[发明专利]一种基于智慧协同网络的柔性数据传输系统

说明书

本发明所述的基于智慧协同网络的柔性数据传输系统，包括资源管理单元和网络组件单元，资源管理单元包括网络状态感知模块、网络状态测量模块和柔性传输模块，柔性传输模块基于网络状态感知模块获取的网络拓扑状态和网络资源更新状态，以及基于网络状态测量模块测量的网络状态链路最大可用带宽和时延信息，计算出K条最短的传输路径，并决策出最优传输路径。本发明在智慧协同网络控制平面的集中统一控制下，感知网络状态和网络组件行为，结合路由跳数、剩余带宽和链路时延等参数，进而决策出最优传输路径来满足服务资源的动态适配和传输，提高数据传输可靠性、网络吞吐量、资源利用率、实现链路负载均衡等以弥补最短路由方法的不足。

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种基于智慧协同网络的柔性数据传输系统。

背景技术

随着互联网规模的不断扩大，用户数量和服务需求正在急剧增加。基于TCP/IP的传统互联网体系逐渐暴露出许多严重的弊端，如安全性差、移动性支持不足、可扩展性差、能源消耗高等问题。在现有网络体系中，网络路由设备控制层和数据层紧密耦合，其中，控制层负责路由设备中路由表项的计算和维护，而数据层则按照控制层下发的指令，在指定的出入端口之间完成数据的转发。控制层和数据层的紧密耦合在很大程度上限制了网络的扩展性和灵活性，难以实现网络中数据的柔性传输。

上述问题存在的根本原因在于现有网络具有“三重绑定”的特征，即服务的“资源和位置绑定”、网络的“身份与位置绑定”和“控制和数据绑定”。为解决上述问题，北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室在对未来网络架构研究中，提出了一种新型网络架构——SINET(Smart Identifier Network,智慧协同网络)，并创造性的提出了“三层”、“两域”的网络总体架构模型。“三层”从上至下依次为智慧服务层、资源适配层和网络组件层，“两域”分别为实体域和行为域。在智慧协同网络中，通过对智慧服务层的服务机理和网络组件层的组件协同方法研究设计，将实体域中的问题转化到行为域，然后将行为域中的解决方案返回至实体域去执行，从而实现服务的查找和匹配、网络族群的选择及其资源动态适配和灵活传输。

在传统的TCP/IP网络中，路由设备通过自学习来维持自身的路由表。而在控制与数据分离的网络中，如较具有代表性的SDN网络，由于控制平面与数据平面的分离，交换机的路由转发功能则是根据流表来进行的。在SDN中，默认的路径计算方法是根据控制器获取到的全局网络状态，使用以跳数为度量单位的最短路径算法计算得到，从而完成数据传输。这种路径计算方法满足了数据传输的最短路径，但未考虑到链路剩余带宽、时延等其他因素。因此，极易存在某条链路被多条最短路径利用，而其余链路却处于空闲或低利用率等情况，从而造成网络拥塞、吞吐量不高和资源利用率低等问题。

针对当前SDN网络中默认路径计算模块存在的负载不均衡和服务质量QoS(Quality of Service,低等问题)，现有技术一提出了SDN网络中基于业务划分的路由选择机制。因为网络中存在很多不同业务属性的流量，流量分布不均且具有突发性，所以该机制通过SDN控制器获取全局网络信息，基于感知功能对不同流量的业务进行划分。该机制通过合理分配底层网络资源，对时延要求较高的业务流会选择时延相对较小的路径，对丢包率要求较高的业务会选择丢包率相对低的路径，并且非实时类业务能够为实时类业务预留网络资源，从而为不同业务类型的数据流选择一条最能满足其QoS要求的最优路径，从而使整个网络达到负载均衡，提高网络资源利用率。

现有技术一虽然可以为不同类型的业务流选择一条满足其QoS的路径，但仍存在一些问题：

(1)网络中存在多种不同的服务类型，不同的网络流量对QoS的要求也大不相同，因此，对流量业务的划分没有统一的标准，极易造成划分不准确、影响数据传输等问题。

(2)对于不同类型的业务流量，其网络流量可能会对QoS具有相同的传输要求，此时在进行数据传输时，会存在多任务队列同时等待、网络拥塞等情况。