一种用于电力数据通信的软件定义网络系统及其流量疏导方法技术方案

一种用于电力数据通信的软件定义网络系统及其流量疏导方法，属于通信会话技术领域。包括客户终端，还包括一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的交换机；软件定义网络的应用使得电力数据通信获得了全局网络视图，服务质量得到较高质量保证。集中式控制器与支持OpenFLow协议的交换机之间进行消息交互，根据交换机提供的动态流量统计信息，集中式控制器动态调整idle_timeout值，当匹配流表项的数据包数量超过给定阈值后，提高流表项idle_timeout的值使其大于数据包间隔时间，而无需重新建立流表项，即可实现数据包与流表项匹配，缩减了通信数据包处理延迟，提高了具有大规模数据通信量的电力数据通信的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，尤其涉及一种用于电力数据通信的软件定义网络及其流量疏导方法。
技术介绍
电力通信网中的子站与电力通信网中的主站之间的数据通信采用的是传统的分布式网络架构。传统封闭式的网络架构无法实现云计算等新服务的快速发展与部署。由于缺少全局网络视图，服务质量也无法完全保证。软件定义网络利用全局网络资源，通过开放可编程的接口实现按需服务部署，从而得到广泛青睐。但是，在现有软件定义网络架构中，流表项的idle_timeout值设置较小，即经过idle_timeout秒后，未能与数据包相匹配的流表项将快速过期。在这种情况下，若有数据包到达交换机，即使是与该数据包相匹配的流表项，也因被删除而需重新建立，从而产生过大的处理延迟。
技术实现思路
针对现有方法存在的不足，本专利技术提供一种用于电力数据通信的软件定义网络及其流量疏导方法。本专利技术所采用的技术方案是这样实现的：一种用于电力数据通信的软件定义网络，包括客户终端，还包括一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的交换机；所述集中式控制器，用于与多个支持OpenFlow协议的交换机建立连接关系；向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；对各交换机的属性进行设置并删除所有的流表项；根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；根据用户请求信息及网络拓扑，通过OpenFlow协议为每条数据流建立全局最短路径；要求所述路径上的交换机发送实时流量统计信息；根据动态流量统计信息，调整idle_timeout值，实现流量疏导；所述交换机，用于与集中式控制器建立连接关系；将其物理特征和功能信息发送给集中式控制器；根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；将用户的请求信息发送给集中式控制器；应集中式控制器的要求，将流量统计信息发送给集中式控制器；所述的用于电力数据通信的软件定义网络的流量疏导方法，包括如下步骤：步骤1：集中式控制器与各支持OpenFlow协议的交换机之间协商双方支持的OpenFlow协议版本，以建立连接关系；步骤2：集中式控制器向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；步骤3：各交换机应集中式控制器要求向集中式控制器发送他们各自的物理特征和功能信息；步骤4：集中式控制器对各交换机的属性进行设置；步骤5：集中式控制器对各交换机进行初始化设置，即删除所有的流表项；步骤6：各交换机根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；步骤7：根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；步骤8：第一个收到用户请求信息的交换机将其收到的用户请求信息发送给集中式控制器；步骤9：根据用户请求信息及网络拓扑，通过OpenFlow协议为用户请求建立全局最短路径；步骤10：集中式控制器要求所述路径上的交换机发送实时流量统计信息；步骤11：根据动态流量统计信息，集中式控制器调整idle_timeout值，实现流量疏导；方法为：先对匹配流表项的数据包数量进行统计，当数据包数量超过给定阈值后，提高流表项idle_timeout的值使其大于数据包间隔时间，而无需重新建立流表项，即可实现数据包与流表项匹配；本专利技术的有益效果是：本专利技术将软件定义网络应用于电力数据通信中，使得电力数据通信获得了全局网络视图，服务质量得到较高质量保证。又针对用于电力数据通信的软件定义网络提出一种流量疏导方法，动态设置idle_timeout值，由此，缩减了通信数据包处理延迟，提高了具有大规模数据通信量的电力数据通信的效率。附图说明图1为本专利技术实施方式的用于电力数据通信的软件定义网络拓扑示意图；图2为本专利技术实施方式的软件定义网络工作原理图；图3为本专利技术实施方式的流表项结构示意图；图4为本专利技术实施方式的用于电力数据通信的软件定义网络的流量疏导方法流程图；图5为本专利技术实施方式的流量疏导方法中idle_timeout值调整方法示意图；图6为本专利技术实施方式采用用于电力数据通信的软件定义网络的流量疏导方法与未采用流量疏导方法的平均通信延迟对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。本实施方式的用于电力数据通信的软件定义网络，如图1所示，包括客户终端主机1和主机2，还包括一个集中式控制器和7个支持OpenFlow协议的交换机；其中主机1负责发送数据包而主机2负责接收数据包。主机1相当于电力通信网中的子站，主机2相当于电力通信网中的主站，利用主机1和主机2模拟电力通信网中主站和子站之间的通信。其中，本实施方式的集中式控制器采用的是NOX；采用OpenvSwitch，结合KVM虚拟化平台生成七个支持OpenFlow协议的虚拟交换机。本实施方式中的NOX控制器、主机1和主机2的IP地址分别为192.168.100.100，192.168.100.1，192.168.100.2。七个支持OpenFlow协议的虚拟交换机依次为Br0，Br1，Br2，Br3，Br4，Br5，Br6，它们的IP地址依次为192.168.100.20，192.168.100.21，192.168.100.22，192.168.100.23，192.168.100.24，192.168.100.25，192.168.100.26。软件定义网络中的数据转发是基于流的操作。交换机按照流表项的规则来转发数据包，所有的网络控制功能由NOX控制器中的网络应用来完成。如图2所示，NOX控制器主要包括NOX的核心模块和网络应用模块。其中核心模块主要包括：线程库模块；事件调度模块；应用部署模块；OpenFlow数据的解析与封装模块；连接管理模块等。其中，线程库模块用于提供操作系统的线程操作。事件调度模块负责将产生的事件调度给相应的应用，以便对事件做出相应的处理。应用部署模块负责协调各个应用之间的部署执行。OpenFlow数据包的解析与封装模块用于解析与封装OpenFlow协议数据包。连接管理模块负责控制器与交换机之间的连接建立。网络应用模块主要包括：存储应用；发现应用；主机跟踪应用；认证应用；拓扑应用；路由应用；监控应用；生成树应用；流量疏导应用等。存储应用用于存储交换机的基本信息。发现应用负责发现底层交换机，通过Packet_out消息命令交换机发送LLDP包进而发现链路，并抛出linkevent事件。主机跟踪应用用于对接入网络的主机进行跟踪。认证应用负责跟踪网络中主机和交换机的位置。拓扑应用用于保存网络中目前激活的链路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力数据通信的软件定义网络，包括客户终端，其特征在于：还包括一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的交换机；所述集中式控制器，用于与多个支持OpenFlow协议的交换机建立连接关系；向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；对各交换机的属性进行设置并删除所有的流表项；根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；根据用户请求信息及网络拓扑，通过OpenFlow协议为每条数据流建立全局最短路径；要求所述路径上的交换机发送实时流量统计信息；根据动态流量统计信息，调整idle_timeout值，实现流量疏导；所述交换机，用于与集中式控制器建立连接关系；将其物理特征和功能信息发送给集中式控制器；根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；将用户的请求信息发送给集中式控制器；应集中式控制器的要求，将流量统计信息发送给集中式控制器。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力数据通信的软件定义网络，包括客户终端，其特征在于：还包括一个集
中式控制器和多个支持OpenFlow协议的交换机；
所述集中式控制器，用于与多个支持OpenFlow协议的交换机建立连接关系；向各交换
机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；对各交换机的属性进行
设置并删除所有的流表项；根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑；根据用户请
求信息及网络拓扑，通过OpenFlow协议为每条数据流建立全局最短路径；要求所述路径上
的交换机发送实时流量统计信息；根据动态流量统计信息，调整idle_timeout值，实现流量疏
导；
所述交换机，用于与集中式控制器建立连接关系；将其物理特征和功能信息发送给集中
式控制器；根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；将用户的请求信息发送给
集中式控制器；应集中式控制器的要求，将流量统计信息发送给集中式控制器。
2.权利要求1所述的用于电力数据通信的软件定义网络的流量疏导方法，其特征在于：
包括如下步骤：
步骤1：集中式控制器与各支持OpenFlow协议的交换机之间协商双方支持的OpenFlow
协议版本，以建立连接关系；
步骤2：集中式控制器向各交换机发送消息要求各交换机...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏泳，赵宏昊，孟凡博，朱明，祁宁，齐智刚，邹愚，吴雪梅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司，国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司，辽宁邮电规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11