一种网络资源预留方法、PCE及SDN网络系统与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络资源预留方法、PCE及SDN网络系统。

背景技术：

在SDN(Software Defined Network，软件定义网络)网络架构下，优化路径的请求、计算一般通过PCEP(Path Computation Element Protocol，路径计算单元协议)协议来实现。Segment Routing是一种源路由机制，将为网络提供和上层应用快速交互的能力。Segment Routing也是以标签交换为基础的，但是和MPLS网络需要依靠LDP，RSVP等外部协议实现标签的分发、TE等功能不同，Segment Routing只是对现有的IGP协议进行简单的扩展，就可以实现TE、FRR、MPLS VPN等功能。Segment Routing通过对IGP协议扩展来传送针对Node，Link等网元的Label，实现过程一般是通过SDN控制器实时采集链路拓扑和流量数据，集中计算能保证业务端到端性能的路径；在数据发送源头直接压入多层Label，来控制数据流的走向，实现面向业务的实时保障。对于业务数据通过Segment Routing数据面转发中的标签、路径以及处理机制如图1所示。由于现有的Segment Routing标签转发的实现不依靠传统分布式的RSVP协议，难以实现端到端的业务路径带宽预留，在网络流量变化较频繁时，会不断触发集中的路由计算功能，对SDN控制器形成较大的压力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种网络资源预留方法、PCE及SDN网络系统。

根据本发明的一个实施例，提供一种网络资源预留方法，包括：路径计算单元PCE基于流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径；所述PCE向所述转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，其中，所述资源预留信息包括：业务数据的标签信息、与所述标签信息相对应的带宽预留信息；所述路由节点根据所述资源预留信息对于所述业务数据的转发设置预留资源。

可选地，所述PCE向所述转发路径经过的路由节点下发资源预留信息包括：所述PCE根据所述转发路径确定所述转发路径所经过的路由节点，并确定所述路由节点对所述业务数据的转发需要预留的带宽；所述PCE基于扩展的PCEP协议消息向所述路由节点下发所述资源预留信息。

可选地，所述扩展的PCEP协议消息中携带有资源预留对象，其中，所述资源预留对象用于传输所述资源预留信息。

可选地，所述资源预留对象的数据格式包括：标签字段、带宽预留字段；其中，所述标签字段用于传输所述业务数据的标签信息，所述带宽预留字段用于传输所述路由节点对于所述业务数据的转发需要预留的带宽。

可选地，所述标签信息为所述业务数据所使用的最外层标签；所述路由节点根据接收到的业务数据的最外层标签判断是否为此业务数据预留了带宽资源，如果是，则使用所述预留的带宽资源转发此业务数据。

可选地，所述资源预留对象的数据格式还包括：链路地址字段、带宽预留方向字段；其中，所述链路地址字段用于传输所述路由节点的链路地址，所述带宽预留方向字段用于传输所述路由节点对于保留带宽的预留方向，所述预留方向包括：业务数据接收、业务数据发送。

可选地，所述路由节点的链路地址封装在类型长度值TLV中；其中，所述链路地址包括：IPV4、IPv6地址。

可选地，所述扩展的PCEP协议消息包括：扩展的PCReq消息、扩展的PCNtf消息。

根据本发明的另一方面，提供一种路径计算单元PCE，包括：路径计算模块，用于基于流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径；资源预留发送模块，用于向所述转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，所述资源预留信息包括：业务数据的标签信息、与所述标签信息相对应的带宽预留信息；其中，所述路由节点根据所述资源预留信息对于所述业务数据的转发设置预留资源。

可选地，资源预留确定模块，用于根据所述转发路径确定所述转发路径所经过的路由节点，并确定所述路由节点对所述业务数据的转发需要预留的带宽；所述资源预留发送模块，用于基于扩展的PCEP协议消息向所述路由节点下发所述资源预留信息。

可选地，所述扩展的PCEP协议消息中携带有资源预留对象，其中，所述资源预留对象用于传输所述资源预留信息。

可选地，所述资源预留发送模块，用于生成所述资源预留对象；其中，所述资源预留对象的数据格式包括：标签字段、带宽预留字段；所述标签字段用于传输所述业务数据的标签信息，所述带宽预留字段用于传输所述路由节点对于所述业务数据的转发需要预留的带宽。

可选地，所述标签信息为所述业务数据所使用的最外层标签；所述路由节点根据接收到的业务数据的最外层标签判断是否为此业务数据预留了带宽资源，如果是，则使用所述预留的带宽资源转发此业务数据。

可选地，所述资源预留对象的数据格式还包括：链路地址字段、带宽预留方向字段；其中，所述链路地址字段用于传输所述路由节点的链路地址，所述带宽预留方向字段用于传输所述路由节点对于保留带宽的预留方向，所述预留方向包括：业务数据接收、业务数据发送。

可选地，所述路由节点的链路地址封装在类型长度值TLV中；其中，所述链路地址包括：IPV4、IPv6地址。

可选地，所述扩展的PCEP协议消息包括：扩展的PCReq消息、扩展的PCNtf消息。

根据本发明的又一方面，提供一种SDN网络系统，包括：路由节点、如权利要求9至16任一项所述的PCE。

本发明的网络资源预留方法、PCE及SDN网络系统，通过向转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，在全局优化路径计算的基础上，对所经节点的链路带宽进行提前预留，减少后续流量变化导致的PCE频繁重新计算，提升SDN控制器性能；可实现流量的集中化自动调整，基于现有PCEP协议来进行扩展，易于实施，能够提升运营商在网络中的流量调度、优化能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的基于Segment Routing协议的标签转发示意图；

图2为根据本发明的网络资源预留方法的一个实施例的流程示意图；

图3为根据本发明的网络资源预留方法的一个实施例中的资源预留对象的数据格式示意图；

图4为基于扩展后的PCEP协议实现的流量集中优化调度系统的调度处理示意图；

图5为根据本发明的PCE的模块示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

图2为根据本发明的网络资源预留方法的一个实施例的流程示意图，如图2所示：

步骤201，PCE(Path Computation Elementation，路径计算单元)基于流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径。

步骤202，PCE向转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，资源预留信息包括：业务数据的标签信息、与标签信息相对应的带宽预留信息等。标签为Segment Routing协议标签。

步骤203，路由节点根据资源预留信息对于业务数据的转发设置预留资源，资源可以是带宽等。

PCE根据转发路径确定转发路径所经过的路由节点，并确定路由节点对业务数据的转发需要预留的资源。PCE可以基于扩展的PCEP协议消息向路由节点下发资源预留信息，扩展的PCEP协议消息可以为扩展的PCReq消息、扩展的PCNtf消息等。

PCEP协议可以采用多种扩充方式，用于将资源预留信息发送给路由节点。路由节点可以为路由器等，可以在路由节点上设置PCC。PCEP协议是PCC(Path Computation Client，路径计算客户端)与PCE之间的通信协议。PCEP协议定义一系列Object Class,用来传递路径计算过程中的一些约束条件，如优化路径的起始点、优化路径所要求的带宽，优化路径所需经过的中间节点等信息。但当前协议规定的ObjectClass中，没有传递资源预留信息的Object。

在扩展的PCEP协议消息中携带资源预留对象，资源预留对象用于传输资源预留信息。PCE将资源预留对象发送给路由节点，对现有PCEP协议进行扩充，新定义一种传递资源预留与对应的Object，以实现基于业务流的流量集中计算及资源的自动预留。

上述实施例中的网络资源预留方法，对现有PCEP协议进行扩充，定义一种对数据转发路径中的路由节点下发预留带宽的Object，以提前在计算好的路径上进行带宽的预留，从而保证后续非保障流量不会抢占已经预留的带宽，实现在流量发生变化时，无需PCE再重新进行路径集中计算和转发策略重新下发，从而减轻SDN控制器的压力。

资源预留对象的数据格式包括：标签字段、带宽预留字段。标签字段用于传输业务数据的标签信息，标签信息可以为业务数据所使用的最外层标签。带宽预留字段用于传输路由节点对业务数据的转发需要预留的带宽。路由节点根据接收到的业务数据的最外层标签判断是否为此业务数据预留了资源，如果是，则使用预留的资源转发此业务数据。

资源预留对象的数据格式还包括：链路地址字段、带宽预留方向字段。链路地址字段用于传输路由节点的链路地址，带宽预留方向字段用于传输路由节点对于保留带宽的预留方向，预留方向包括：业务数据接收、业务数据发送。路由节点的链路地址封装在类型长度值TLV中，链路地址包括：IPV4、IPv6地址。

在一个实施例中，如图3所示，基于PCEP协议当前规定，新定义一个Object Type，即为资源预留对象。基于该Object Type来传送该节点对应链路所需的预留带宽。资源预留对象Object中包含四个关键字段：Label ID字段用于传输在该节点转发所用的Segment Routing Label，Reserved Bandwidth字段用于传输需要保留的带宽，Interface IP Address字段用于传输对应节点的链路地址，In/Out字段用于传输预留带宽的方向。

Label ID字段中的Segment Routing Label对应转发路径上对应节点所用到的最外层标签。Reserved Bandwidth字段采用与当前PCEP BADNWIDTH Object一致的格式。Interface IP Address字段采用TLV方式封装，可标识IPv4Address、IPv6Address。In/Out字段的赋值为0,则链路In方向带宽保留，In/Out字段的赋值为1，则链路Out方向预留带宽。

图4为基于扩展后的PCEP协议实现的流量集中优化调度系统的调度处理示意图，如图4所示：流量分析系统接收到用户下发的针对业务流量的保障策略，PCE根据业务流的流量信息以及网络利用率信息，计算出对于业务流的多条LSP隧道信息，以及与LSP隧道信息对应的流量类别信息。

对PCEP进行扩展后，PCE在集中计算出一条能保证业务性能的端到端路径后，除了向源节点下发对应的Segment Routing标签信息外，还可以向转发路径上的路由器下发对Segment Routing所分配Label的带宽预留信息。转发路径上的路由器的C1、C4、C3、C2路由器在收到带宽预留信息，可以针对该类流量进行带宽预留，防止后续流量占用转发路径上物理链路上的带宽，避免了因网络流量发生变化导致的PCE路径频繁计算，并且，整个过程无需人工干预，大幅提升流量调整的自动化水平。

上述实施例提供的网络资源预留方法，向转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，在全局优化路径计算的基础上，对所经节点的链路带宽进行提前预留，减少后续流量变化导致的PCE频繁重新计算，提升SDN控制器性能；可实现流量的集中化自动调整，基于现有PCEP协议来进行扩展，易于实施。

在一个实施例中，如图5所示，本发明提供一种路径计算单元PCE50，包括：路径计算模块51、资源预留发送模块52和资源预留确定模块53。路径计算模块51基于流量调度策略计算出对于业务数据的转发路径。资源预留发送模块52向转发路径经过的路由节点下发资源预留信息。资源预留信息包括：业务数据的标签信息、与标签信息相对应的带宽预留信息等。路由节点根据资源预留信息对于业务数据的转发设置预留资源。

资源预留确定模块53根据转发路径确定转发路径所经过的路由节点，并确定路由节点对业务数据的转发需要预留的资源。资源预留发送模块52基于扩展的PCEP协议消息向路由节点下发资源预留信息，扩展的PCEP协议消息包括：扩展的PCReq消息、扩展的PCNtf消息等。

扩展的PCEP协议消息中携带有资源预留对象，资源预留对象用于传输资源预留信息。资源预留发送模块52生成资源预留对象，资源预留对象的数据格式包括：标签字段、带宽预留字段。标签字段用于传输业务数据的标签信息，带宽预留字段用于传输路由节点对业务数据的转发需要预留的带宽。标签信息可以为业务数据所使用的最外层标签，路由节点根据接收到的业务数据的最外层标签判断是否为此业务数据预留了资源，如果是，则使用预留的资源转发此业务数据。

资源预留对象的数据格式还包括：链路地址字段、带宽预留方向字段。链路地址字段用于传输路由节点的链路地址，带宽预留方向字段用于传输路由节点对于保留带宽的预留方向，预留方向包括：业务数据接收、业务数据发送。路由节点的链路地址封装在类型长度值TLV中，链路地址包括：IPV4、IPv6地址。

在一个实施例中，本发明提供一种SDN网络系统，包括：路由节点、如上的PCE。

上述实施例提供的网络资源预留方法、PCE及SDN网络系统，向转发路径经过的路由节点下发资源预留信息，在全局优化路径计算的基础上，对所经节点的链路带宽进行提前预留，减少后续流量变化导致的PCE频繁重新计算，提升SDN控制器性能；可实现流量的集中化自动调整，基于现有PCEP协议来进行扩展，易于实施；可以实现复杂网络环境下的流量集中调度，实现面向特定业务的端到端路径保障，能够提升运营商在网络中的流量调度、优化能力。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。