[發明專利]一種軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法

有效

• 申請號: 202011478727.2
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112511442B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 高翔;姜志鵬;張陽;王相宇;方世良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L45/02
• 分類號: H04L45/02;H04L45/021
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1：以軟件定義水下傳感器數據節點為通信基礎、軟件定義水聲網關節點為區域內控制中心節點構建軟件定義水聲分布式傳感器網絡；

步驟2：軟件定義水下傳感器數據節點通過內部控制模塊配合中心節點對網絡拓撲進行管理并輔助網關節點組網和維護；

步驟3：結合分布式水聲傳感器網絡的實際需要，對原有SDN流表項進行改造得到域內流表項，包括控制域、匹配項、動作集以及統計項四個部分；

步驟4：所述軟件定義水聲網關節點在完成區域內網絡的組網發現、構建控制網絡之后，根據整個網絡的拓撲結構、路由以及預先設置的任務需要生成區域內全局流表，并下發每個軟件定義水下傳感器數據節點需要存儲的域內流表；

步驟5：軟件定義水聲網關節點定義廣播消息用于探測網絡實時的拓撲結構，并等待水下數據節點的回復，根據回復消息更新軟件定義水聲網關節點在本地存儲的網絡拓撲結構以及路由信息；

所述軟件定義分布式水聲傳感器網絡以水聲通信網絡為通信基礎，包括軟件定義水聲網關節點和軟件定義水下傳感器數據節點，且節點采用對等且多跳的通信方式，且數據通道和控制消息通道使用同一共享物理層和通用MAC層，利用水聲信號進行長遠距離的多跳數據通信；

且所述軟件定義分布式水聲傳感器網絡在軟件定義網關節點組網并構建傳感器控制通道，能夠通過流表按需疊加數據通信網絡，實現為不同的應用服務；

所述軟件定義水聲網關節點能夠根據地面控制中心的指示執行組網發現、拓撲管理以及建立水下傳感器節點之間控制通道和數據通道，且任意一個軟件定義水聲網關節點可以通過水聲或無線傳輸通道與其他軟件定義水聲網關節點以及地面控制中心通信；

所述軟件定義水聲網關節點能夠存儲記錄該軟件定義水聲網關節點與其他軟件定義水聲網關節點之間數據轉發路徑的域間流表以及該軟件定義水聲網關節點所負責區域內的全局流表。

2.如權利要求1所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：所述軟件定義水下傳感器數據節點之間以及與軟件定義網關節點之間通過水聲傳輸通道進行通信，且所述傳感器數據節點作為網絡的數據通信節點，內部嵌入控制邏輯，能夠配合中心節點對網絡拓撲進行管理，輔助網關進行組網和維護；并能夠存儲域內流表，用于指示記錄本節點在所述區域內負責的數據轉發路徑，處理與域內其他網絡節點之間的信息交互關系。

3.如權利要求2所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：所述軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表采用分布式存儲方式，所述軟件定義水聲網關節點和軟件定義水下傳感器數據節點都包括一個包含多個流表項的流表。

4.如權利要求3所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：所述軟件定義水聲網關節點完成區域內網絡的組網發現和控制網絡構建后，根據整個網絡的拓撲結構、路由以及預先設置的任務需要生成區域內全局流表，并下發每個軟件定義水下傳感器數據節點需要存儲的域內流表。

5.如權利要求4所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：當所述軟件定義水聲網關節點感知到所管理的區域內拓撲改變、鏈路中斷或節點丟失時，能夠根據新的拓撲結構和路由生成新的流表，并下發給受影響的軟件定義水下傳感器數據節點。

6.如權利要求5所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：當所述軟件定義水下傳感器數據節點在本地流表無法成功匹配到數據或新的數據請求時，通過Packet_In消息向所述軟件定義水聲網關節點請求下發新的流表。

7.如權利要求6所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：所述軟件定義水下傳感器數據節點根據任務的需要、傳感器網絡所處的海洋位置或水下通信環境的相關因素定期檢查所存儲流表中流表項是否存在已失效的流表，并將失效的流表刪除。

8.如權利要求7所述的軟件定義分布式水聲傳感器網絡流表存儲和管理方法，其特征在于：當流表失效并被刪除后，根據流表項是否為最高優先級進行以下操作：

若失效的流表為最高優先級流表項，則檢查原生優先隊列和中繼優先隊列中是否存在次一級表項的數據包，若在中繼隊列中有存儲，則優先發送中繼隊列該部分的數據包，否則發送原生隊列中存在的數據包；

若失效的流表為非最高優先級流表項，則在刪除所有優先隊列當中匹配失效流表項的數據包的同時，更新剩余數據包的匹配對應順序。