一种无线信道设备的拓扑业务感知方法与流程

1.本发明涉及业务感知技术领域，具体是一种无线信道设备的拓扑业务感知方法。


背景技术：

2.在具有软件控制能力的新一代分组传送网络中，组成分组传送网络的设备称为分组传送设备，分组传送设备为移动回传、政企专线等综合业务提供在接入网、城域和骨干传送网的各类应用和服务。
3.在分组传送网络中，业务感知技术是网络提供差异化服务的基础条件之一，接入网是传递用户信息的首要环节，在高可靠性的网络环境中，无线通信信道将有效的补充恶劣环境或者人为故意损坏环境下链路的多通道特性，将最大限度的提高业务转发的可达性，为上层应用提供更稳定可靠的物理传输通道，为提供端到端的服务质量(qos)提供良好的基础。
4.无线信道业务感知技术是将网络中的不同设备进行自动的识别和区分的技术，业务的动态感知是实现差额质量服务策略和安全公共策略的一个基础。业务感知包含有三个不同的对象，即：感知对象、感知方式和感知结果。感知对象可以是有线设备类型也可以是无线设备类型；感知方式可以是通信协议的报文解析，可以是对特定流量的特征值的提取，或者是两者的结合体；感知结果则是对业务感知的结果就行处理，一般是为了满足传输网对qos业务的高优先级对象的分类需求。
5.无线设备业务感知技术包含了对不同无线设备的分类和识别、无线业务特征值的提取，分别对应于业务感知技术主体的确认和感知的具体手段的运用。无线设备业务感知的基本过程如下：采用分组传送设备对预期互联的无线邻居设备的发现，依据发现设备的不同类型进行无线信道的区分；采用不同的无线信道类型(如微波，超短波，卫星等)进行信道带宽的评估和信道动态参数的预测；采用对网络业务节点的业务流的特征提取，标记业务流的特性，将符合对应通信信道的业务流分配到不同的无线节点上，实现最大化智能化的利用无线信道信息。采用分组传送设备节点对无线设备类型的分类，可实现人工干预的业务通道选择，也可根据自动分类结果实现业务通道的自动选择，为整体的部署提供更安全可靠的策略。
6.现有的业务感知技术主要是通过单一的方式进行业务感知，一般采用解析tcp/ip报文的tos(type of service，简称tos)字段来确定ip报文所承载的业务类型的优先权，或者通过tcp/ip协议中特定的端口号进行业务类型区分，现有技术无法实现更加精细化的业务感知和信道动态参数感知功能。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种无线信道设备的拓扑业务感知方法。这种方法能实现分组传送设备对无线信道的自动感知，能最大限度的利用有限的带宽资源，实现不同业务按需流量大小进行的业务通道的自动选择，实现业务和业务内不同
数据的管道化承载。
8.实现本发明目的的技术方案是：
9.一种无线信道设备的拓扑业务感知方法，包括步骤如下：
10.1)分组传送设备采用二层组播报文完成无线信道设备的发现，并建立分组传送设备和无线信道设备之间的邻居关系，分组传送设备刚开始工作时无法知晓预期互联无线信道设备的mac信息，故采用二层组播mac方式进行数据交互，通过信道感知协议商定的二层组播进行无线信道信息的交互；
11.2)分组传送设备采用无线信道感知协议向无线信道设备发送无线信道设备信息、无线拓扑信息和无线链路信息请求，并等待无线信道设备的信息回复，当分组传送设备接收到无线信道设备的回复数据帧后，将无线信息设备信息进行汇总，生成对应的无线拓扑信息上报分组传送设备控制器，控制器根据上报的无线信道信息进行信道业务感知和处理，最终完成分组传送设备业务通道需求计算和参数调整，包括：
[0012]2‑
1)分组传送设备通过发送二层组播报文感知无线信道设备的存在，当分组传送设备与无线信道设备之间建立up状态的邻居信息后，分组传送设备和无线信道设备直接切换使用设备mac地址进行单播数据交互；
[0013]2‑
2)无线信道设备响应分组传送设备的无线邻居发现报文，通告分组传送设备无线信道设备的存在，分组传送设备从其端口邻居数据库中提取无线信道设备的mac地址，通过单播请求方式，向无线信道设备信息请求当前无线信道设备的设备信息、无线链路信息和无线拓扑信息；分组传送设备记录无线信息设备返回的无线设备信息、无线链路信息和无线拓扑信息，并将信息汇总保存到无线信息数据库中；当提取信息满足分组传送设备控制器的需求后，将信息汇总打包上送给分组传送设备控制器模块；同时，分组传送设备周期性的维持和无线信道设备的信息交互，当无线信道设备信息变更后，分组传送设备将及时刷新本地的无线信息数据库，并汇总最新的无线信息上送分组传送设备控制器设备；分组传送设备根据上送的无线信道信息完成对业务的创建和业务优先权的下发控制；
[0014]2‑
3)分组传送设备感知存在up状态的无线信道设备后，分组传送设备依次发送无线设备信息请求报文、无线链路信息请求报文、无线拓扑信息请求报文；无线信道设备被动接受分组传送设备的请求报文，当接收到对应的请求报文后，回复无线信道设备信息、无线链路信息和无线拓扑信息；当分组传送设备接收到无线信道设备返回的响应报文后，通过提取无线设备信息和无线拓扑信息，组建有线和无线混合网络拓扑图，将该拓扑信息上报分组传送设备控制器模块，由分组传送设备控制器模块根据当前的有线和无线混合拓扑图创建分组传送设备的业务；
[0015]
3)由上层主控网管或分组传送设备控制器认为规划出分组传送设备之间的业务承载路径，在有线和无线混合组网中，将用户业需求转换为分组传送设备对应的访问控制规则和服务质量等级，并通过分组传送设备控制器将相应的业务下载到网络中的分组传送设备中，在接收分组传送设备中，根据分组传送设备控制器下发的业务路径模型实现在有线端口和无线端口上的业务传输，由上层网管或控制器人为规划出网络两个终端节点之间的业务承载路径，并将用户业务需求解释为分组传送设备对应的访问控制规则和qos差分服务业务规则，并将一系列规则下发到全网的各级分组传送设备中，各级分组传送设备控制器下发的业务访问控制规则和qos差分服务规则进行业务报文的区别处理，并建立对应
的业务承载通道路径，以实现两终端设备之间的端到端业务传输。
[0016]
步骤2
‑
2)中在分组传送设备与无线信道设备之间进行的无线信道感知协议帧交互的过程中，业务感知协议根据不同的请求包含不同的tlv信息，分组传送设备接收到无线信道设备的不同的tlv信息后汇总向控制器汇报本设备和本设备邻居设备的链路状态信息。
[0017]
步骤3)中，在有线和无线混合组网的网络环境中，通过静态配置业务系统指定业务流标、业务流的优先级和对应的业务流量带宽，上层网管或者控制器根据业务优先等级创建多条端到端的管道，并将业务信息放置到不同的管道中，实现端到端的管道调度机制和管道保护机制，在未配置的管道作为预留配置管道，当出现工作管道坏损时提供备份管道的业务切换承载功能，分组传送设备上送的无线信道信息使得分组传送设备控制器不支持相应的无线链路业务通道计算时，可通过静态配置业务系统指定业务流标识、保障等级和对应带宽保障参数，上层网管或控制器再根据业务的qos要求创建端到端的管道通道，并将业务流映射到对应管道通道中，实现端到端的管道调度机带宽保障处理，未做配置的业务信息流由设备指定缺省优先级，并且不做流量监管。
[0018]
步骤3)中，分组传送设备和无线信道设备之间的动态带宽信息的获取对分组传送设备之间的业务承载的备份路径的选择和保护路径的动态调整计算，分组传送设备控制器会在不同的分组传送设备之间根据无线信道感知设备信息，有线建立有线环境下的工作路径和保护路径；当有线环境资源不够或者资源低于用户指定的阈值时，开始创建无线信道的工作和保护路径；最终实现最大限度的保证网络用户的业务流畅。
[0019]
与现有技术相比，本技术方案具有如下特点：
[0020]
1.本技术方案基于分组传送设备的任意业务口和无线信道设备管理口之间的无信信道交互，实现分组传送设备对无线信道的自动感知；
[0021]
2.分组传送设备通过智能感知无线信道信息，汇总无线信息感知结果，自动规划业务服务优先级、设置业务转发等级；根据无线的信道带宽将不同信道容量的业务流映射到不同的逻辑管道中，实现业务流量的按需转发，最大限度的利用有限的带宽资源；根据全网络通信链路状态，实现业务的管道监控，完成工作路径和保护路径的计算，并在工作路径实现时，实现保护路径的业务切换；
[0022]
3.基于不同流量的业务的管道化承载需求，本技术方案转发面自动流量控制和端口流量限速实现，根据用户需求，定制实现业务流量与管道的映射关系和业务内消息类型的映射，实现不同业务按需流量大小进行的业务通道的自动选择，实现业务和业务内不同数据的管道化承载。
[0023]
这种方法能实现分组传送设备对无线信道的自动感知，能最大限度的利用有限的带宽资源，实现不同业务按需流量大小进行的业务通道的自动选择，实现业务和业务内不同数据的管道化承载。
附图说明
[0024]
图1为实施例中分组传送设备自动发现无线信道设备示意图；
[0025]
图2为实施例中无线信道信息交互感知示意图；
[0026]
图3为实施例中无线信道信息更示意图；
[0027]
图4为实施例中通道业务优先级调整示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例对本发明的内容做进一步的阐述，但不是对本发明的限定：
[0029]
实施例：
[0030]
本例是基于分组传送设备的任意业务口和无线信道设备管理接口之间的无线信道信息交互，实现分组传送设备对无线信道的自动感知。分组传送设备通过智能感知无线信道信息，汇总无线信息感知结果，自动规划业务服务优先级、设置业务转发等级；根据无线的信道带宽将不同信道容量的业务流映射到不同的逻辑管道中，实现业务流量的按需转发，最大限度的利用有限的带宽资源；根据全网络通信链路状态，实现业务的管道监控，完成工作路径和保护路径的计算，并在工作路径实现时，实现保护路径的业务切换。整个无线信道信息感知实现的流程如下：
[0031]
1.分组传送设备业务端口通过开启无线信道感知协议功能进行二层组播数据报文发送，进行无线信道设备枚举发现过程，当存在无线信道设备时与无线信道设备建立邻居关系，如图1所示；
[0032]
2.分组传送设备从其内部邻居数据库中找到状态up的无线信道设备，提取其设备mac信息进行单播的无线信道信息交互协议的数据交互，如图2所示。分组传送设备将从无线信道设备获取无线信息信息进行汇总后，构建无线链路信息上送分组传送设备控制器，分组传送设备控制器将得到的网络拓扑连接关系以及业务需求建立对应的业务工作路径和业务保护路径，如图3所示；最后，分组传送设备控制器根据上层逻辑及相关的业务优先级策略和规则，下发配置到网络中相关的分组传送设备中，分组传送设备获取来自分组传送设备控制器的配置信息，实现对具体的工作路径和保护路径的构建，并对路径中报文通道的优先权进行动态调整，如图4所示。
[0033]
具体地：
[0034]
本例分组传送设备的任意业务口和无线信道设备管理接口之间的无线信道信息交互，实现分组传送设备对无线信道的自动感知，包括步骤如下：
[0035]
1)：分组传送设备主动搜索发现无线信道设备：
[0036]
配置分组传送设备业务端口开启了无线信道设备感知协议功能，当分组传送设备端口up后，分组传送设备马上发送一个二层组播报文尝试和直连设备进行数据交互，同时当前分组传送设备启动计时器周期性(默认10秒)地向直连设备发送二层组播报报文，一旦分组传送设备对端设备为无线信道设备，分组传送设备将与无线信道设备建立邻居关系，当邻居关系建立成功后，二层组播将作为将担当keepalive保活功能，
[0037]
参照图1，本例以一台分组传送设备、1台无线设备链路上建立邻居关系为例，建立通信关系的具体过程如下：
[0038]1‑
1)分组传送设备发送二层组播报文，此报文中无邻居标识；
[0039]1‑
2)无线信道设备收到此报文后，将自己和分组传送设备的邻居状态标识为初始化(init)状态，然后无线信道设备再用组播报文向分组传送设备进行回复，此报文中标识无线信道设备的mac地址，分组传送设备的mac地址，无线信道设备的邻居信息为分组传送
设备，分组传送设备和无线信道设备的状态为初始化状态init；
[0040]1‑
3)分组传送设备收到无线信道设备的报文后，分析报文内容，如果发现报文中存在自己的mac地址，且标识无线信道设备的邻居为自己时，则将自己与无线信道设备的邻居状态标识为up状态，然后在组播向无线信息设备发送一个二层组播报文，该报文中标识无线信道设备的mac地址，分组传送设备的mac地址，分组传送设备的邻居信息为无线信道设备，分组传送设备和无线信道设备的状态up状态；
[0041]1‑
4)无线信道设备收到分组传送设备的报文后，解析报文内容，如果发现报文中存在自己的mac地址，且标识分组传送设备的邻居为自己时，则将自己与分组传送设备的邻居状态标识为up状态；然后向分组传送设备回复处于up状态的二层组播报文，标识无线信道设备也建立up状态邻居信息；
[0042]
这样，分组传送设备和无线信道设备成功建立彼此邻居关系，
[0043]
这里列出无线信道感知协议报文的格式定义，无线信道协议的帧格式如下表1：
[0044][0045]
表1
[0046]
数据帧中每个部分的含义如下：
[0047]
dmac(6字节)：这里是无线信道感知协议的二层组播mac地址，它的值为01
‑
80
‑
c2
‑
00
‑
00
‑
4d，
[0048]
smac(6字节)：指本发送设备的mac地址，
[0049]
type：该类型为自定义的无线信道设备感知协议类型0x8673，
[0050]
pdu：无线信道感知协议的具体数据段内容，其数据域的定义如下表2所示：
[0051]
表2：
[0052][0053]
localmac：发送方的设备mac地址，6字节长度，
[0054]
localport：发送方的端口号，2字节，分组传送设备填充端口序号，无线设备默认填充0，
[0055]
neighbormac：邻居设备的mac地址，6字节长度，
[0056]
neighborport：邻居设备的端口号，2字节长度，
[0057]
status：邻居的状态；状态由down、init和up三种状态组成，
[0058]
holdtime：保持时间，通告对端的保持时间，当彼此设备超过保持时间而没有收到对方的消息时，认为对端掉线，本设备老化掉该邻居信息；
[0059]
2)：无线信道业务感知：
[0060]
分组传送设备经过步骤1)后，在分组传送设备内按端口序号保存无线信道设备的信息到其内部的邻居数据库中，在分组传送设备启动无线信道业务感知协议后，分组传送设备从其内部邻居数据库中提取无线信道设备的mac信息，以单播的方式向无线信道设备发送无线设备信息、无线链路信息和无线拓扑信息的请求，这里列出无线信道信息协议报文的格式定义，无线信道信息协议的帧格式如下表3：
[0061]
表3：
[0062][0063]
无线信道信息采用tlv结构完成信息的交互，各字段的含义如下：
[0064]
type：类型，2字节，0：表示无线信道设备类型；1：表示无线链路信息；2：表示无线拓扑信息；
[0065]
length：长度，2字节，长度域包含整个tlv的长度，其中type和length固定长度值为2。value字段的长度值n为length的值减掉4；
[0066]
value：数值，n字节，n的长度可通过length域的值减掉4计算得到，value的实际包含的内容由不同的type类型来决定。
[0067]
无线信道设备类型值如下表4所示：
[0068]
表4：
[0069][0070]
，在无线信道信息的tlv中，其数据包的长度值是固定的，不会随着无线自组网中无线节点的改变而改变。
[0071]
无线链路信息值如下表5所示：
[0072][0073]
在无线链路信息tlv中，其报文的长度是动态变化的，当无线自组网环境中，仅有自己1台设备而没有其他无线设备时，无线链路信息中link_num字段的值为0，后续的链路字段的值全部不存在，不进行填充，当无线自组网环境中存在多个无线设备时，假设当前的无线设备为5，则无线链路信息中link_num字段的值为5，后续的链路字段的值由5个重复的链路字段组成，每个链路字段都包含链路字段1的全部内容。
[0074]
无线拓扑信息值如下表6所示：
[0075]
表6：
[0076][0077]
在无线拓扑信息tlv中，其报文的长度是动态变化的，当无线自组网环境中，仅有自己1台设备而没有其他无线设备时，无线拓扑信息中neighbor_num字段的值为0，后续的无线信道邻居字段的值全部不存在，不进行填充，当无线自组网环境中存在多个无线设备时，假设当前的无线设备为7，则无线拓扑信息中neighbor_num字段的值为7，后续的链路字段的值由7个重复的无线信道邻居字段组成，每个无线信道邻居字段都包含无线信道邻居字段1的全部内容；
[0078]
3)经过分组传送设备和无线信道设备的无线信息交互后，分组传送设备将无线信道设备信息储存在本地的无线信息数据库中，并将数据库中的数据信息汇总后上报给分组传送设备控制器，分组传送设备控制器模块根据用户需求，定制实现业务与管道的关系映
射和业务内的消息传递，实现不同的业务数据流的创建和不同业务之间的通道软件隔离，最终将实现的业务进行管道化的承载操作。当业务进入管道时，业务报文被进行一次管道标签的绑定，在业务报文头中增加管道标识符；当业务离开管道时，业务报文被进行一次管道标签的剥离操作，从而恢复原始的业务数据流，在业务的创建过程中，控制器系统对用户提供cli(命令行接口)和grpc(远程过程调用)交互接口，支持用户在本地分组传送设备上直接输入命令进行静态的管道化配置，同时用户业可以通过远程的接口调用的方式实现动态的管道化配置，当用户不参与管道化的配置时，分组传送设备控制器会根据无线信道信息自动产生默认的参数完成管道和业务通道的创建，该创建过程能有效减少用户学习及配置的工作量；
[0079]
4)无线信道信息变更后的业务通道变化：经过步骤3)后，有上层网管中心人为规划或者分组传送设备控制器自动规划的个节点之间的业务承载路径(包括正常的工作路径和冗余的保护路径)，路径中包含所有节点的lsp(标签交换值)、tunnel(隧道)、和pw(伪线id)，后续的业务可按照字符命令、音频、视频、管道控制命令、网管控制指令等业务分配不同的优先权规则，该规则保障在链路带宽无法满足指标要求时，有限保障处理的重要业务数据包，分组传送设备接收到对应访问控制权限表和qos差分服务规则完成端到端的业务传输，分组传送设备通过比对信道感知协议获取信息与本地分组传送设备无线信道数据库中的信息，当无线信道信息改变后，更新本地无线信道数据库中的信息；分组传送设备触发无线信息信息更新事件，将更新后的无线信道信息传输给分组传送设备控制器，控制器根据最新的无线信道信息，控制器控制平面触发业务更新事件，控制器平面根据原有业务规划重新计算路由转发路径，并将最新的规划配置下发到全网中相关的分组传送设备中。接收配置的分组传送设备，根据业务下发的配置结果，主动更新本设备的业务分配规则、带宽参数和带宽流量限制，最终实现高优先级业务的转发。