CN108135011A - 适用于传输数据流之网络传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于传输数据流之网络传输系统，包括：多个路由节点；路径管理模块，包括：网络监测单元，用以监测上述路由节点之节点状态；数据流监测单元，用以取得上述数据流之数据流信息；拓谱探索单元，根据上述节点状态形成网络拓谱；以及数据流管理单元，根据上述数据流信息以及上述网络拓谱调整传输路径，透过上述路由节点传输上述数据流。

Description

适用于传输数据流之网络传输系统及方法
技术领域
本发明系有关于一种传输数据流之网络传输的系统及方法，尤指一种软件控制网络中根据多路径路由传输协议，配置传输路径之技术。
背景技术
路由协议是无线传感网络研究领域的核心技术之一，路由协议的性能与整个网络的性能密切相关。无线传感网络的路由协议具有以下特性：能量优先、基于局部拓谱讯息、应用相关。针对无线传感网络路由机制的上述特性，在根据具体应用设计路由机制时，要使无线传感网络协议满足能量使用效率高、拓展性、稳定性高及快速收敛的特点。在无线传感网络的某些应用对通信的服务质量有较高要求，如稳定性和实时性等，然而无线传感网络中链路的稳定性难以保证，网络拓谱变化较频繁，要实现服务质量的保证需设计相对应可靠的路由协议。
目前无线传感网络的路由协议大多受限于传感器节点能量资源，常以单点传送协议作为转发机制，即根据能量消耗、跳数等衡量作为衡量指标选择一条相对最优的路径进行数据发送，然而单点传送协议具延时较大、稳定性较差及负载均衡性不好的缺点，利用多路径路由克服了上述单路径路由的缺点，然而目前的多路径路由协议大多是从负载均衡以及能量有效的角度考虑，并没有考虑传输的数据流类型与分配的路径是否适合，在群体路由路径进行调整之后，网络的传输效率及稳定度。
发明内容
本发明之目的在于结合软件控制网络与多路径路由协议之技术，根据数据流信息配置传输数据流之传输路径，当网络发生壅塞要重新配置路径时，以重新配置路径后的拓谱与原网络拓谱差异最小为原则重新进行路径配置，以降低整体网络拓谱变更之能耗。
鉴于本发明之目的，本发明提供一种适用于传输数据流之网络传输系统，包括：复数路由节点；路径管理模块，包括：网络监测单元，用以监测上述路由节点之节点状态；数据流监测单元，用以取得上述数据流之数据流信息；拓谱探索单元，根据上述节点状态形成网络拓谱；以及数据流管理单元，根据上述数据流信息以及上述网络拓谱调整传输路径，透过上述路由节点传输上述数据流。
本发明提供一种适用于传输数据流之网络传输方法，包括下列步骤：透过复数路由节点传输数据流；监测上述路由节点之节点状态；取得上述数据流之数据流信息；根据上述节点状态形成网络拓谱；透过传输控制单元数据流管理单元并根据上述数据流信息调整传输路径。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述之传输数据流之网络传输系统。
图2显示本发明一实施例所述之传输数据流之网络传输系统流程示意图。
图3A显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之未知数据流型态之起始阶段。
图3B显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之已知数据流型态之起始阶段。
图4显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之媒合阶段。
图5显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的网络监测单元路径调整流程。
图6显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的路径管理模块路径调整流程。
图7显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的路径调整。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示根据本发明一实施例所述之传输数据流之网络传输系统。如图1所示，根据本发明一实施例所述之网络传输系统包括路径管理模块101、拓谱探索单元102、数据流管理单元103、多路径路由数据流管理单元104、网络监测单元105、数据流监测单元106、多路径路由数据流监测单元107以及复数路由节点108。
在软件定义网络(Software Define Network，SDN)中，路径管理模块101根据网络拓谱结构对数据传输路径进行路径的分配与管理。网络监测单元105根据监测网络上的路由节点108，提供路由节点信息给拓谱探索单元102，拓谱探索单元102根据复数路由节点108的节点信息建构出网络的拓谱结构。整体网络中的传输路径可分为一般路径111及根据多路径路由传输协议(Multipath Transmission Control Protocol，MPTCP)所建构的多路径路由路径112。一般路径111在网络形成时，根据网络拓谱决定固定的单点数据传输路径，透过数据流监测单元106对流经该路径的数据流进行监测，将所监测到的数据流信息交由数据流管理单元103进行数据流管理。多路径路由路径112则透过多路径路由数据流监测单元107收集网络拓谱结构中的路由信息及带宽信息，将所监测到的数据流信息交由多路径路由数据流管理单元104进行数据流管理，多路径路由数据流管理单元104根据路由信息计算各路由的多条路径，根据带宽信息计算获取每条路径各链路带宽信息及可用带宽信息以计算路径权重，可依据所计算出的路径权重分配传输路径。
图2显示本发明一实施例所述之传输数据流之网络传输系统流程示意图。如图2所示，根据本发明一实施例所述之网络传输系统流程包括以下步骤。首先是流程开始(步骤S201)，在网络中侦测到新数据流(步骤S202)，判断该新数据流是否属于多路径路由数据流(步骤S203)，若不是多路径路由数据流，指派一般数据流之路由路径(步骤S204)，并监测此数据流信息(步骤S205)。若此数据流为多路径路由数据流，根据相关的多路径路由数据流取得数据流信息(步骤S206)，根据所监测到的数据流信息或是多路径路由数据流信息，指派该笔新数据流不相交路径(步骤S207)，并开始等待通知信号(步骤S208)。判断通知信号是否为终结信号(步骤S209)，若不是终结信号，则判断是否为改变路径信号(步骤S210)，若不是改变路径信号则回到步骤S208继续等待通知信号，若为改变路径信号，则判断该数据流是否为多路径路由数据流(S211)，若不是多路径路由数据流，则根据一般路径调整算法调整路由路径(步骤S213)，然后回到步骤S208继续等待通知信号，若该笔数据流为多路径路由数据流，根据不相交路径调整算法(Dispatch Path Adjusting Algorithm，DPAA)计算取得相对应的多路径路由路径(步骤S212)，一样回到步骤S208等待通知信号，当步骤S209判断该通知信号为终结信号时，则进行路径终结(步骤S214)，流程结束(步骤S215)。
图3A显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之未知数据流型态之起始阶段。如图3A所示，当一个使用者欲将一笔数据流自传输起点109发送至传输终点110时，需透过路由节点108进行数据流传输，数据流A为网络中已配置路由路径之数据流，为标记1，属于多路径路由数据流，数据流类型为未知，路径状态属于初始阶段，由于数据流型态为未知，因此路径管理模块101配置数据流A走一般路径。当数据流管理单元103侦测到网络中有出现一笔新的数据流B出现时，透过多路径路由数据流管理单元104判断该笔数据流B是否为多路径路由数据流，并判断是否有已链接相关的多路径路由数据流，再根据所监测到的数据流信息或多路径路由数据流信息进行路径配置，其中数据流B之数据流信息所属标记1、属于多路径路由数据流、数据流型态未知以及路径所属状态为初始阶段。由于此实施例中数据流B之数据流类型也是未知，因此路径管理模块101配置与数据流A不相交之另一一般路径。
图3B显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之已知数据流型态之起始阶段。如图3B所示，当一个使用者欲将一笔数据流自传输起点109发送至传输终点110时，需透过路由节点108进行数据流传输，数据流A 303为网络中已配置路由路径之数据流，为标记1，属于多路径路由数据流，数据流类型为高带宽路径，路径状态属于初始阶段，由于数据流型态为高带宽路径，因此路径管理模块101配置数据流A 303走多路径路由路径，此时的多路径路由路径特性为高带宽的路由路径。当数据流管理单元103侦测到网络中有出现一笔新的数据流B 304出现时，透过多路径路由数据流管理单元104判断该笔数据流B304是否为多路径路由数据流，并判断是否有已链接相关的多路径路由数据流，再根据所监测到的数据流信息或多路径路由数据流信息进行路径配置，其中数据流B 304之数据流信息所属标记1、属于多路径路由数据流、数据流型态高带宽以及路径所属状态为初始阶段。由于此实施例中根据数据流信息可知，数据流B 304为标记1，与数据流A 303相同，数据流类型亦为高带宽，因此路径管理模块101将数据流B 304与数据流A 303归属于同一类，配置与数据流A 303不相交之另一高带宽之多路径路由路径。
图4显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统之媒合阶段。如图4所示，在数据流监测单元取得数据流信息前，数据传输是透过数据流A1跟数据流B1进行数据传输，当数据流监测单元106监测数据流时取得数据流信息后，将路径状态变更为媒合阶段，并将所有数据流的路径状态，依照同一数据流类型的多路径路由数据流分类，透过路径管理模块101根据数据流信息更新传输路径。因为数据流信息中得知数据流类型为数据流A及数据流B皆为高带宽类型，因此根据数据流信息更新传输路径，一般路径的数据流A1更改为高带宽路径的数据流A2，一般路径的数据流B1更改为高带宽路径的数据流B2。
图5显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的网络监测单元路径调整流程。如图5所述，开始进行网络监测(步骤S501)，侦测网络中是否有雍塞事件发生(步骤S502)，当侦测到壅塞事件发生时，将该笔壅塞事件新增至壅塞事件队列(步骤S503)，结束网络监测(步骤S504)。
图6显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的路径管理模块路径调整流程。如图6所示，开始路径调整流程(步骤S601)，确认壅塞事件队列(步骤S602)，判断壅塞事件队列是否为空(步骤S603)，当壅塞事件队列为空时，返回步骤S602持续壅塞事件序列，当壅塞事件队列不为空时，进行壅塞事件处理(步骤S604)，首先收集壅塞事件相关的数据流(步骤S605)，根据权重将相关数据流进行分类(步骤S606)，再根据权重计算结果选择最高分的做为最佳数据流(步骤S607)，判断是否为多路径路由协议(步骤S608)，若不是多路径路由协议则进行一般路径配置(步骤S609)，若是多路径路由协议则利用不相交路径调整演算计算寻找相关的多路径路由路径配置(步骤S610)，在重新配置路径后判断壅塞事件是否已解决(步骤S611)，若重新配置路径后仍有壅塞事件存在，新增该壅塞事件到壅塞事件队列(步骤S612)，最后返回步骤S602，持续不断地确认壅塞事件队列是否有事件发生。
图7显示本发明一实施例所述传输数据流之网络传输系统的路径调整。如图7所述，网络监测单元105会持续的监测网络中各节点状态，当监测到网络中有壅塞事件的发生时，如数据流B1流经的节点发生了壅塞事件，网络监测单元105会将壅塞事件新增至壅塞事件队列，而路径管理模块101会持续检查壅塞事件队列中，是否为空，当队列中有壅塞事件时，进行壅塞事件的处理，首先收集壅塞事件相关的数据流，根据权重将相关数据流进行分类，再根据权重计算结果选择最高分的做为最佳数据流，若为多路径路由数据流，使用不相交路径调整算法计算寻找相关的多路径路由路径重新进行配置，使原本壅塞的数据流B1703变更为数据流B2 704避开壅塞节点，由于分配不相交路径，因此原数据流A1 701亦重新配置路径为数据流A2 702。
综上所述，本发明符合发明专利要件，爰依法提出专利申请。惟，以上该者仅为本发明之较佳实施方式，本发明之范围并不以所述实施方式为限，举凡熟悉本案技艺之人士爰依本发明之精神所作之等效修饰或变化，皆应涵盖于以下申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种适用于传输数据流之网络传输系统，其特征在于，包括：
多个路由节点；
路径管理模块，包括：
网络监测单元，用以监测上述路由节点之节点状态；
数据流监测单元，用以取得上述数据流之数据流信息；
拓谱探索单元，根据上述节点状态形成网络拓谱；以及
数据流管理单元，根据上述数据流信息以及上述网络拓谱调整传输路径，透过上述路由节点传输上述数据流。
2.如权利要求1所述之网络传输系统，其特征在于，上述数据流信息包括：
多路径路由协议识别符，用以判别是否为多路径路由协议流；以及
数据流特性，其中上述数据流特性为高带宽、小封包、低延迟，其中数据流管理单元根据上述数据流特性配置不相交路径。
3.如权利要求2所述之网络传输系统，其特征在于，数据流管理单元侦测到网络中有新的数据流时，根据上述网络拓谱指派预定义路径做为上述数据流之传输路径，上述数据流管理单元根据上述多路径路由协议识别符判定上述数据流为多路径路由协议后，依据上述数据流特性指派多路径路由之传输路径。
4.如权利要求1所述之网络传输系统，其特征在于，上述数据流管理单元根据不相交路径调整算法移除拥塞节点及相关路径，找出所有不相交路径后，计算整体带宽及带宽比。
5.如权利要求4所述之网络传输系统，其特征在于，上述不相交路径调整算法根据上述数据流信息比较候选拓谱与原拓谱之相似程度，以最相似的作为更新之传输路径配置。
6.一种适用于传输数据流之网络传输方法，其特征在于，包括下列步骤：
透过多个路由节点传输数据流；
监测上述路由节点之节点状态；
取得上述数据流之数据流信息；
根据上述节点状态形成网络拓谱；
透过数据流管理单元并根据上述数据流信息调整传输路径。
7.如权利要求6所述之网络传输方法，其特征在于，上述数据流信息包括：
多路径路由协议识别符，用以判别是否为多路径路由协议流；以及
数据流特性，其中上述数据流特性为高带宽、小封包、低延迟，其中数据流管理单元根据上述数据流特性以及上述网络拓谱配置不相交路径。
8.如权利要求7所述之网络传输方法，其特征在于，还包括：
当侦测到网络中有新的数据流时，根据上述网络拓谱指派预定义路径做为上述数据流之传输路径；以及
根据上述多路径路由协议识别符判定上述数据流为多路径路由协议后，依据上述数据流特性重新配置路径。
9.如权利要求6所述之网络传输方法，其特征在于，上述数据流管理单元根据不相交路径调整算法移除拥塞节点及相关路径，找出所有不相交路径后，计算整体带宽及带宽比。
10.如权利要求9所述之网络传输方法，其特征在于，上述不相交路径调整算法根据上述数据流信息比较候选拓谱与原拓谱之相似程度，以最相似的作为更新之传输路径配置。
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