一种基于软件定义网络南向接口协议的用户请求处理方法

摘要

本发明涉及一种基于软件定义网络的南向接口协议的用户请求处理方法，属于无线通信技术领域。利用软件定义网络的OpenFlow协议中流条目和流表的概念分别对用户请求的数据和处理用于处理用户请求的模块，进行重新定义。用户请求到达第二流表上，与第二流表进行匹配，并判断是否有匹配项，在匹配完之后，更新用户流中的计数器，更新用户流中的动作集，在每次用户请求与第二流表中的流条目匹配完后，将判断用户请求中的超时定时器是否超过超时阈值，通过判断决定是否与第二流表中的其他流表进行匹配，最后根据用户请求中的动作量来执行相应的动作集。本发明方法复杂度低，易于扩展，提高了整个处理系统的灵活性，同时也提高了用户体验质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于软件定义网络的南向接口协议的用户请求处理方法，属于无线通 信技术领域。

背景技术

软件定义网络(Software-defined networking，以下简称SDN)，是一种网络虚拟化 技术。SDN利用分层的思想，将控制和数据相分离。SDN由下到上(或称由南向北)分为 数据平面、控制平面和应用平面。数据平面与控制平面之间利用SDN控制数据平面接口 (control-data-plane interface，以下简称CDPI)进行通信，CDPI具有统一的通信标准， 目前主要采用OpenFlow协议。控制平面与应用平面之间由SDN北向接口(northbound  interface，以下简称NBI)负责通信，NBI允许用户按实际需求定制开发。

OpenFlow技术概念最早由斯坦福大学的Nick McKeown教授提出，是斯坦福大学Clean  Slate计划资助的一个开放式协议标准，后成为GENI计划的子项目。OpenFlow将控制功 能从网络设备中分离出来，在网络设备上维护流表(flow table)结构，数据分组按照流表进 行转发，而流表的生成、维护、配置则由中央控制器来管理。OpenFlow的流表结构将网络 处理层次扁平化，使得网络数据的处理满足细粒度的处理要求。在这种控制转发分离架构 下，网络的逻辑控制功能和高层策略可以通过中央控制器灵活地进行动态管理和配置，可 在不影响传统网络正常流量的情况下，在现有的网络中实现和部署新型网络架构。

流条目概念：指的是流表中的一个元素，用于匹配和处理数据包。

流表概念：包含了许多流条目的管道(pipeline)。

流表构成：如图流表的构成示意图，流表是由许多流条目构成的。

其中每个流条目又包含：

匹配域：对数据包匹配(包括入口端口和数据包报头，以及可选的其他的管道域例如 由之前的表指定的元数据)。

优先级：匹配优先的流条目。

计数器：数据包匹配时更新。

动作集：修改动作集或管道处理。

标记：改变流条目的管理方式。

现在的长期演进网络(以下简称LTE)中用户面分散在不同网元中，每个网元都有自 己的用户面协议栈。这种分布式、栈式的架构会有以下不足：

1、升级复杂：如果用户面的某个网元或某层协议需要升级，例如采用新的算法或协 议，则对应整个网络中的该网元、该层协议都要升级，这会带来十分巨大的升级成本；

2、难以支持异种无线接入技术(Radio Access Technologies，以下简称RAT)融合： 在现有网络架构中，不同的RAT(如LTE和wifi)具有不同的用户面，由于栈式的特点， 不同RAT的用户面完全无法通信，只能通过网关等提供接口或隧道进行交互。这使得异种 RAT、异种网络的融合十分困难、延时等性能很差。

由于以上不足，目前堆栈式的架构中处理用户请求的算法较为复杂，难以扩展，而且灵活 性较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于软件定义网络南向接口协议的用户请求处理方法，采用 流表的概念，将用户请求重新定义成类似于流表的形式，并加以改进来更好地支持蜂窝网 络。

本发明提出的基于软件定义网络南向接口协议的用户请求处理方法，包括以下步骤：

(1)根据软件定义网络南向接口协议的，建立无线通信中用户请求的第一流表，第 一流表中包含的流条目为超时定时器、计数器、动作集和匹配域，同时建立用于处理用户 请求的多个第二流表，第二流表中包含的流条目为动作集、匹配域和优先级；

(2)对无线通信中的用户请求进行初始化处理，即对用户请求中的计数器清零，动 作集清空；

(3)根据步骤(1)的第二流表中的优先级，按优先级大小次序，使上述初始化后的 用户请求的匹配域与第二流表中的匹配域进行匹配；

(4)对匹配结果进行判断，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域相匹配，则 更新用户请求中的计数器，并在用户请求的动作集中添加与该用户请求相匹配的第二流表 中的动作集，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域不匹配，则对用户请求中的超时 定时器进行判断，设定一个超时阈值，若用户请求中的超时定时器大于或等于超时阈值， 则进行步骤(5)，若用户请求中的超时定时器小于超时阈值，则返回步骤(3)；

(5)对第一流表中的计数器进行判断，若计数器为零，则丢弃该用户请求，若计数 器不为零，则执行用户请求中的动作集。

本发明提出的基于软件定义网络南向接口协议的用户请求处理方法，其优点是：

1、本发明方法将用户请求和用于处理用户请求的流表模块进行重新定义，便于今后 统一处理各种不同的用户请求。

2、本发明方法处理用户请求的算法简单，易于扩展，能够支持多种处理制式的融合。

3、本发明方法能够灵活快速高效处理用户请求。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图。

图2是本发明方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提出的基于软件定义网络南向接口协议的用户请求处理方法，其流程框图如图 1所示，包括以下步骤：

(1)根据软件定义网络南向接口协议的，建立无线通信中用户请求的第一流表，第 一流表中包含的流条目为超时定时器、计数器、动作集和匹配域，同时建立用于处理用户 请求的多个第二流表，第二流表中包含的流条目为动作集、匹配域和优先级；

(2)对无线通信中的用户请求进行初始化处理，即对用户请求中的计数器清零，动 作集清空；

(3)根据步骤(1)的第二流表中的优先级，按优先级大小次序，使上述初始化后的 用户请求的匹配域与第二流表中的匹配域进行匹配；

(4)对匹配结果进行判断，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域相匹配，则 更新用户请求中的计数器，并在用户请求的动作集中添加与该用户请求相匹配的第二流表 中的动作集，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域不匹配，则对用户请求中的超时 定时器进行判断，设定一个超时阈值，若用户请求中的超时定时器大于或等于超时阈值， 则进行步骤(5)，若用户请求中的超时定时器小于超时阈值，则返回步骤(3)；

(5)对第一流表中的计数器进行判断，若计数器为零，则丢弃该用户请求，若计数 器不为零，则执行用户请求中的动作集。

本发明方法中的用户请求指的是一个用户的数据流，并且是作为用户请求的输入或输 出一个处理用户请求的流表的形式。每个用户请求都承载着一些自身的信息例如动作集， 计数器，匹配域等信息。将传统堆栈式的用户面，通过“用户平坦化”处理，转变为独立 的处理用户请求的流表的模块。每个处理用户请求的流表都有一系列相关的流条目组成， 这些相关的流表目存储着相关的配置，包括处理相应用户请求的动作集等配置。

以下介绍本发明方法的一个实施例：

以LTE上行收端物理层为例，如图2所示，假设LTE物理层为一个处理用户请求的流 表模块，输入的用户请求需包含的信息有：超时定时器、计数器、动作集和匹配域。物理 层模块接收到该用户请求后，在处理用户请求的流表模块中进行匹配，并进行相应的处理。 处理的步骤如下：

(1)根据软件定义网络南向接口协议的，建立无线通信中用户请求的第一流表，第 一流表中包含的流条目为超时定时器、计数器、动作集和匹配域，同时建立用于处理用户 请求的多个第二流表，第二流表中包含的流条目为动作集、匹配域和优先级；

(2)对无线通信中的用户请求进行初始化处理，即对用户请求中的计数器清零，动 作集清空；

(3)根据步骤(1)的第二流表中的优先级，按优先级大小次序，使上述初始化后的 用户请求的匹配域与第二流表中的匹配域进行匹配；

(4)对匹配结果进行判断，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域相匹配，则 更新用户请求中的计数器，并在用户请求的动作集中添加与该用户请求相匹配的第二流表 中的动作集，若用户请求中匹配域与第二流表中的匹配域不匹配，则对用户请求中的超时 定时器进行判断，设定一个超时阈值，若用户请求中的超时定时器大于或等于超时阈值， 则进行步骤(5)，若用户请求中的超时定时器小于超时阈值，则返回步骤(3)；

(5)对第一流表中的计数器进行判断，若计数器为零，则丢弃该用户请求，若计数 器不为零，则执行用户请求中的动作集，从而响应用户请求。