基于5GLAN的以太网中继架构组网运行优化方法与装置与流程

本技术涉及智能组网，特别是涉及一种基于5g lan的以太网中继架构组网运行优化方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着第五代移动通信技术（5g）的快速发展，5g网络凭借高速率、低延时以及网络切片等能力，已逐步应用于局域网场景形成5g lan，为局域网设备间提供高速、低延时的通信。与此同时，以太网技术以其高带宽和良好的稳定性，依然是局域网和广域网中主要的通信承载方式。在实际网络部署中，为实现更广范围的覆盖和数据中继，以太网中继技术被普遍采用。

2、为了提升中继网络的性能，业界已提出多种改进手段，包括通过优化中继协议以增强网络的灵活性与可靠性，或者利用硬件加速来提高数据传输效率。然而，在复杂网络环境及海量数据交互的场景下，传统的以太网中继技术仍会面临性能瓶颈、延时升高和资源利用率不足等问题。为此，将5g lan与以太网通信中继相结合，形成基于5g lan的以太网中继架构，成为一种新的解决思路。

3、尽管这种融合架构为网络性能提升提供了可能，但针对该架构的组网运行优化方法还比较欠缺。目前尚缺乏一种有效的优化方案，能够在基于5g lan的以太网中继架构下，同时实现通信延时的降低和资源利用率的提升，导致网络整体性能难以充分发挥。因此，亟需提出一种能够有效优化该架构组网运行的方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低延时、且提升资源利用率的基于5g lan的以太网中继架构组网运行优化方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种基于5g lan的以太网中继架构组网运行优化方法。方法包括：

3、获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数；

4、基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图；

5、根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，必要节点为根据当前业务需求确定需参与数据转发的节点；

6、根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe（customerpremisesequipment，用户端设备）与5g lan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化。

7、在其中一个实施例中，获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数包括：

8、获取组网中所有以太网交换机、5g基站、cpe设备以及终端设备的节点信息，以及各节点之间的物理连接关系；

9、获取每条链路的性能参数，性能参数包括带宽容量、当前可用带宽、传输延时、丢包率和链路可靠性。

10、在其中一个实施例中，基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图包括：

11、将以太网交换机、5g基站、cpe设备和终端设备抽象为节点，将光纤链路、以太网链路抽象为边，并为每条边赋予带宽和延时属性；

12、将连接相同两个设备的多条物理链路捆绑为一条逻辑聚合链路，计算聚合后的总带宽、并以聚合链路替换原有的多条物理链路，形成包含有线链路的基础网络资源图；

13、在基础网络资源图的基础上，将通过cpe接入5g基站的5g lan通信链路抽象为虚拟二层链路，并将虚拟二层链路作为新的边加入，形成融合有线链路和5g lan虚拟链路的融合网络资源图；

14、其中，融合网络资源图中的5g lan虚拟链路可用带宽由cpe无线接入能力、5g基站资源调度结果及对应网络切片分配带宽确定；5g lan虚拟链路传输延时由无线接入延时、5g核心网转发延时和cpe处理延时共同确定。

15、在其中一个实施例中，根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树包括：

16、根据各链路的可用带宽和传输延时计算每条链路的综合权重，综合权重与链路的带宽正相关、且与链路的延时逆相关；

17、根据业务流的类型和优先级，确定综合权重中带宽因素和延时因素的权重占比，得到调整后的综合权重；

18、在融合网络资源图中，基于各链路调整后的综合权重，以避免网络环路为约束，以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，其中，路径瓶颈带宽为构成当前路径的所有链路中可用带宽的最小值，端到端延时为构成当前路径的各链路延时之和。

19、在其中一个实施例中，根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5glan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化包括：

20、根据最优生成树的结构，将属于最优生成树的链路对应的端口设置为转发端口，将可能形成环路但未被选入最优生成树的链路对应的端口设置为阻塞端口或备用端口、并根据链路带宽和延时调整交换机端口路径代价，以使低延时、高带宽链路具有更高的转发优先级；

21、对于接入最优生成树的5g lan虚拟链路，配置对应cpe的转发策略、业务切片标识、可用带宽和优先级参数，使其作为二层虚拟链路参与以太网转发；对于未被选入当前最优生成树的5g lan虚拟链路，将其配置为备用链路；

22、基于业务的类型、优先级、带宽需求和延时需求，将不同业务流映射到最优生成树上的相应路径。

23、在其中一个实施例中，根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5glan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化之后，还包括：

24、持续监测各链路的当前运行状态，当基于当前运行状态检测到最优生成树中某条链路出现运行异常时，触发生成树重建流程；

25、将当前网络中所有可用的以太网链路和5g lan虚拟链路抽象为边，重新构建融合网络资源图；

26、在重新构建的融合网络资源图中，以无环路连通为约束，以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，重新计算得到新生成树；

27、根据新生成树，同步调整组网中交换机端口状态、cpe转发策略、5g lan虚拟链路启用状态和业务流映射关系。

28、在其中一个实施例中，根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5glan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化之后，还包括：

29、周期性获取组网中各链路的实时状态信息、并获取业务流的类型、优先级、带宽需求和延时需求；

30、根据业务流的类型、优先级、带宽需求和延时需求确定路径选择权重；

31、基于实时状态信息，确定组网中满足业务流的带宽需求和延时需求的候选路径；

32、基于路径选择权重，对候选路径中各链路的可用带宽和传输延时进行加权计算，得到各候选路径的综合代价；

33、选取综合代价最优的路径作为主路径、并配置主路径中各节点的转发参数。

34、在其中一个实施例中，根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5glan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化之后，还包括：

35、当业务流被映射至5g lan虚拟链路时，根据当前业务的带宽需求、延时要求和优先级，在对应的5g网络切片中分配传输资源；

36、当检测到某一网络切片的资源占用率超过预设阈值时，触发切片资源重分配流程，按照业务优先级确定待调整的业务流，并重新分配切片资源。

37、第二方面，本技术还提供了一种基于5g lan的以太网中继架构组网运行优化装置。装置包括：

38、数据获取模块，用于获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数；

39、网络资源图构建模块，用于基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图；

40、最优生成树生成模块，用于根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，必要节点为根据当前业务需求确定需参与数据转发的节点；

41、运行优化模块，用于根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5g lan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化。

42、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

43、获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数；

44、基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图；

45、根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，必要节点为根据当前业务需求确定需参与数据转发的节点；

46、根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5g lan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化。

47、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

48、获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数；

49、基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图；

50、根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，必要节点为根据当前业务需求确定需参与数据转发的节点；

51、根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5g lan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化。

52、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

53、获取组网中设备的节点信息、物理连接关系、以及各链路的性能参数；

54、基于设备的节点信息、物理连接关系，将组网中的设备抽象为节点、各类链路抽象为边，构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图；

55、根据各链路的性能参数计算链路综合权重，基于链路综合权重以及融合网络资源图，以避免环路为约束、且以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标，计算一棵覆盖必要节点的最优生成树，必要节点为根据当前业务需求确定需参与数据转发的节点；

56、根据最优生成树，分别对组网中的交换机节点、cpe与5g lan链路节点、以及业务流转发路径进行运行参数优化。

57、上述基于5g lan的以太网中继架构组网运行优化方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过构建携带带宽和延时属性的融合网络资源图，并计算以最大化路径瓶颈带宽和最小化端到端延时为目标的最优生成树，从根源上实现了对延时和资源利用率的优化。具体而言，在计算最优生成树时，明确以最小化端到端延时作为优化目标之一，使得最终选定的转发路径由低延时链路构成，从而直接降低了业务数据的端到端传输延时。同时，通过将最大化路径瓶颈带宽作为另一并行的优化目标，确保了所选路径中各链路的可用带宽均能满足业务需求，避免了因个别链路带宽过小而形成传输瓶颈，有效提升了网络资源的整体利用率。进一步地，基于最优生成树对组网中的交换机节点、cpe与5glan链路节点及业务流转发路径进行运行参数优化，使所有参与数据转发的节点状态和转发路径均与最优生成树保持一致，避免了冗余链路对网络资源的无效占用，并使业务流能够始终运行在经全局优化的低延时、高带宽路径上，从而在降低延时的同时提升了网络资源的利用效率。