defined Network，软件定义网络)架构，通过用户反馈的实时QoE(Quality of Experience)信息，及时发现网络拥塞问题；SDN网络通过OpenFlow协议探测整个网络的拓扑结构，同时感知底层网络的拓扑变化，以及链路的负载状况，以此在控制面建立并维护一个整网的拓扑视图和负载表，SDN控制器根据网络状态智能制定转发流表，高效利用系统资源。通过本发明，服务系统可以通过用户反馈的QoE信息适当调整资源分配策略，能够动态调节网络转发策略，有效减轻链路负载，既维护了应用服务性能的稳定，又保证了网络高效的运行；因此，基于QoE的网络流量控制方法更符合用户需求，更容易被认可。

实施例：

本实施例所述一种SDN网络下的流量控制系统，如附图1所示，其系统架构主要包括：应用服务模块、控制模块、网络转发模块以及QoE反馈模块；其中，应用服务模块通过统计采样，确定各类业务的平均KQI指标及其权重；控制模块收集最新的KPI数据，计算转发流表，实时监测传输过程，根据网络状况及时调整转发策略；控制模块向网络转发模块下发流表，网络转发模块汇报链路流量信息，根据下发流表转发数据，并向控制模块上报信息；QoE反馈模块根据系统的分布结构及各类业务的质量需求，预先建立KPI与KQI之间的映射关系，控制模块通过QoE反馈模块的反馈信息进行流量控制，制定新的转发流表。

所述SDN网络下的流量控制系统中，所述控制模块包括SDN控制器，SDN控制器收集当前网络的KPI数据，整合链路负载信息，计算最佳转发流表，实时监测传输过程，根据网络状况及时调整转发策略。同时，SDN控制器根据KQI指标的平均值及其权重，以及KPI和KQI之间的映射关系，得到各项业务的平均QoE指数。

SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，在为业务数据包制定转发流表的过程中，所选传输链路的KPI在经映射后需满足业务类型的平均QoE指数，同时将流表下发到对应的交换机端口，监测传输过程，通过QoE的反馈信息进行流量控制，根据网络状况及时调整转发策略。SDN控制器实时监测传输过程，若业务的实时QoE指数与预设平均值的偏差超过门限值，则执行流量控制策略，确定传输过程中的拥塞链路，停止此链路上KQI端到端延迟较大的业务数据包的传输，并为后续的数据包制定新的转发路径。

所述SDN网络下的流量控制系统中，所述网络转发模块包括OpenFlow交换机，OpenFlow交换机根据LLDP协议感知底层网络的拓扑结构，并向SDN控制器汇报当前网络的拓扑结构，以及每条链路在时隙内的流量信息，包括每条链路的剩余带宽、每条业务数据流的传输速率、各交换机端口的转发速率、传输平均时延等，同时根据SDN控制器下发流表转发数据。

本实施例所述SDN网络下的流量控制系统，提供一种SDN网络下的流量控制方法，该方法主要包括如下步骤：1）通过统计采样的方法，确定满足用户需求的各类业务的平均KQI指标及其在系统内所占权重，2）OpenFlow交换机向SDN控制器汇报当前网络的拓扑结构，以及每条链路在时隙内的流量信息，3）根据系统的分布结构及用户对各类业务的质量需求，在QoE反馈模块内预先建立QoS KPI和KQI之间的映射关系，4）SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，并将流表下发到对应的OpenFlow交换机端口。

所述步骤1）通过统计采样的方法，确定满足用户需求的各类业务的平均KQI指标及其在系统内所占权重，例如定义视频业务中，端到端延迟的权重为，包丢失率的权重为，平均吞吐量的权重为，且。

所述步骤2）OpenFlow交换机向SDN控制器汇报当前网络的拓扑结构，以及每条链路在时隙内的流量信息，包括每条链路的剩余带宽、每条业务数据流的传输速率、各交换机端口的转发速率、传输平均时延等。

所述步骤3）根据系统的分布结构及用户对各类业务的质量需求，在QoE反馈模块内预先建立QoS KPI和KQI之间的映射关系，例如KPI中会话建立时间对应KQI的业务接入时间，其可用于评价业务的可靠性。

所述步骤4）SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，并将流表下发到对应的OpenFlow交换机端口,如附图2所示，其实现过程如下：

a) SDN控制器根据步骤1）中KQI指标的平均值及其权重，以及步骤3）中KPI和KQI之间的映射关系，得到各项业务的平均QoE指数；

b）SDN控制器根据步骤2）中所得到的流量信息计算最新的 KPI数据，在为业务数据包制定转发流表的过程中，所选传输链路的KPI在经映射后满足业务类型的平均QoE指数；

c）SDN控制器实时监测传输过程，若业务的实时QoE指数与预设平均值的偏差超过门限值，则执行流量控制策略，确定传输过程中的拥塞链路，停止此链路上KQI端到端延迟较大的业务数据包的传输，并为后续的数据包制定新的转发路径，待此链路恢复正常后重新分配系统资源；若业务实时QOE指数与平均值的偏差不大于门限值，则OpenFlow交换机转发数据，更新流量信息。

本实施例所述SDN网络下的流量控制方法及系统，其具体实施过程如下：

步骤一、应用服务模块把用户的业务请求分为类，并确定各类业务的平均KQI指标，为每种指标设定权重，例如评价视频业务，端到端延迟的权重为，包丢失率的权重为，平均吞吐量的权重为，且；

步骤二、交换机通过LLDP协议感知底层网络的拓扑结构，时隙内每条链路的剩余带宽、每条业务数据流的传输速率、各交换机端口的转发速率、传输平均时延等，同时向SDN控制器汇报当前的网络信息；

步骤三、根据系统的分布结构及用户对各类业务的质量需求，在QoE反馈模块内预先建立KPI和KQI之间的映射关系，QoE中最重要的用户期望包括可靠性和舒服性两个方面，因此从这两个维度建立映射关系，例如KPI中的会话建立时间对应KQI的业务接入时间，用于评价业务的可靠性，KPI中包丢失率对应KQI的会话质量，用于评价业务的舒服性；

步骤四、SDN控制器根据业务数据包的目的MAC地址，采用最短路径算法制定转发流表，并将流表下发到对应的交换机端口，其中：

（a）控制器根据步骤一中KQI指标的平均值及其权重，以及步骤三中KPI和KQI之间的映射关系，得到各项业务的平均QoE指数，即；

（b）控制器根据步骤二中所得到的流量信息计算最新的 KPI数据，在为业务数据包制定转发流表的过程中，所选传输链路的KPI在经映射后需满足业务类型的平均QoE指数；

步骤五、SDN控制器实时监测传输过程，若业务的实时QoE指数与平均QoE指数的偏差值超过门限，则执行流量控制策略，其中；

（a）确定业务传输过程中的拥塞链路，若业务可容忍的端到端延迟为，停止拥塞链路上可容忍端到端延迟大于的业务数据包的传输，并为这些业务的后续数据包制定新的转发流表并下发到对应交换机处；

（b）如果可以满足新的流表要求，则将业务数据包转发到对应的交换机处；如果转发不成功，则反馈一个错误信息给SDN控制器并告知其出现的错误类型，申请新的转发路径；

（c）待拥塞链路恢复正常后，交换机更新其流量信息，同时向SDN控制器上报其信息。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。