一种路由策略确定方法、装置、SDN控制器及异构网络与流程
本发明涉及异构网络融合技术领域，更具体地说，涉及一种路由策略确定方法、装置、sdn控制器、计算机可读存储介质及异构网络。
背景技术：
随着移动通信和互联网技术的高速发展，涌现出了大量不同类型的通信网络，同时随着5g网络的研究的不断深入，传统的单模终端及单一网络已经无法满足用户的业务需求，因此结合多种网络资源和支持灵活组网的异构网络已然成为下一代无线网络系统的研究热点。但是实现异构网络的融合必须充分利用不同网络间的互补特性，解决多种不同类型网络的有机融合问题，涉及到接入网融合、核心网融合、终端融合、业务融合和运营管理融合等方面。在现在的研究中在这些方面提出的算法已经很多，但是其中的运营管理融合上还存在很多问题需要解决，目前本领域技术人员亟待解决的问题为在对异构网络中的各网络进行统一管理时，如何可以保证各个子网中的不同网络性能的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种路由策略确定方法、装置、sdn控制器、计算机可读存储介质及异构网络，能够对异构网络中各子网进行统一管理时保证各子网中不同网络性能的需求。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种路由策略确定方法，应用于sdn控制器集群中的每个sdn控制器，每个所述sdn控制器一一对应的管理所述sdn控制器集群所属异构网络中的每个子网，且不同的所述sdn控制器之间互相连接；所述路由策略确定方法包括：
收集所述异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息；
基于所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息构造所管理的子网的网络拓扑图；
基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，基于所管理的子网的网络拓扑图确定满足所述网络性能的路由策略，并将所述路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中。
优选的，基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，包括：
确定是否存在客户需求，若是，则基于所述客户需求确定需要保障的网络性能，若否，则基于所管理的子网的网络类型确定需要保障的网络性能。
优选的，收集所述异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息，包括：
实时收集所述异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息。
优选的，确定满足所述网络性能的路由策略之后，还包括：
将所管理的子网的网络类型、网络拓扑图及路由策略发送至客户对应的客户终端，以供所述客户确定是否需要重新确定对应子网的路由策略。
优选的，还包括：
实时监控所管理的子网中各个网络节点的工作状态，并将监控得到的信息上报至所述管理终端。
优选的，所述路由策略包括实现最小代价路径、实现最大带宽利用率及实现优先级业务保障的路由策略。
一种路由策略确定装置，应用于sdn控制器集群中的每个sdn控制器，每个所述sdn控制器一一对应的管理所述sdn控制器集群所属异构网络中的每个子网，且不同的所述sdn控制器之间互相连接；所述路由策略确定装置包括：
收集模块，用于：收集所述异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息；
构造模块，用于：基于所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息构造所管理的子网的网络拓扑图；
确定模块，用于：基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，基于所管理的子网的网络拓扑图确定满足所述网络性能的路由策略，并将所述路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中。
一种sdn控制器，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述路由策略确定方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述路由策略确定方法的步骤。
一种异构网络，包括sdn控制器集群及多个子网，每个所述sdn控制器集群中的sdn控制器一一对应的管理每个所述子网，且不同的所述sdn控制器之间互相连接，所述sdn控制器为如上所述的sdn控制器。
本发明提供了一种路由策略确定方法、装置、sdn控制器、计算机可读存储介质及异构网络，其中，该路由策略确定方法应用于sdn控制器集群中的每个sdn控制器，每个所述sdn控制器一一对应的管理所述sdn控制器集群所属异构网络中的每个子网，且不同的所述sdn控制器之间互相连接；所述路由策略确定方法包括：收集所述异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息；基于所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息构造所管理的子网的网络拓扑图；基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，基于所管理的子网的网络拓扑图确定满足所述网络性能的路由策略，并将所述路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中。可见，本申请通过sdn控制器集群的设置，既能管理异构网络中不同子网之间的数据交互，又能针对子网相关信息确定出满足需保障的网络性能的路由策略并下发，能够对异构网络中各子网进行统一管理的同时，保证各个子网不同网络性能的需求，提高了异构网络中各子网的网络性能，从而实现异构网络整体网络性能的提高。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中sdn控制器集群架构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中sdn控制器架构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中任一网络节点的逻辑关联图；
图5为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中网络拓扑图；
图6为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中网络带宽矩阵示意图；
图7为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中优先级业务保障对应流程图；
图8为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法的框架图；
图9为本发明实施例提供的一种路由策略确定装置的结构示意图。
具体实施方式
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。
请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种路由策略确定方法的流程图，该路由策略确定方法应用于sdn控制器集群中的每个sdn控制器，每个sdn控制器一一对应的管理sdn控制器集群所属异构网络中的每个子网，且不同的sdn控制器之间互相连接；路由策略确定方法可以包括：
s11：收集异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息。
本实施例中，在异构网络中建立一个分布式的sdn控制器集群，sdn控制器集群中的每个sdn控制器管理异构网络中的一个子网(子网即为异构网络包含的不同网络)，sdn控制器及子网是一一对应的关系；同时，不同的sdn控制器之间互相连接，能够实现数据的交互，从而控制着不同子网之间的数据的传输。其中，sdn控制器集群的基本架构可以如图2所示，对应的任一子网的基本架构可以如图3所示。
本实施例提供的一种路由策略确定方法应用于sdn控制器，对应的该路由策略确定方法的执行主语可以为sdn控制器或者设置于sdn控制上的路由策略确定装置，不管是上述哪种情况均可以称为sdn控制器为本实施例提供的一种路由策略确定方法的执行主语。每个sdn控制器均分别收集其管理的子网的相关信息，子网的相关信息包括网络类型、网络节点信息，具体来说，网络类型包括工业传感网、wifi、4g等，网络节点信息主要为各网络节点的关联信息，对于任一网络节点，该任一网络节点的关联信息即为位于该任一网络节点无线传输范围内的网络节点或与该任一网络节点有线连接的网络节点的信息，可以表示如下：
其中，informationa是子网中网络节点a的关联信息，nodea表示该网络节点是a，
每个sdn控制器均收集其所管理的子网中每个网络节点的关联信息，假设任一子网包含的网络节点数量为n，则收集的各网络节点的关联信息可以表示如下：
s12：基于所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息构造所管理的子网的网络拓扑图。
sdn控制器得到管理的子网中各个网络节点的关联信息后，可以基于这些关联信息进行对应子网的网络拓扑的实时重构，即根据这些关联信息确定对应节点之间的逻辑关联图，进而基于该逻辑关联图还原出整个子网的网络拓扑图。其中，基于任一网络节点的关联信息得到其逻辑关联图，即为用连线的方式将该任一网络节点的关联节点与该任一网络节点连接以表示其具有关联，具体示例图可以如图4所示，其中覆盖范围有交集即为在对应网络节点无线传输范围内；基于逻辑关联图还原出整个子网的网络拓扑图即为将子网中每个网络节点的逻辑关联图整合到一张图中，该图可以表示出子网内任一网络节点与对应关联节点的关系，具体示例图可以如图5所示。
s13：基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，基于所管理的子网的网络拓扑图确定满足网络性能的路由策略，并将路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中。
其中，路由器与现有技术中对应概念的含义相同，在本实施例中其是sdn控制器的直接控制对象，相当于网络中的中继节点，同时路由器又控制着网络中各种终端节点(用户端)的交互信息，而中继节点及终端节点均属于网络中的网络节点，将路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中，由各个路由器按照路由策略利用网络节点实现数据传输。
sdn控制器结合所管理的子网的网络类型及客户需求可以确定出需要保障的为何种网络性能，如可以为带宽利用率、路径代价、单位路径功耗等网络性能。在确定出需要保障的网络性能，且已知子网的网络拓扑图的情况下，可以基于网络拓扑图确定出业务在子网中进行传输的路径以保障对应网络性能，也即确定出路由最优路径策略(以下均简称为路由策略)，并将路由策略下发至对应子网的各个路由器中，由子网的各个路由器控制业务按照路由策略对应路径实现传输。
本申请建立一个sdn控制器集群，由sdn控制器集群中的各sdn控制器分别管理异构网络下的各子网，各sdn控制器之间互相连接可以实现不同子网之间的数据交互；每个sdn控制器收集所管理的子网的网络类型及子网下各网络节点的关联信息，结合客户需求和网络类型确定出所管理的子网需保障的网络性能后，基于利用所管理的子网中各网络节点的关联信息建立的网络拓扑图、确定满足需保障的网络性能的路由策略，并将路由策略下发至所管理子网包含的各个路由器中；可见，本申请通过sdn控制器集群的设置，既能管理异构网络中不同子网之间的数据交互，又能针对子网相关信息确定出满足需保障的网络性能的路由策略并下发，能够对异构网络中各子网进行统一管理的同时，保证各个子网不同网络性能的需求，提高了异构网络中各子网的网络性能，从而实现异构网络整体网络性能的提高。
本发明实施例提供的一种路由策略确定方法，基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，可以包括：
确定是否存在客户需求，若是，则基于客户需求确定需要保障的网络性能，若否，则基于所管理的子网的网络类型确定需要保障的网络性能。
需要说明的是，客户对于子网的网络性能可能具有一定要求，也即客户需求；本实施例中如果存在客户需求，则以满足客户需求为准，也即确定客户需求中需要保障的网络性能为对应子网需要保障的网络性能，从而提升了客户的用户体验；在不存在客户需求的情况下，则基于子网的网络类型确定需要保障的网络性能，具体来说，网络类型与需要保障的网络性能之间可以具有预先设置的对应关系，由此在确定出网络类型后，则可以确定该网络性能对应的需要保障的网络性能；从而能够快速方便的确定出与网络类型对应的需要保障的网络性能。其中，网络类型与需要保障的网络性能之间的对应关系可以预先根据实际需要进行设置，例如工业网络中比较注重数据准确性，因此可以默认工业网络需要保障的网络性能为减少网络数据的掉包率，又如4g网络比较注重数据获取速度，因此可以默认4g网络需要保障的网络性能为最大带宽利用率，等。
本发明实施例提供的一种路由策略确定方法，收集异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息，可以包括：
实时收集异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息。
需要说明的是，本实施例中sdn控制器可以实时收集对应子网的网络类型及各网络节点的关联信息，进而基于实时收集的上述信息实现包括步骤s12至步骤s13的路由策略确定方法的相关步骤，从而能够在异构网络中子网变更时，实现对应子网的路由策略的快速实时变更，进一步提高了对应子网及异构网络的网络性能。
本发明实施例提供的一种路由策略确定方法，确定满足网络性能的路由策略之后，还可以包括：
将所管理的子网的网络类型、网络拓扑图及路由策略发送至客户对应的客户终端，以供客户确定是否需要重新确定对应子网的路由策略。
在sdn控制器确定出所管理的子网的路由策略之后，可将所管理的子网的网络类型、网络拓扑图及路由策略发送至客户终端，使得客户可以实时获取到对应子网的情况，进而确定是否需要根据实际需要更改对应子网的路由策略，提升了用户体验。对应的，本申请实施例提供的一种路由策略确定方法还可以实时接收客户发送的客户需求，并基于最新接收到的客户需求执行确定路由策略的相应步骤；从而使得客户可以根据需求实时更改路由策略，进一步提升了用户体验。
本发明实施例提供的一种路由策略确定方法，还可以包括：
实时监控所管理的子网中各个网络节点的工作状态，并将监控得到的信息上报至管理终端。
sdn控制器实时监控所管理的子网中各网络节点的工作状态，并将监控得到的信息上报给管理终端，能够使得管理终端对应管理员能够实时获知对应子网下各网络节点的工作状态，并在其无法正常工作时及时进行故障修复等操作，保证了各网络节点的正常工作。
本发明实施例提供的一种路由策略确定方法，路由策略可以包括实现最小代价路径、实现最大带宽利用率及实现优先级业务保障的路由策略。
需要说明的是，本发明中需要保障的网络性能可以包括最小代价路径、最小单位路径功耗、最大带宽利用率及优先级业务保障等，对应的路由策略即为实现最小代价路径、实现最小单位路径功耗、实现最大带宽利用率及实现优先级业务保障等的路由策略，当然还可以根据实际需要包括其他网络性能，均在本发明的保护范围之内。下面以最小代价路径、最大带宽利用率及优先级业务保障为例进行具体说明：
1)最小代价路径：
网络g(v,ε)中，若存在一条从网络节点u0到网络节点uk的路径path(u0，uk)i不大于任意一条从网络节点u0到网络节点uk的路径path(u0，uk)k的路径代价
path(u0,uk)i＝path(u0,uk)min；
根据上述公式，计算各种可能选择的路径的路径代价，得出最小的路径代价对应的路径为最小代价路径，满足了网络的低延时的性能。
2)最大的带宽利用率：
定义1(重负载接入点条件)：重负载接入点集合为接入点中各业务带宽需求总和大于该接入点的初始带宽的接入点集合，即满足：
定义2(轻负载接入点条件)：轻负载接入点集合为接入点中各业务带宽需求总和小于或等于该接入点的初始带宽的接入点集合，即满足：
对于任一网络，基于该网络的网络拓扑图得出网络带宽矩阵，具体示例如图6所示。先将业务流(业务流表示业务占用的网络带宽大小)的大小进行排序，然后sdn控制器先对大的业务流对应业务进行路径的选择，然后在检测当前网络的各接入点(接入点也是网络节点，只是它在当前情况下起作用，因此可称为接入点)中各业务带宽需求总和
3)优先级业务的保障
根据网络中的业务进行优先级的高低的排序，然后按业务的优先级的顺序，不同的业务根据当前的网络情况进行路径的选择，如图7所示。
以上的3种网络性能的路由策略的方法是本发明的3个应用示例，本发明提出的方法同样适用于其他的网络性能的路由策略的确定。图8为本发明实施例提供的一种路由策略确定方法的框架图，从而基于该框架实现网络性能的提升。
本发明实施例还提供了一种路由策略确定装置，应用于sdn控制器集群中的每个sdn控制器，每个sdn控制器一一对应的管理sdn控制器集群所属异构网络中的每个子网，且不同的sdn控制器之间互相连接；路由策略确定装置如图9所示，可以包括：
收集模块11，用于：收集异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息；
构造模块12，用于：基于所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息构造所管理的子网的网络拓扑图；
确定模块13，用于：基于所管理的子网的网络类型及客户需求确定需要保障的网络性能，基于所管理的子网的网络拓扑图确定满足网络性能的路由策略，并将路由策略下发至所管理的子网包含的各个路由器中。
本发明实施例提供的一种路由策略确定装置，确定模块可以包括：
确定单元，用于：确定是否存在客户需求，若是，则基于客户需求确定需要保障的网络性能，若否，则基于所管理的子网的网络类型确定需要保障的网络性能。
本发明实施例提供的一种路由策略确定装置，收集模块可以包括：
收集单元，用于：实时收集异构网络中所管理的子网的网络类型及所管理的子网包含的各个网络节点的关联信息。
本发明实施例提供的一种路由策略确定装置，还可以包括：
发送模块，用于：确定满足网络性能的路由策略之后，将所管理的子网的网络类型、网络拓扑图及路由策略发送至客户对应的客户终端，以供客户确定是否需要重新确定对应子网的路由策略。
本发明实施例提供的一种路由策略确定装置，还可以包括：
上报模块，用于：实时监控所管理的子网中各个网络节点的工作状态，并将监控得到的信息上报至管理终端。
本发明实施例提供的一种路由策略确定装置，路由策略可以包括实现最小代价路径、实现最大带宽利用率及实现优先级业务保障的路由策略。
本发明实施例还提供了一种sdn控制器，可以包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上任一项路由策略确定方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可以实现如上任一项路由策略确定方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种异构网络，可以包括sdn控制器集群及多个子网，每个sdn控制器集群中的sdn控制器一一对应的管理每个子网，且不同的sdn控制器之间互相连接，sdn控制器为上述实施例的sdn控制器。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种路由策略确定装置、sdn控制器及异构网络中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种路由策略确定方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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