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基于服务等级的业务适配方法优化

【摘要】:EF业务为高优先级业务,主要为时敏业务等对时间敏感的网络业务。而BE业务为最低优先级业务,不需要延时、带宽或帧丢失等方面性能的保障。当一个AF或者BE业务到达DAON时,OFBS-AGR向控制器发送请求,控制器为到达的AF或者BE业务分配网络传输资源,然后生成BHP并发送给相关网络设备。对于每一种传输模式,资源分配方法也各不相同。

为了满足多种网络业务的服务质量要求,本节提出了3种传输模式,并在此基础上基于SLA设计了汇聚策略与资源分配机制。

在DAON中,根据DiffServ框架[25],将业务分为3个等级:快速转发(Expedited Forwarding,EF)业务、保证转发(Assured Forwarding,AF)业务以及尽力而为(Best Effort,BE)业务。EF业务为高优先级业务,主要为时敏业务等对时间敏感的网络业务。AF业务为中间优先级业务,通常需要带宽保障,如单向音频视频业务。而BE业务为最低优先级业务,不需要延时、带宽或帧丢失等方面性能的保障。

考虑不同的业务需求,本小节提出了3种控制DAON的流程模式,以保证上行和下行传输的服务质量(Quality of Service,QoS)。这3种模式分别是轮询模式、请求模式以及突发模式,如图4-6所示。

图4-6 DAON架构下的控制交互流程

在上行方向,BE业务利用轮询模式进行传输,如图4-6(a)所示。DAON中的SDN控制器首先周期性地轮询每一个OFBS-ONU,每一个OFBS-ONU都向控制器上报缓存中待传输BE业务所需的传输资源需求。在接收全网的需求报告后,控制器为每一个OFBS-ONU都分配带宽并将BHP发送到设备中来更新全网的流表。最后每一个OFBS-ONU都与路由器根据更新的流表内容来发送和处理BE业务,以此完成对BE业务的有效适配。请求模式服务于AF业务,其主要流程如图4-6(b)所示。当一个AF业务流到达OFBS-ONU时,OFBS-ONU会生成一个请求并发送至控制器。然后控制器为这个业务分配网络资源,并生成BHP发送到与该业务传输相关的网络设备中,然后根据BHP信息修改流表,最后这些网络设备按照更新后的流表为此AF业务提供相应的传输服务。EF业务流通过图4-6(c)所示的突发模式利用网络预留资源进行传输。为了满足EF业务流的延时需求,OFBS-ONU代替控制器生成BHP,并将BHP利用安全信道发送给传输路径上的节点设备。每个设备在接收BHP后,都会配置通信链路,并利用预留的网络资源传输EF业务,同时将自身配置信息与状态通过流表传给控制器,然后,控制器更新网络状态记录与预留资源的占用信息。在突发模式下,控制器不会直接控制网络数据层设备,而是通过收集BHP与流表信息来实时监控并记录底层设备的状态信息。

在下行方向,AF与BE业务流都通过请求模式进行传输,如图4-6(d)所示。当一个AF或者BE业务到达DAON时,OFBS-AGR向控制器发送请求,控制器为到达的AF或者BE业务分配网络传输资源,然后生成BHP并发送给相关网络设备。最后,OFBS-WSS根据收到的BHP建立从OFBS-AGR到OFBS-ONU的光连接,以此来传输AF或者BE业务。EF业务流由突发模式来提供传输服务,如图4-6(e)所示。OFBS-AGR生成BHP并将其发送至OFBS-WSS与OFBS-ONU,以此建立业务传输通道。然后在偏移时间以后,OFBS-AGR开始通过配置好的光链路传输EF业务流,同时各个设备通过流表向SDN控制器上传BHP信息。DAON通过全光传输与网络资源急速配置为时敏业务提供了有效的低时延保障。

DAON中的去OLT化会导致网络中接入部分的汇聚能力下降,并且在网络业务负载较轻的条件下频繁的周期性传输会导致资源的浪费。为了满足不同的QoS需求,基于上述3种传输模式,本小节进一步设计了一种汇聚策略。

在此汇聚策略中,由于EF业务有较为严格的时延要求,因此EF业务在上下行传输上采用突发模式不需要等待业务汇聚。而AF与BE业务的延时需求相对较为宽松,因此需要汇聚这两种业务来提升资源效率,以保障QoS。在上行方向,到达的AF业务将被缓存在OFBS-ONU的缓存器中。当AF业务量到达阈值或者业务等待时间到达最大汇聚时间时,数据汇集完成,此时才会触发请求模式来传输缓存中的全部AF业务。对于BE业务,轮询模式具有天然的可调节汇聚功能,可以通过动态调整轮询周期来实现对BE业务的不同程度的汇聚。在下行方向,AF与BE业务通过请求模式传输,将采用与上行传输AF业务相同的汇聚方法,并且业务的汇聚只针对目的节点为同一OFBS-ONU的AF和BE业务。

基于上述汇聚策略,传输模式的触发有两种类型:一种是业务流到达,另一种是计时器触发。业务流到达可能触发突发模式或者请求模式,EF业务流到达可以触发突发模式,或者当利用请求模式传输的业务流到达时,缓存中该业务总量达到阈值,这种情况也同样会触发请求模式。而计时器触发则可以激活轮询模式与请求模式,当时间到达周期轮询时间时会触发轮询模式,或者当时间到达请求模式的最大汇聚时间时也会触发请求模式。图4-7(a)与图4-7(b)分别描述了上行OFBS-ONU的汇聚策略和下行OFBS-AGR的汇聚策略。

图4-7 DAON中的汇聚策略

DAON包括接入部分与汇聚部分,接入部分又分为多个PON域。在一个PON域内,多个OFBS-ONU共享一个PON域内的网络资源,在汇聚部分,多个PON共享网络资源。为了避免数据冲突并保障业务的QoS,本小节提出了一种资源分配机制,其流程图如图4-8所示。在该分配机制中,汇聚部分光网络利用不同的子载波承载不同PON域的业务流,在接入部分,则利用不同的子载波或者时隙来传输不同于OFBS-ONU的业务流。在全局网络资源部署方面,为了满足时敏业务的低时延需求,需要为突发模式预留一部分的网络资源,然后将剩余资源按业务预测的比例动态地分配给其他传输模式。对于每一种传输模式,资源分配方法也各不相同。当轮询模式被激活时,控制器询问每一个OFBS-ONU的流表状态,以此获得每个OFBS-ONU缓存中的业务缓存信息,然后为每一个PON域分配频谱资源,为每一个OFBS-ONU分配子载波与时隙资源。当请求模式被激活时,控制器向请求节点询问状态信息,然后控制器根据请求分配子载波与时隙资源。在突发模式中,由于源节点直接使用预留资源传输EF业务流,所以控制器并不需要为EF业务流分配资源。由于全部OFBS-ONU共享为高优先级业务预留的资源,所以当一个EF业务流占用一部分预留资源时,相关设备会将状态信息通过BHP报告至控制器。为了避免预留资源的短缺,控制器会动态调整预留资源量,将预留资源量补充至剩余可用资源的一定比例。然后将更新后的预留资源信息发送给网络中全体设备,以避免资源重复占用导致的冲突问题。因此,资源分配策略会为传输模式、汇聚策略与QoS保障提供有效的支撑。

图4-8 3种模式资源分配过程流程图