CN110138676A - 一种基于ip的软件定义泛在无线manet路由体系结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，所述无线MANET路由体系结构包括三个基本层：应用平面、控制平面和数据平面，所述应用平面包括路由、数据应用、安全、负载均衡、策略、QoS等；所述控制平面包括移动SDN控制器MSC的控制平面和移动节点(MN)的控制平面，所述移动SDN控制器MSC的控制平面包括连接管理模块、拓扑学习模块、转发管理模块和OpenFlow消息压缩解压缩，所述移动节点MN的控制平面包括OpenFlow消息压缩解压缩本地适配控制器LAC和流表FT；所述数据平面包括依据流表FT规则对进入的媒体流进行转发和对分组信头进行压缩/解压缩功能。本发明的MANET路由体系结构不需要跟踪节点位置的位置服务支持，通过压缩解压缩方法减小Openflow消息的大小，节省节点的空口资源。

Description

一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构
技术领域
本发明涉及计算机网络技术领域，具体为一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构。
背景技术
Delyet等提出了一种无线Mesh网络体系结构，该体系结构使用支持OpenFlow的设备作为接入点和网关。SDN控制器触发并管理移动节点(MobileNode,MN)在接入点(AP)之间的切换，并把优化的链路状态路由协议(Optimized Link State Routing,OLSR)协议用于多跳路由。De Gante等人提出了一种无线传感器网络(WSN)体系结构，其中SDN控制器作为固定基站的一部分，具有到传感器节点的直接控制链路。SDN控制器借助位置服务收集节点位置信息来学习网络拓扑，位置服务用来选择网络路由和更新传感器节点流表(FlowTable,FT)。Wang等人提出了多跳无线网络中的源路由，请求来自SDN控制器的路径的节点接收中继节点的列表，该列表包括在用于中继节点读取和转发分组的数据分组中，上述这些体系结构都需要用于发送控制消息的LTE或WiFi/WiMAX形式的带外通信信道，需要基础设施来托管SDN控制器。
无线MANET采用不可靠的无线通信链路，是一种易冲突、高干扰网络，将软件定义联网(SDN)原理应用于无线MANET网络时，OpenFlow消息大小偏大，在管理MANET网络拓扑过程中占用过多宝贵的空口资源。现有的MANET路由体系结构需要位置服务和额外的带外信道支持，针对以上所述，那么如何发明出一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，这成为我们需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，解决了背景技术中所提出的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，所述无线MANET路由体系结构包括三个基本层：应用平面、控制平面和数据平面，所述应用平面包括路由、数据应用、安全、负载均衡、策略、QoS；所述控制平面包括移动SDN控制器MSC的控制平面和移动节点MN的控制平面，所述移动SDN控制器MSC的控制平面包括连接管理模块、拓扑学习模块、转发管理模块和OpenFlow消息压缩解压缩，所述移动节点MN的控制平面包括OpenFlow消息压缩解压缩LAC和流表FT；所述数据平面具有依据流表FT规则对进入的媒体流进行转发和对分组信头进行压缩/解压缩功能。
作为本发明的进一步优选方式，所述移动节点MN中的移动SDN控制器MSC负责托管数据应用程序和中继数据包，作为移动SDN控制器MSC内部的应用程序实现的路由功能负责选择网络路由，并将路由更新RU发送到网络中的所有其他移动节点MN，移动SDN控制器MSC不断地收集所有移动节点MN的连通性信息，并学习网络拓扑，每个移动节点MN都维护一条到移动SDN控制器MSC的路由以接收连通性信息。
作为本发明的进一步优选方式，所述连接管理模块负责帮助每个移动节点MN维护一条到自身的路由，以使在MANET拓扑频繁变化情况下，移动节点MN仍能维护一条自身到移动SDN控制器MSC的路由，以发送相应的控制消息。
作为本发明的进一步优选方式，所述拓扑学习模块为移动SDN控制器MSC提供学习/收集和维护其管控的MANET网络的全局视图的功能，该视图是关于MANET网络中移动节点MN数量和节点之间连通性的信息。
作为本发明的进一步优选方式，所述转发管理模块供移动SDN控制器MSC发送路由使用，使用所选路由准备流表FT，并将其作为路由更新RU消息发送到节点，路由更新RU消息中包含的流表FT信息可以由移动节点MN的本地适配控制器LAC用于在其流表FT中安装媒体流路由FR，该流路由FR遵循OpenFlow消息格式进行基于流的转发，当前安装在节点流表FT中的路由在移动SDN控制器MSC的集中式存储库中进行维护，该信息是移动SDN控制器MSC处维护的网络状态信息的一部分。
作为本发明的进一步优选方式，还包括，通过北向接口连接到移动SDN控制器MSC的应用程序提供策略，以便移动SDN控制器MSC可以确定网络路由并做出有关负载平衡、QoS、防火墙的决策。
作为本发明的进一步优选方式，还包括，移动SDN控制器MSC对自己应用程序的媒体数据分组以及来自移动节点MN/其他移动SDN控制器MSC节点的应用程序的媒体数据分组的信头进行压缩和解压缩，之后对其进行转发。
作为本发明的进一步优选方式，还包括，每个移动节点MN都有一个流表FT，它类似于支持OpenFlow的转发设备FD，该流表FT包含用于转发从应用程序或从另一移动节点MN接收的流的规则，移动节点MN路由应用程序使用UDP协议与其他移动节点MN中的路由应用程序进行通信，并更新流表FT路由条目。
作为本发明的进一步优选方式，还包括，在标准SDN体系结构中，每个转发设备都有一个代理，用于使用OpenFlow协议与SDN控制器通信并安装流表FT路由，路由体系结构中，每个转发设备节点都有一个具有相似功能的本地适配控制器LAC，移动SDN控制器MSC和本地适配控制器LAC之间的通信使用自定义的本地协议，而不是OpenFlow协议，本地适配控制器LAC将移动SDN控制器MSC发送的路由信息转换为流表FT使用的OpenFlow消息。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提出的MANET路由体系结构不需要跟踪节点位置的位置服务支持，通过压缩解压缩方法减小Openflow消息的大小，节省节点的空口资源。
附图说明
图1为本发明路由体系结构简易示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实用发明提供一种技术方案：一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，所述无线MANET路由体系结构包括三个基本层：应用平面、控制平面和数据平面，所述应用平面包括路由、数据应用、安全、负载均衡、策略、QoS等；所述控制平面包括移动SDN控制器MSC的控制平面和移动节点MN的控制平面，所述移动SDN控制器MSC的控制平面包括连接管理模块、拓扑学习模块、转发管理模块和OpenFlow消息压缩解压缩，所述移动节点MN的控制平面包括OpenFlow消息压缩解压缩LAC和流表FT；所述数据平面具有依据流表FT规则对进入的媒体流进行转发和对分组信头进行压缩/解压缩功能。
所述移动节点MN中的移动SDN控制器MSC负责托管数据应用程序和中继数据包，作为移动SDN控制器MSC内部的应用程序实现的路由功能负责选择网络路由，并将路由更新RU发送到网络中的所有其他移动节点MN，移动SDN控制器MSC不断地收集所有移动节点MN的连通性信息，并学习网络拓扑，每个移动节点MN都维护一条到移动SDN控制器MSC的路由以接收连通性信息。
所述连接管理模块负责帮助每个移动节点MN维护一条到自身的路由，以使在MANET拓扑频繁变化情况下，移动节点MN仍能维护一条自身到移动SDN控制器MSC的路由，以发送相应的控制消息。
所述拓扑学习模块为移动SDN控制器MSC提供学习/收集和维护其管控的MANET网络的全局视图的功能，该视图是关于MANET网络中移动节点MN数量和节点之间连通性的信息。
所述转发管理模块供移动SDN控制器MSC发送路由使用，使用所选路由准备流表FT，并将其作为路由更新RU消息发送到节点，路由更新RU消息中包含的流表FT信息可以由移动节点MN的本地适配控制器LAC用于在其流表FT中安装媒体流路由FR，该流路由FR遵循OpenFlow消息格式进行基于流的转发，当前安装在节点流表FT中的路由在移动SDN控制器MSC的集中式存储库中进行维护，该信息是移动SDN控制器MSC处维护的网络状态信息的一部分。
还包括，通过北向接口连接到移动SDN控制器MSC的应用程序提供策略，以便移动SDN控制器MSC可以确定网络路由并做出有关负载平衡、QoS、防火墙等的决策。
还包括，移动SDN控制器MSC对自己应用程序的媒体数据分组以及来自移动节点MN/其他移动SDN控制器MSC节点的应用程序的媒体数据分组的信头进行压缩和解压缩，之后对其进行转发。
还包括，每个移动节点MN都有一个流表FT，它类似于支持OpenFlow的转发设备FD，该流表FT包含用于转发从应用程序或从另一移动节点MN接收的流的规则，移动节点MN路由应用程序使用UDP协议与其他移动节点MN中的路由应用程序进行通信，并更新流表FT路由条目。
还包括，在标准SDN体系结构中，每个转发设备都有一个代理，用于使用OpenFlow协议与SDN控制器通信并安装流表FT路由，路由体系结构中，每个转发设备节点都有一个具有相似功能的本地适配控制器LAC，移动SDN控制器MSC和本地适配控制器LAC之间的通信使用自定义的本地协议，而不是OpenFlow协议，本地适配控制器LAC将移动SDN控制器MSC发送的路由信息转换为流表FT使用的OpenFlow消息。
综上，本发明提出的MANET路由体系结构不需要跟踪节点位置的位置服务支持，通过压缩解压缩方法减小Openflow消息的大小，节省节点的空口资源。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：所述无线MANET路由体系结构包括三个基本层：应用平面、控制平面和数据平面，所述应用平面包括路由、数据应用、安全、负载均衡、策略、QoS；所述控制平面包括移动SDN控制器MSC的控制平面和移动节点MN的控制平面，所述移动SDN控制器MSC的控制平面包括连接管理模块、拓扑学习模块、转发管理模块和OpenFlow消息压缩解压缩，所述移动节点MN的控制平面包括OpenFlow消息压缩解压缩本地适配控制器LAC和流表FT；所述数据平面具有依据流表FT规则对进入的媒体流进行转发和对分组信头进行压缩/解压缩功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：所述移动节点MN中的移动SDN控制器MSC负责托管数据应用程序和中继数据包，作为移动SDN控制器MSC内部的应用程序实现的路由功能负责选择网络路由，并将路由更新RU发送到网络中的所有其他移动节点MN，移动SDN控制器MSC不断地收集所有移动节点MN的连通性信息，并学习网络拓扑，每个移动节点MN都维护一条到移动SDN控制器MSC的路由以接收连通性信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：所述连接管理模块负责帮助每个移动节点MN维护一条到自身的路由，以使在MANET拓扑频繁变化情况下，移动节点MN仍能维护一条自身到移动SDN控制器MSC的路由，以发送相应的控制消息。
4.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：所述拓扑学习模块为移动SDN控制器MSC提供学习/收集和维护其管控的MANET网络的全局视图的功能，该视图是关于MANET网络中移动节点MN数量和节点之间连通性的信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：所述转发管理模块供移动SDN控制器MSC发送路由使用，使用所选路由准备流表FT，并将其作为路由更新RU消息发送到节点，路由更新RU消息中包含的流表FT信息可以由移动节点MN的本地适配控制器LAC用于在其流表FT中安装媒体流路由FR，该流路由FR遵循OpenFlow消息格式进行基于流的转发，当前安装在节点流表FT中的路由在移动SDN控制器MSC的集中式存储库中进行维护，该信息是移动SDN控制器MSC处维护的网络状态信息的一部分。
6.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：还包括，通过北向接口连接到移动SDN控制器MSC的应用程序提供策略，以便移动SDN控制器MSC可以确定网络路由并做出有关负载平衡、QoS、防火墙的决策。
7.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：还包括，移动SDN控制器MSC对自己应用程序的媒体数据分组以及来自移动节点MN/其他移动SDN控制器MSC节点的应用程序的媒体数据分组的信头进行压缩和解压缩，之后对其进行转发。
8.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：还包括，每个移动节点MN都有一个流表FT，它类似于支持OpenFlow的转发设备FD，该流表FT包含用于转发从应用程序或从另一移动节点MN接收的流的规则，移动节点MN路由应用程序使用UDP协议与其他移动节点MN中的路由应用程序进行通信，并更新流表FT路由条目。
9.根据权利要求1所述的一种基于IP的软件定义泛在无线MANET路由体系结构，其特征在于：还包括，在标准SDN体系结构中，每个转发设备都有一个代理，用于使用OpenFlow协议与SDN控制器通信并安装流表FT路由，路由体系结构中，每个转发设备节点都有一个具有相似功能的本地适配控制器LAC，移动SDN控制器MSC和本地适配控制器LAC之间的通信使用自定义的本地协议，而不是OpenFlow协议，本地适配控制器LAC将移动SDN控制器MSC发送的路由信息转换为流表FT使用的OpenFlow消息。
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