[發明專利]軟件定義FiWi網絡中基于多路徑的網絡編碼傳輸方法

有效

• 申請號: 201710900975.3
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN108075861B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉心;馮玉;李文竹
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/751;H04B10/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種在軟件定義FiWi網絡中實現基于多路徑傳輸的網絡編碼傳輸方法，對流表進行功能擴展，實現控制器對整個網絡的集中控制，設計動態自適應算法確定網絡編碼過程中插入冗余包的個數，并將編碼包在多條路徑上合理分配，解決了多路徑傳輸過程的包亂序問題，提升網絡吞吐量，降低網絡時延。

技術領域

本發明涉及一種軟件定義FiWi網絡中基于多路徑的網絡編碼傳輸方法，屬于光纖無線混合接入網絡的技術領域。

背景技術

軟件定義網絡(SDN, Software Defined Network)控制與轉發分離的獨特架構，可實現對網絡的集中控制，為網絡創新帶來了巨大潛力。光纖無線(FiWi, FiberWireless)混合網絡作為“最后一公里”的解決方案，將光纖接入的大容量、低功耗特點與無線接入的移動性、靈活性特點相結合，為寬帶用戶提供更為優質的服務。網絡數據的多路徑傳輸通過將數據分流、同步傳輸及數據重組，可提高網絡帶寬資源利用率，減少網絡擁塞，但是在數據重組過程中的包亂序為網絡帶來了新的問題。網絡編碼(NC, Network Coding)技術打破了通信網絡中傳統的信息處理方式，通過編碼節點對流經它的不同信息流進行編碼組合，縮短編碼節點的數據包發送時間，可有效提升網絡吞吐量并減少資源消耗，提升整個網絡的傳輸性能。

現有流內網絡編碼技術，將一串數據流平均分成N個長度相同的數據包，編碼成N+K個線性無關的編碼包進行數據轉發，其中K為插入的冗余包個數，接收端只需要接收到其中任意的N個編碼包即可解碼出原始包，此技術可有效解決多路徑傳輸過程中引起的包亂序問題。但與此同時，對于插入冗余包個數的確定，為研究者帶來了新的難題。

當前軟件定義FiWi網絡架構整體自上而下分為三層：應用層、控制層和基礎設施層，其中基礎設施層包含了所有FiWi網絡節點，這些節點僅負責數據的轉發操作；控制層中的控制器集中了網絡所有的控制功能，生成流表，通過OpenFlow協議將流表下發給基礎設施層節點，完成對整個網絡的集中控制；應用層僅部署一些商業應用。目前有在FiWi網絡、軟件定義網絡中進行多路徑傳輸的研究，都無法避免多路徑傳輸的數據重組過程中的包亂序問題。同時也有在FiWi網絡、SDN及軟件定義FiWi網絡中引入NC的研究，通過編碼節點對數據包進行編碼組合，減少整個網絡的發包次數，有效降低網絡時延，提升網絡吞吐量。但是為解決多路徑傳輸過程中數據重組的包亂序問題，如何在軟件定義FiWi網絡中基于多路徑傳輸的網絡編碼中解決編碼過程中插入冗余包個數及編碼包在多條路徑上的分配問題尚不明確。

發明內容

經分析，發現現有技術存在如下缺點：1）無論在何種網絡下進行多路徑傳輸，都無法避免數據重組過程中的包亂序問題；2）流內網絡編碼過程中需要插入適量的冗余包，如果插入過多，將會造成網絡數據冗余，浪費網絡帶寬，增加網絡時延，相反，如果插入過少，在接收端將會造成數據重傳，同樣浪費網絡資源，增加網絡時延，降低了網絡整體性能。

鑒于此，如何在軟件定義FiWi網絡架構上部署基于多路徑傳輸的網絡編碼機制，采用動態自適應算法確定編碼過程中插入冗余包的個數，并將編碼包在多路徑上合理分配，對流表進行多路徑傳輸及流內線性網絡編碼的功能擴展，實現由控制器對整個網絡的集中控制，有效提升整個網絡的吞吐量，減少網絡擁塞，降低網絡時延等在業內備受關注。

本發明采用下述的技術方案：