[發(fā)明專利]一種基于用戶自管控的家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410102769.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN103856356B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎海濤;李艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L12/28
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于用戶自管控的家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，在SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，從用戶自管控角度出發(fā)，通過家庭網(wǎng)絡(luò)管理界面，實(shí)現(xiàn)用戶合理的調(diào)度和管理網(wǎng)絡(luò)資源。

背景技術(shù)

隨著多屏TV、視頻通訊、文件共享/備份等業(yè)務(wù)廣泛用于家庭中，家庭網(wǎng)絡(luò)逐漸衍生發(fā)展形成新的網(wǎng)絡(luò)層面。家庭網(wǎng)絡(luò)是融合家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的家庭信息化平臺(tái)，是在家庭范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息設(shè)備、通信設(shè)備、娛樂設(shè)備、家用電器、自動(dòng)化設(shè)備、照明設(shè)備、保安裝置及水電氣熱表設(shè)備、家庭求助報(bào)警等設(shè)備的互連和管理，以及數(shù)據(jù)和多媒體信息共享的系統(tǒng)。但由于家庭設(shè)備來源復(fù)雜，且普通家庭不具備專業(yè)的IT管理和維護(hù)能力。因此現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)存在著部署成本高、難管理、高故障率等問題。

研究表明，家庭網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有很大的影響。為了解決家庭網(wǎng)絡(luò)中存在的上述問題，人們將注意力轉(zhuǎn)移到SDN（Software Defined Networking，軟件定義網(wǎng)）技術(shù)上。SDN技術(shù)的基本內(nèi)涵是通過軟件定義方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)管理，構(gòu)建開放的可編程網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化和架構(gòu)共享，提升網(wǎng)絡(luò)的軟件化程度和可編程能力，提高管理的集中化和對(duì)業(yè)務(wù)的開放化。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的SDN控制器的特點(diǎn)是，由SDN通用轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備把所有網(wǎng)關(guān)中較為單一的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能獨(dú)立出來；由SDN控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的管理及包轉(zhuǎn)發(fā)策略的下發(fā)；SDN上層應(yīng)用（APP）實(shí)現(xiàn)承載控制、資源分配、干擾協(xié)調(diào)刪除等功能。這樣，通過功能重構(gòu)可使轉(zhuǎn)發(fā)面設(shè)備通用化，降低網(wǎng)絡(luò)部署的成本；另一方面，分離出的、軟件化的轉(zhuǎn)發(fā)控制提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)展及組網(wǎng)的靈活性。因此，可以通過SDN的統(tǒng)一控制和資源協(xié)調(diào)能力，解決家庭網(wǎng)絡(luò)中一些現(xiàn)存的問題。但目前SDN技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用仍處與研究實(shí)驗(yàn)階段，迄今為止還未見有關(guān)SDN技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)中存在的部署成本高、管理難度大、故障率高以及對(duì)外呈現(xiàn)的信息太多或太少等問題，本發(fā)明提出一種基于用戶自管控的家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，通過SDN技術(shù)重構(gòu)家庭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從用戶自管控角度出發(fā)，通過家庭網(wǎng)絡(luò)管理圖形界面，重新定義該家庭網(wǎng)所呈現(xiàn)的信息，并采用軟件編程方式實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的合理調(diào)度和管理，提高家庭網(wǎng)絡(luò)的性能。

一種基于用戶自管控的家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，包括連接Internet的家庭電腦設(shè)備、SDN控制器和Openflow交換機(jī)。每臺(tái)家庭電腦上安裝用戶管理圖形界面，SDN控制器處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的決策中心，通過用戶程序接口API與用戶圖形界面相連，OpenFlow交換機(jī)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通過分析數(shù)據(jù)包查詢流表找到目標(biāo)家庭，并確定目標(biāo)家庭的需求，將SDN控制器的解決策略應(yīng)用到目標(biāo)家庭網(wǎng)關(guān)中。其特征在于，所述方法還包括以下步驟：

步驟1，設(shè)計(jì)簡單可安裝的家庭網(wǎng)絡(luò)管理用戶圖形界面軟件，并安裝在每個(gè)家庭的主機(jī)上。

所述用戶圖形界面至少包括三種類型信息：

（1）請(qǐng)求信息，包括：接入控制，用于用戶登錄信息驗(yàn)證等；帶寬請(qǐng)求，用于用戶使用管理圖形界面設(shè)置其不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)，請(qǐng)求預(yù)留帶寬。

（2）查詢信息，包括在特定端口的主機(jī)數(shù)、丟棄的數(shù)據(jù)包量、CRC錯(cuò)誤量、交換機(jī)的物理拓?fù)湮恢玫刃畔ⅰ?!-- SIPO -->

（3）提示信息，包括當(dāng)前業(yè)務(wù)流的流量大小、持續(xù)時(shí)間等信息。

步驟2，將用戶圖形界面初始化為登陸界面，每個(gè)用戶有其各自的用戶名與密碼。設(shè)定超級(jí)用戶與普通用戶，其中超級(jí)用戶用來管理所有用戶的權(quán)限。

步驟3，用戶登錄其家庭網(wǎng)絡(luò)后，根據(jù)各自的需求，在用戶圖形界面所顯示的各種操作中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

所述設(shè)置包括：用戶請(qǐng)求接入家庭網(wǎng)的信息驗(yàn)證、每個(gè)用戶的不同業(yè)務(wù)的帶寬請(qǐng)求、查詢當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及特定端口主機(jī)數(shù)等操作。比如，用戶當(dāng)前僅使用視頻和網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)，為保證視頻流暢，用戶可將該視頻業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)為最大，而網(wǎng)頁瀏覽的優(yōu)先級(jí)其次，則此時(shí)視頻業(yè)務(wù)所占主機(jī)的帶寬份額最大，以此操作滿足用戶需求。

步驟4，根據(jù)用戶在家庭網(wǎng)絡(luò)中用戶圖形界面上的設(shè)置，將這些設(shè)置信息轉(zhuǎn)換成接口參數(shù)，并封裝為數(shù)據(jù)包格式，傳遞到與SDN相連的應(yīng)用程序接口（API）。

步驟5，SDN控制器調(diào)用該API，解碼分析數(shù)據(jù)包內(nèi)容，并根據(jù)這些參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的配置操作，生成合理的解決策略，并在編譯后通過安全通道發(fā)送到OpenFlow交換機(jī)。