[发明专利]一种基于流量聚类的SDN切片构造方法

说明书

本发明目的是通过统计并聚类所有网络流的服务质量需求，分别构造适合每类流量传输的网络切片，以更好地利用网络资源、保障网络服务质量；在每个切片更新周期T内，其主要步骤包括：收集用户的SLA(服务等级合约)与全网物理链路资源容量C与可用资源R；统计各流量需求的QoS特性，得到OD流量特性；对OD流量特性聚类，得到典型的QoS需求类别与规模；将每类QoS需求的流量装配到物理链路中，得到适合承载相应QoS类流量的网络切片，由SDN控制器下发切片信息至转发设备的切片维护表；当SDN转发设备收到客户的数据流时，根据QoS请求寻找适合传送的切片进行转发，同时监测切片内资源利用率与SLA违约等切片性能情况。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于流量聚类的SDN切片构造方法。

背景技术

随着互联网业务类型的不断丰富，网络应用所需的服务可靠性类别与日增多。保证服务质量(QoS,Quality of Service)要求各异的网络流进行可靠合约传输，尤其是端到端的可靠合约传输，是学术界和产业界持续关心的热点之一。这需要分析每项业务流的特性，在网络中定义良好的QoS机制。然而，传统网络提供的是尽力而为的服务，不能保证流量的可靠传输。以IntServ和DiffServ等为代表的QoS模式往往只考虑了带宽，资源预留存在盲目性，早期预留了资源的网络流容易阻塞后续网络流的资源请求。加之传统网络天然的分布式特点决定了不能全局调配网络资源，难精准满足不同业务的QoS需求或客户服务等级合约(SLA,Service-Level Agreement)。此外，传统网络中设备商协议支持不统一、运营商或国家对待网络业务的政策与利益不一致，也阻碍了网络QoS保障的推广。

软件定义网络(SDN)这种新兴的网络架构，为QoS保障提供了新思路和有利基础设施条件。它解耦了控制平面和转发平面，可集中编程管控全网拓扑与转发资源，用于动态优化流量和管理资源。此外，在下一代移动网络联盟(NGMN)提出的5G规划中，引入了网络切片(Network Slicing)概念，将网络按物理可承载资源特性划分为不同子网，各子网有独立的逻辑拓扑视图，由此不同的业务使用不同切片进行传输，保证端到端的传输性能。然而，目前有关网络切片的论文与论坛资料尚停留在切片的概念定义讨论与底层的技术实现细节，缺乏整体的切片构造方案与科学分析，因此，解决这一类的问题显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于流量聚类的SDN切片构造方法，实时统计用户对不同服务质量类型的网络流需求，动态调整网络切片的设置，达到资源利用最优化，实现对网络切片的完善管理。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于流量聚类的SDN切片构造方法，其特征在于，在每个切片更新周期T内，包括以下步骤：步骤一：登记每个接入网络终端用户的网络服务质量等级合约 (SLA)，该合约包含了接入带宽、最高时延、丢包率、抖动率等网络数据传输特征；

步骤二：统计SDN控制域中全网物理链路资源信息，得到物理资源容量矩阵C与物理剩余可用资源矩阵R；

步骤三：对SDN控制域中全网实时流量需求进行采集，得到全网OD 流量需求的QoS特性，汇总为OD流量集合Set；

步骤四：计算OD流量中的热点流量，将集合Set中的流量进行聚类，得到当前网络下的典型QoS需求类别与规模；

步骤五：利用自行设计的资源装配算法，对聚类得到的每类QoS需求，在物理链路中划分出最适合承载它们的网络切片，并由SDN控制器下发流表至转发设备的切片维护表，且承载每类QoS需求的切片可并行独立计算，不需等待都计算好再下发；

步骤六：SDN转发设备收到客户的数据流后，根据其QoS请求特性寻找适合传送的网络切片进行转发，同时监测切片内资源利用率与SLA 违约情况，可根据切片资源利用率、SLA违约率，决定是否重复步骤一到步骤六调整切片划分。