CN110191306B - 一种基于sdn的数据业务传送优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SDN的数据业务传送优化方法及装置，在网络中部署SDN控制器实现对网络进行统一规划调度，对openflow协议进行扩展，并且前端设备支持openflow协议，服从SDN控制器的统一调度。SDN控制器对网络状况进行实时监控，当发现网络再无多余网络资源可以使用的时候，协调低优先级的视频流业务抑制发送。相应的前端设备收到调度指令后，抑制本身的视频流发送。当网络资源恢复后，SDN控制器再次通知前端设备恢复相关的视频流。本发明可以有效确保高优先级业务的正常发送，充分利用网络资源。

Description

一种基于SDN的数据业务传送优化方法及装置

技术领域

本发明属于数据业务传送优化技术领域，尤其涉及一种基于SDN的数据业务传送优化方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，视频监控走向网络化、高清化、智能化，现在监控视频主要是1080P的视频清晰标准。在极限情况下，25帧的1080P视频，传输的极限码率为：1920×1080×24×25bit/s＝1186.52Mbit/s。

即便使用H.264进行压缩(假定压缩比102:1)，那么1080P活动图像的极限码率为12Mbps。另一方面，视频流本身突发，再加上在一般的应用中经常出现多路视频流叠加。因此，当前视频监控对于网络带宽的要求比较高。

在视频监控应用中，网络资源使用殆尽的情况时有发生。在这种情况下，一个网络系统中可能承载着不同优先级的业务，对于高优先级的任务需要保证其带宽，对于低优先级的任务则可以降低甚至不分配带宽。现有技术中对网络带宽进行调整，通常采用对优先级低的业务进行路径调度，但在实际应用中存在整个网络资源已经消耗殆尽的情况，此时路径调度并不会解决问题，而还可能造成其他路径发送拥塞。现有技术中还采用业务管理服务器来停止业务，然后由业务管理服务器通知摄像机暂停或继续，这种处理是从业务层面来操作，决策路径长，效率低。而且，业务管理服务器一般存在较多业务，无法及时处理摄像机流的业务，数据来不及暂停或者恢复过慢导致数据卡顿。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SDN的数据业务传送优化方法及装置，用于解决现有技术在进行数据业务传送优化时效果不够理想的问题，实现更灵活的数据处理措施，提升网络负载能力；实现数据层面的优先级业务处理，提升对于网络拥塞的反应速度。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于前端设备，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，包括：

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文；

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

进一步地，所述暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文，还包括：

当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小；

所述恢复对应流表的数据业务，还包括：

在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

进一步地，所述恢复对应流表的数据业务，还包括：

将恢复的数据业务设定为高优先级。

本发明还提出了一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于SDN控制器，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，包括：

感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

进一步地，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，还包括：

根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。

本发明还提出了一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于前端设备，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文；

恢复模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

进一步地，所述抑制模块暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文，执行如下操作：

当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小；

所述恢复模块恢复对应流表的数据业务，执行如下操作：

在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

进一步地，所述恢复模块恢复对应流表的数据业务，还执行如下操作：

将恢复的数据业务设定为高优先级。

本发明还提出了一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于SDN控制器，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制报文发送模块，用于在感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

恢复报文发送模块，用于在感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

进一步地，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，还包括：

优先级调整模块，用于根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。

本发明提出了一种基于SDN的数据业务传送优化方法及装置，在网络中部署SDN控制器实现对网络进行统一规划调度，对openflow协议进行扩展，并且前端设备支持openflow协议，服从SDN控制器的统一调度。SDN控制器对网络状况进行实时监控，当发现网络再无多余网络资源可以使用的时候，协调低优先级的视频流业务抑制发送。相应的前端设备收到调度指令后，抑制本身的视频流发送。当网络资源恢复后，SDN控制器再次通知前端设备恢复相关的视频流。可以有效确保高优先级业务的正常发送，充分利用网络资源。

附图说明

图1为本发明基于SDN的数据业务传送优化方法SDN控制器侧流程图；

图2为本发明基于SDN的数据业务传送优化方法前端设备侧流程图；

图3为openflow数据报文格式。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

本发明的总体思路是，对openflow协议进行扩展，在openflow协议中增加抑制、恢复两个动作。在应用场景的网络系统中部署SDN控制器，通过SDN控制器直接对前端设备进行统一调度，前端设备支持openflow协议。在具体实施方式中，以视频监控系统为例进行说明，SDN控制器部署在视频监控系统中，对前端设备(如网络摄像机IPC、其他视频源设备、编码器等等，也称为视频源)进行调控。容易理解的是，对于其他网络系统也同样适用，在网络中部署SDN控制器，用于对网络中的数据源设备进行调控。

本实施例在openflow协议中增加抑制、恢复两个动作，标识该动作还可以是暂停、发送等意义相同的动作，也可以以不同的字母或数字来标识，本发明对此不做限制。

以下分别从前端设备侧和SDK控制器侧说明本发明一种基于SDN的数据业务传送优化方法。

实施例1：如图1所示，本实施例一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于SDN控制器，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，包括：

感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

本实施例SDN控制器处于网络核心，统一调度网络资源，SDN控制器感知整个网络的负载状况。SDN控制器感知可以通过向网络中的各节点设备发送查询消息，各节点设备将本节点设备的网络的负载状况反馈给SDN控制器；也可以直接由各节点设备主动向SDN控制器上报本节点设备的网络的负载状况。

本实施例中，SDN控制器与视频监控系统中的视频管理服务器(VM平台等业务管理平台)进行通信，获取相应的业务优先级信息。数据业务的优先级一般是由平台来提供，并将相关的业务优先级信息传递给SDN控制器。优先级根据用户权限来确认，高权限的用户所播放的视频业务具有更高的优先级；对于组播而言，取所有视频流中最高的优先级作为此组播的优先级。另一方面，SDN控制器与摄像机等视频源进行通信，通过openflow数据报文，控制摄像机的数据发送。

SDN控制器实时感知网络带宽状态，当网络带宽不足时，SDN控制器对低优先级的业务进行调度，向低优先级数据业务对应的视频源发送openflow数据报文，数据报文中的动作为抑制，通知其对数据流的发送进行抑制。前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务。

当网络带宽恢复后，SDK控制器向相关的视频源发送openflow数据报文，数据报文中的动作为恢复，通知其恢复正常业务，前端设备在接收到openflow数据报文后，恢复对应的数据业务。

此外，本实施例SDN控制器还根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。即为了避免某些视频源被长时间阻塞，SDN控制器根据数据业务已经被抑制时间长短，对优先级进行微调，以保证更好的效果。SDN控制器可以记录发往视频源的openflow数据报文发出时间，从而可以获知数据业务已经被抑制时间长短，超过设定的时间阈值后，可以将对应数据业务的优先级向上调整一个或多个级别。

通过对数据业务的优先级进行调整，本实施例在每次有新的业务加入时，对所有的业务根据优先级进行排序，高优先级的优先发送。在网络带宽不足时，对所有的业务根据优先级进行排序，低优先级抑制，高优先级发送。并且在恢复的时候，根据优先级高低，较高优先级的数据业务优先进行恢复。

实施例2：如图2所示，一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于前端设备，包括：

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文；

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

在openflow协议中，一个openflow数据报文一般格式如图3所示，包括包头域、计数器和动作，在原有的openflow协议中仅对数据流的路由信息有动作(如转发表、上传表、丢弃表等)，通过这些操作并不能实现对摄像机的数据业务控制。在本发明中，openflow协议中增加恢复、抑制两个动作，通过这两个操作来实现通过数据层面的调整，提供平滑的网路带宽调整。

本前端设备支持SDN的openflow协议，支持对SDN控制器发送的报文的相应的动作解析，例如摄像机收到数据报文后对数据包进行解析，确认是openflow数据报文后，对包头进行解析。首先匹配流表，如果找到对应匹配的流表则实施数据报文中的动作，否则将数据包转给SDN控制器。

本实施例在执行抑制动作时，建立数据缓存空间用于在停止发送时缓存数据。为了更好的平滑处理数据，设置有缓存阈值和清空阈值。当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小。在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

当摄像机收到的openflow协议数据报文中动作一项为“抑制”，则摄像机根据SDN控制器的指示，暂停对应流表的数据业务来减少网络带宽压力，同时缓存所述数据业务对应的数据报文以便确保数据不会丢失。由于网络带宽的缓存时间长短并不一定，因此当缓存空间大小超过缓存阈值时，摄像机对视频进行编码调整，通过调整I帧间隔、降低质量因子等方法减小数据的大小以便缓存更多的数据。

当摄像机收到的数据包中指示业务数据解除抑制时，即openflow协议数据中动作一项为“恢复”，则根据SDN控制器指示，摄像机根据匹配流表的信息，将对应缓存的数据恢复发送。

本实施例在执行恢复动作时，还可以将恢复的数据业务设定为高优先级。本实施例为了更快的将缓存的数据发出，这些缓存数据在发送时填充为较高优先级，以便比其他数据得到优先处理，尽快被路由转发，让数据尽快恢复从而提升更好的体验。

此外，在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。当缓存数据低于清空阈值时说明缓存空间已经剩余较多，可以对数据进行恢复编码操作，即恢复原来的编码。

本发明的方法，通过在摄像机上实现SDN特性，支持openflow协议，接受SDN控制器的统一调度，在网络带宽再无可挖的情况下，对低优先视频流适时暂停发送，可以有效确保高优先级业务的正常发送，充分利用网络资源。

与上述两个实施例的方法对应地，本技术方案还给出了对应的装置实施例。

实施例3，一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于前端设备，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文；

恢复模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

与实施例2对应的，抑制模块暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文，执行如下操作：

当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小；

恢复模块恢复对应流表的数据业务，执行如下操作：

在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

与实施例2对应的，恢复模块恢复对应流表的数据业务，还执行如下操作：

将恢复的数据业务设定为高优先级。

实施例4：一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于SDN控制器，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制报文发送模块，用于在感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

恢复报文发送模块，用于在感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

与实施例1对应的，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，还包括：

优先级调整模块，用于根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于前端设备，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，包括：

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存数据业务报文；

接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

2.根据权利要求1所述的基于SDN的数据业务传送优化方法，其特征在于，所述暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文，还包括：

当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小；

所述恢复对应流表的数据业务，还包括：

在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

3.根据权利要求1所述的基于SDN的数据业务传送优化方法，其特征在于，所述恢复对应流表的数据业务，还包括：

将恢复的数据业务设定为高优先级。

4.一种基于SDN的数据业务传送优化方法，应用于SDN控制器，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，包括：

感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

5.根据权利要求4所述的基于SDN的数据业务传送优化方法，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化方法，还包括：

根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。

6.一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于前端设备，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第一动作时，暂停对应流表的数据业务，缓存数据业务报文；

恢复模块，用于接收来自于SDN控制器的openflow数据报文，对包头进行解析，在找到对应匹配的流表并且openflow数据报文中动作为第二动作时，恢复对应流表的数据业务。

7.根据权利要求6所述的基于SDN的数据业务传送优化装置，其特征在于，所述抑制模块暂停对应流表的数据业务，缓存所述数据业务报文，执行如下操作：

当缓存超过设定的缓存阈值时，进行编码方式调整，减少数据业务报文的大小；

所述恢复模块恢复对应流表的数据业务，执行如下操作：

在缓存的数据清空到设定的清空阈值后，恢复原来的编码方式。

8.根据权利要求6所述的基于SDN的数据业务传送优化装置，其特征在于，所述恢复模块恢复对应流表的数据业务，还执行如下操作：

将恢复的数据业务设定为高优先级。

9.一种基于SDN的数据业务传送优化装置，应用于SDN控制器，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，包括：

抑制报文发送模块，用于在感知到网络带宽不足时，按照数据业务的优先级向对应的前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第一动作，以便所述前端设备在接收到openflow数据报文后，暂停对应的数据业务；

恢复报文发送模块，用于在感知到网络带宽恢复时，向所述前端设备发送openflow数据报文，所述openflow数据报文中动作为第二动作，以便所述前端设备恢复对应的数据业务。

10.根据权利要求9所述的基于SDN的数据业务传送优化装置，其特征在于，所述基于SDN的数据业务传送优化装置，还包括：

优先级调整模块，用于根据数据业务已经被暂停的时间长短对数据业务的优先级进行调整。

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