要求各交换机向其发送他们各自的物 理特征和功能信息；
[0036] 本实施方式中Ν0Χ控制器向九个支持OpenFlow协议的虚拟交换机分别发送0PFT_ FEATURES_REQUEST消息，要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息。
[0037] 步骤3:各交换机应集中式控制器要求向集中式控制器发送他们各自的物理特征 和功能信息；
[0038] 本实施方式的九个支持OpenFlow协议的虚拟交换机向Ν0Χ控制器返回0PFT_ FEATURES_REPLY消息，告知它们各自的物理特征和功能信息，例如，告诉Ν0Χ控制器交换机 有多少个流表和多少个端口，具备流表项统计、流表统计、端口统计、队列统计等功能，支持 哪些动作操作等。
[0039] 步骤4:集中式控制器对各交换机的属性进行设置；
[0040] 本实施方式中Ν0Χ控制器向九个支持OpenFlow协议的虚拟交换机分别发送0PFT_ SET_C0NFIG消息，对它们的属性进行设置，如设置数据包的最大长度为128字节。
[0041] 步骤5 :集中式控制器对各交换机进行初始化设置，即删除所有的流表项；
[0042] 本实施方式中Ν0Χ控制器向九个支持OpenFlow协议的虚拟交换机发送0PFT_ FL0W_M0D消息，最开始是删除所有的流表项。
[0043] 步骤6 :各交换机根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；
[0044] 步骤7 :根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；
[0045] 步骤8 :第一个收到用户请求信息的交换机将其收到的用户请求信息发送给集中 式控制器；当有数据包到达交换机时，如果没有与数据包相匹配的流表项，则交换机向Ν0Χ 控制器发送PacketIn消息，如图4所示，并判断数据包是否是LLDP(链路层发现协议）数 据包，不是的话则执行步骤9,是的话则返回步骤7。
[0046] 步骤9 :根据用户请求信息及实时动态的网络拓扑，通过OpenFlow协议为用户请 求建立全局最短路径并给交换机下发相应的流表项；
[0047]Ν0Χ控制器收到PacketIn消息后，Ν0Χ控制器进行数据包解析获取目的主机地址 并找到与之相连的交换机地址。并通过源、目的交换机地址计算最短路径，为数据包的请求 建立路由并给交换机下发相应的流表项。如图4所示，如果该最短路径不合法，则将数据包 洪泛出去。本实施方式Ν0Χ控制器通过向九个支持OpenFlow协议的虚拟交换机发送0PFT_ P0RT_M0D消息，规定它们的物理端口行为，例如配置交换机的某个端口，当发生洪泛时不包 括此端口，进而避免网络的广播风暴。
[0048] 步骤10 :当网络发生扩容或者故障后，交换机收集相应的增加或者丢失的链路信 息，返回步骤7 ;
[0049] 网络发生扩容后，Ν0Χ控制器中的发现应用向路由应用发送datapath-join(链路 增加）事件警告。接收到警告后，路由应用向相关的支持OpenFlow协议的交换机发送更新 后的0PFT_FL0W_M0D消息，从而配置网络扩容后的最短路由路径。网络发生故障后，Ν0Χ控 制器中的发现应用向路由应用发送datapath-leave(链路丢失）事件警告。接收到警告后， 路由应用向相关的支持OpenFlow协议的交换机发送更新后的0PFT_FL0W_M0D消息，从而配 置网络发生故障后的路由恢复路径。
[0050] 如图5所示，在图1所示的原有电力通信网拓扑中添加支持OpenFlow协议的虚拟 交换机Br9,从而模拟电力通信网的扩容场景，同时，两条新的链路BK)< >Ek9和Br8 < >Br9 被建立。当主机1发送的电力数据到达Br8,将发送Packet_In消息到Ν0Χ控制器，Ν0Χ控制 器中的发现应用向路由应用发送上述datapath-join事件警告，路由应用采用最短路径算 法计算出网络扩容后的最短路由路径为：Br8的7号输入端口一Br8的9号输出端口一Br9 的4号输入端口 一Br9的2号输出端口 一BrO的9号输入端口 一BrO的7号输出端口。路 由应用向相关的支持OpenFlow协议的交换机Br8,Br9和BrO发送更新后的0PFT_FL0W_M0D 消息，从而配置网络扩容后的这条最短路由路径。
[0051] 如图6所示，在图1所示的原有电力通信网拓扑中删除支持OpenFlow协议的虚 拟交换机Brl，从而模拟电力通信网的故障场景，同时，三条链路BrlgBxO、Br:l〇Br2和Br1 < >Bd:失效。当主机1发送的电力数据到达Br5,将发送Packet_In消息到NOX控制器， NOX控制器向快速配置转发路径模块发送上述datapath-leave事件警告，快速配置转发路 径模块采用最短路径算法计算出网络发生故障后的路由恢复路径为：Br8的7号输入端口 -Br8的6号输出端口 一Br7的6号输入端口 一Br7的2号输出端口 一Br3的6号输入端 口 一Br3的2号输出端口 一BrO的6号输入端口 一BrO的7号输出端口。路由应用向相关 的支持OpenFlow协议的交换机Br8,Br7,Br3和BrO发送更新后的OPFT_FLOW_MOD消息，从 而配置网络发生故障后的这条路由恢复路径。
[0052]图7中扩容场景为电力通信网络发生扩容的情况；故障场景为电力通信网络发生 网络故障的情况，正常场景为电力通信网络未发生扩容和故障的情况。端到端（源地址到 目的地址，发送数据的主机1到接收数据的主机2之间）时延测量采用Ping命令的方法， 测量15组数据再求其平均值。从图7中，可以看出利用本发明的电力通信网络的扩容与抗 毁路由路径确定方法为扩容场景和故障场景计算出的最短路由路径的端到端时延，非常逼 近正常场景的最短路由路径的端到端时延，从而验证了本发明的有效性。
【主权项】
1. 一种电力通信网络，属于软件定义网络，包括客户终端，还包括一个集中式控制器、 和多个支持OpenFlow协议的交换机； 所述集中式控制器，用于与多个支持OpenFlow协议的交换机建立连接关系；向各交换 机发送消息要求各交换机向其发送它们各自的物理特征和功能信息；对各交换机的属性进 行设置并删除所有的流表项；根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；根据用 户请求信息及网络拓扑，通过OpenFlow协议为每条数据流建立全局最短路由路径；当网络 发生扩容或者发生故障后，根据交换机收集的相应的增加或者丢失的链路信息，动态更新 网络拓扑结构；根据动态更新的网络拓扑和相应的用户请求信息，重新计算最短路由路径 并给交换机下发相应的流表项； 所述交换机，用于与集中式控制器建立连接关系；将其物理特征和功能信息发送给集 中式控制器；根据链路层发现协议将实时链路信息发送给集中式控制器；将用户的请求信 息发送给集中式控制器。2. 权利要求1所述的电力通信网络的扩容与抗毁路由路径确定方法，其特征在于：包 括如下步骤： 步骤1 :集中式控制器与各支持OpenFlow协议的交换机之间协商双方支持的OpenFlow协议版本，以建立连接关系； 步骤2 :集中式控制器向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特 征和功能信息； 步骤3 :各交换机响应集中式控制器要求，向集中式控制器他们各自的物理特征和功 能信息； 步骤4 :集中式控制器对各交换机的属性进行设置； 步骤5 :集中式控制器对各交换机进行初始化设置； 步骤6 :各交换机根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器； 步骤7 :根据交换机收集的链路信息，获取并更新整个网络的拓扑； 步骤8 :第一个收到用户请求信息的交换机将其收到的用户请求信息发送给集中式控 制器； 步骤9 :根据用户请求信息及实时动态的网络拓扑，通过OpenFlow协议为用户请求建 立全局最短路径并给交换机下发相应的流表项； 步骤10 :当网络发生扩容或者故障后，交换机收集相应的增加或者丢失的链路信息， 返回步骤7。3. 根据权利要求2所述的用于电力数据通信的软件定义网络的流量疏导方法，其特 征在于：所述步骤5中集中式控制器对各交换机进行初始化设置的方法为删除所有的流表 项。
【专利摘要】一种电力通信网络及其扩容与抗毁路由路径确定方法，属于通信技术领域。包括客户终端，还包括一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的交换机；软件定义网络的应用使得电力数据通信获得了全局网络视图，服务质量得到较高质量保证。集中式控制器与支持OpenFLow协议的交换机之间进行消息交互，当电力通信网需要扩容或出现故障时，自动配置转发路径，缩减了处理延迟，使得扩容速度和故障恢复加快，而且极大地降低了配置失误率、并减少人力资源消耗。
【IPC分类】H04L12/703, H04B3/54, H04L12/751, H04L12/721
【公开号】CN105306365
【申请号】CN201510784650
【发明人】马伟哲, 孟凡博, 赵宏昊, 姜运斗, 魏东旭, 卞晓光, 李道圣, 张威
【申请人】国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司, 国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司, 辽宁邮电规划设计院有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月16日