一种基于转发强度测量的流量均衡方法与流程

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于转发强度测量的流量均衡方法。

背景技术：

在无人系统集群中，为提高系统的整体抗毁能力和多业务支持能力，无人系统等智能平台往往支持多接口多种通信信道，智能平台可以利用多种无线通讯模块进行通信。当智能平台拥有多个无线通信接口，如果灵活高效地使用不同的网络接口、实现不同接口上的负荷分担，提升资源利用率是当前智能平台通信中的一个重要难题。本发明提出一种在智能平台的多个无线通信模块中基于转发强度测量的流量均衡方法，使智能平台能够根据不同接口上的已经转发的流量强度选择不同的接口转发数据，实现无线信道资源的高效利用，使智能平台更好地满足用户传输要求。

清华大学提出的《一种面向软件定义的数据中心网络流量均衡方法及装置》(专利申请号201610326176.5)公开了一种面向软件定义的数据中心网络流量均衡方法及装置，方法包括：控制器接收交换机发送的数据包，将数据包的特征字段与流表中的字段进行匹配，并根据预设的动作优先顺序将数据包的动作记录在流表的动作集中；若数据包的特征字段与流表中的字段匹配成功，则根据动作集中的动作顺序，对数据包执行对应操作；若对应动作为预处理转发，则判断数据包的时隙字段与流表中的传输时隙值是否匹配，若匹配，则将数据包转发，若不匹配，则将数据包缓存至下一个时隙进行转发。本发明的流量均衡是依据数据包的时隙字段与流表中的传输时隙是否匹配来实现流量均衡，根据时隙判定方法会引入额外的传输开销。

华为技术有限公司提出的《一种数据中心网络及其流量均衡方法和控制器》(专利申请号201310202002.4)提供了数据中心网络及其流量均衡方法和控制器。数据中心网络包括：控制器配置cos、tos和ttl中的一个或多个作为网络设备进行ecmp选路的hash因子；收集网络设备和物理服务器中的hypervisor或者vsw的流量，确定网络设备之间的互连链路故障或根据流量确定发生拥塞时，向hypervisor或者vsw发送封装控制策略；物理服务器确定源物理服务器上的nvo3报文的cos、tos和ttl字段中的一个或多个字段的值；网络设备接受控制器配置，将nvo3报文中配置的cos、tos和ttl中的一个或多个作为hash因子进行ecmp选路。本发明实现的数据中心网络中的流量均衡方法需要网络设备和物理服务器等其他部件合作反馈流量信息，才能实现流量均衡选路。

北京奇艺世纪科技有限公司提出的《一种交换机端口间流量均衡系统、方法及装置》(专利申请号201611250318.0)提供的一种交换机端口间流量均衡系统、方法及装置。与交换机连接的每个集群均包括一个第一lb，各个集群的第一lb之间通信。每个第一lb监测其所属集群的负载是否过大，若是，则将其所属集群提供的一个服务转移至其它集群。动态的进行服务转移，达到交换机连接的不同集群间的流量均衡，即实现交换机各端口间的流量均衡，进而提高资源利用率。

中国联合网络通信集团有限公司提出的《一种流量均衡方法及装置》(专利申请号201610819778.4)提供一种流量均衡方法及装置，所述方法包括：接收用户发送的流量回馈请求信息，并获取所述流量回馈请求信息中携带的用户参考值；获取网络的实时流量负载值；根据所述用户参考值和所述实时流量负载值确定延迟发送用户；向所述延迟发送用户发送流量回馈响应信息；向网络侧控制服务器发送所述延迟发送用户信息，以使所述网络侧控制器根据所述延迟发送用户信息在所述延迟发送用户可接受的时延内发送所需数据包。本发明所提供的流量均衡方法及装置需要根据用户发送的流量回馈请求信息对数据流量进行分流。

现有的技术方案，主要需要网络中其他设备(用户或者专门的物理服务器等)配合反馈不同接口上的拥塞状态，从而决定何时或者何处进行流量均衡。对于多接口通信的智能平台而言，网络中不一定存在类似监控拥塞状况的网络设备，而tcp等协议的拥塞机制所反映的网络拥塞状态对于转发设备而言又是不透明的，因此多接口通信的智能平台无法判断当前哪个信道是否发生拥塞。

技术实现要素：

本发明提出一种基于转发强度测量的流量均衡方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于转发强度测量的流量均衡方法，对比不同通信接口上已经转发的数据总量，获得流量差，当所述流量差超过通信接口上信道速率r的α倍时，交换机将业务数据流转发至转发数据总量较低的通信接口上；α为流量均衡门限值，且α∈(0,1)。

进一步，包括基于openflow的多通信接口设备，在基于openflow的多通信接口设备中，数据分发服务器根据数据分发需求，通过openflow接口对交换机进行编程配置，在运行阶段，交换机根据数据分发服务器下发的流表规则，对业务终端交付的数据按照指定的转发规则和qos需求将业务数据分发到对应的通信接口上；每完成一次数据转发，交换机均将对应通信接口上已经转发的数据总量保存在本地。

进一步，交换机对比各接口的转发数据总量，得到转发流量差flowdiff，当flowdiff＞α，r交换机更新转发流表。

进一步，所述通信接口为无线局域网接口、短波接口、卫星通信接口或蓝牙接口中的一种或多种。。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明能够根据智能平台不同无线接口上转发的数据总量更新流表转发规则，将业务负荷均衡地分担到各个接口上，大大提高了多接口智能设备资源的均衡利用，降低拥塞，实现不同接口的流量均衡，为用户提供更好的qos服务。

附图说明

图1是基于转发强度测量的流量均衡方法一实施例示意图。

图2是基于转发强度测量的流量均衡方法流程图。

图3是基于转发强度测量的流量均衡方法另一实施例示意图。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明基于转发强度测量的流量均衡方法的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。

本发明适用于基于openflow的多接口设备通信，应用对象包括但不仅限于无人系统集群。本发明包括两部分，即转发强度测量以及基于此转发强度的流量均衡方法。

基于openflow的多接口设备通信中，数据分发服务器首先会根据数据分发需求，如业务类型、转发规则和qos需求等，通过openflow接口对交换机进行编程配置，在运行阶段，交换机根据数据分发服务器下发的流表规则，对业务终端交付的数据按照指定的转发规则和qos需求将数据分发到对应的无线通信接口上。同时每完成一次数据转发，交换机都需要将对应无线接口上已经转发的数据总量的计数保存在本地，即本发明所提的转发强度。转发强度也就是每个无线接口上已经转发的数据总字节数。

基于转发强度测量的流量均衡方法对多接口通信设备各接口上的数据传输提供负荷分担方法，防止不同接口上数据负载差异过大，造成无线通信资源利用的不均衡。该均衡方法主要对比不同接口上的流量差，即转发强度的差值，当该差值超过接口上信道速率的α倍时，交换机会将业务数据流转发至转发强度较低的无线接口上。其中参数α为流量均衡门限值，其取值范围为α∈(0,1)。α取值越小，代表流量均衡要求越高，交换机在转发时可能需要频繁地切换无线通信接口来传输数据，α取值越大，代表流量均衡可以容忍的转发强度差值越大。

实施例

本实施例提供的一种基于转发强度测量的流量均衡方法，如图1所示。图1是本基于转发强度测量的流量均衡装置的连接关系图。该图中包含一个qos接口模块，一个虚拟交换机模块和两个无线接口模块。qos通信接口模块通过openflow接口对虚拟交换机进行编程配置，生成虚拟交换机上的流表转发规则，虚拟交换机与无线接口进行连接，当智能平台产生业务数据时，虚拟交换机根据流表规则转发至相应的无线通信接口上。本实施例中的两个无线通信接口均为超短波接口，本例中方案可以扩展到三个以上接口情况。不失一般性，假设超短波无线接口可以支持的数据速率为r。

虚拟交换机每次根据流表转发规则对智能终端产生的数据进行转发时，也要记录每个无线接口上已经转发的数据总量，即无线接口的转发强度，令sumdatai表示无线接口i上的转发强度，虚拟交换机在进行转发前，需要比较超短波接口1和超短波接口2上的转发强度差值flowdiff，其中flowdiff＝|sumdata1-sumdata2|，如果flowdiff＞αr，则虚拟交换机会将当前的业务数据发送至转发强度较小的超短波接口上。其中参数α为流量均衡门限值，其取值范围为α∈(0,1)。α取值越小，代表流量均衡要求越高，交换机在转发时可能需要频繁地切换无线通信接口来传输数据，α取值越大，代表流量均衡可以容忍的转发强度差值越大。α取值可以根据不同的流量均衡需求而动态设置，本实施例中建议取α＝0.5，这样可以实现多个无线接口通信资源的均衡利用，防止个别接口上因数据转发强度过高而导致拥塞，影响用户服务体验。

结合图2，基于转发强度测量的流量均衡方法，步骤如下：

t101：qos通信模块根据业务类型和qos需求等生成流表转发规则，

t102：qos通信模块通过openflow接口对交换机进行编程控制，在虚拟交换机上生成相应的转发规则

t103：虚拟交换机根据流表转发规则，将业务数据转发到对应的无线接口上，并记录每个接口上转发强度

t104：虚拟交换机对比各接口的转发强度，得到转发强度差值flowdiff

t105：虚拟交换机比较转发强度差值flowdiff是否超过预设门限αr，其中α＝0.5。如果超过预设门限，虚拟交换机更新转发流表，将业务数据转发至转发强度更小的信道上。

一种基于转发强度测量的流量均衡方法扩展实施例

假设在图1中两个短波无线接口的基础上，再扩展一个短波无线接口，此时具有三个短波无线接口。如图3所示。虚拟交换机在对比各接口的转发强度，得到转发强度差值flowdiff时，仅需要根据比较转发强度最高的超短波接口和转发强度最小的超短波接口从而得到转发强度差值flowdiff，当flowdiff超过预设门限αr时，其中α＝0.5，更新转发流表将业务转发至转发强度最小的超短波接口上。

本方案多接口形式还可以是无线局域网接口、短波接口卫星通信接口、蓝牙接口等等。