CN111064625A - 一种基于sdn的物联网流量管理系统 - Google Patents

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尹晓东
蒋秋明
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Abstract

本发明涉及一种基于SDN的物联网流量管理系统，包括依次设置的应用层、控制层和基础设施层，所述控制层包括SDN控制器，所述应用层包括流量管理中心，所述基础设施层包括物联网感知设备和与SDN控制器连接的OVS交换机，所述OVS交换机与物联网网关连接，所述物联网网关与多个物联网节点连接。与现有技术相比，本发明对基于SDN的物联网智能流量管理设计与实现进行研究，结合SDN的优势，将SDN与物联网进行融合，利用SDN在流量控制方面的优势解决物联网流量管理的问题。

Description

一种基于SDN的物联网流量管理系统
技术领域
本发明涉及物联网平台技术领域，尤其是涉及一种基于SDN的物联网流量管理系统。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，物联网设备的不断增多，导致来自于物联网的流量将大大增加，网络负载均衡、智能网络流量管理将也将面临较大的压力。在未来网络中，基于传统网络的物联网架构难以满足庞大的物联网网络业务发展需求。SDN的集中式控制整合了网络及服务器，在SDN控制器中形成统一的控制视图，能提升全网的性能及服务质量。
软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是由美国斯坦福大学课题研究组提出的一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式。其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
OpenFlow，一种网络通信协议，属于数据链路层，能够控制网上交换器或路由器的转发平面(forwarding plane)，借此改变网络数据包所走的网络路径。
Ryu是一款开源SDN控制器，完全由Python语言实现，使用者可以用Python语言在其上实现自己的应用。Ryu目前支持所有版本的Openflow协议。
OpenvSwitch，简称OVS，是由Nicira Networks主导的，运行在虚拟化平台上的虚拟交换机。OVS可以动态变化的端点提供2层交换功能，很好的控制虚拟网络中访问策略、网络隔离、流量监控等等。OVS遵循Apache2.0许可证，能同时支持多种标准的管理接口和协议。OVS也提供对OpenFlow协议的支持，用户可以使用任何OpenFlow协议的控制器对OVS进行远程管理控制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于SDN的物联网流量管理系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于SDN的物联网流量管理系统，包括依次设置的应用层、控制层和基础设施层，所述控制层包括SDN控制器，所述应用层包括流量管理中心，所述基础设施层包括物联网感知设备和与SDN控制器连接的OVS交换机，所述OVS交换机与物联网网关连接，所述物联网网关与多个物联网节点连接。
优选的，所述流量管理中心包括流表控制单元、资源管理单元、流量监控单元和路由模块单元。
优选的，所述OVS交换机采用OpenFlow网络通信协议。
优选的，所述物联网网关基于linux OPENWRT开源操作系统设计。
优选的，所述物联网节点通过物联网边缘路由器与物联网网关连接，所述物联网网关安装Tunslip6模块将所述物联网边缘路由器与linux OPENWRT系统连接。
优选的，所述SDN控制器具体为Ryu控制器。
优选的，所述路由模块单元包括路径计算单元。
优选的，所述路径计算单元根据从所述资源管理单元获取的网络拓扑结构，从所述流量监控单元得到网络拓扑中各个节点的流量信息，进行网络拓扑计算得到不存在流表中的路由路径信息。
与现有技术相比，本发明对基于SDN的物联网智能流量管理设计与实现进行研究，结合SDN的优势，将SDN与物联网进行融合，利用SDN在流量控制方面的优势解决物联网流量管理的问题。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本申请提出一种基于SDN的物联网流量管理系统，包括依次设置的应用层、控制层和基础设施层。为实现基于SDN的物联网流量管理，需要将SDN网络与物联网融合。物联网将位于SDN网络的基础设施层，负责对环境数据的采集，通过物联网网关实现SDN网络与物联网的互联互通。
控制层包括SDN网络架构中的SDN控制器，本实施例中，SDN控制器具体为Ryu控制器。应用层包含SDN北向接口实现的网络应用，具体包括流量管理中心。基础设施层通过南向接口与控制层连接，包括OVS交换机、物联网网关及物联网感知设备，OVS交换机分别与SDN控制器、物联网网关连接，物联网网关与多个物联网节点连接。OVS交换机采用OpenFlow网络通信协议。物联网与SDN网络通过物联网网关实现对接。
流量管理中心为SDN应用，主要负责对物联网流量进行分类管理以及调度，基于物联网中不同的流量类型以及物联网设备的特点进行特定的调度管理，以实现物联网流量的优化。流量管理中心包括流表控制单元、资源管理单元、流量监控单元和路由模块单元。路由模块单元包括路径计算单元。
物联网流量的通信流程如下：物联网感知设备将数据发送至物联网网关，由物联网网关将数据转入到OVS交换机中，由RYU控制器进行统一的管理和调度，基于RYU控制器的北向接口实现应用层的流量管理中心数据传输，流量管理中心实现网络智能管理的处理。
物联网节点包括传感器节点，物联网节点通过物联网边缘路由器与物联网网关连接。物联网网关基于linux OPENWRT开源操作系统进行设计，安装Tunslip6模块将物联网边缘路由器与linux OPENWRT系统连接，实现串口通信。OVS交换机通过编译安装到操作系统上，通过配置网卡及建立虚拟网桥实现OVS与物理网口之间的连接。物联网边缘路由器对应的虚拟网卡同样配置为OVS的一个端口，实现OVS与物联网之间的通信。
网关在系统中起到承上启下的作用，传感器节点对数据发现、采集与汇总都将通过网关进行。同时，网关还能够根据传感器网络管理平台的操作指令完成定时任务。基础设施层中传感器节点负责采集环境信息，通过传感器应用层协议将信息发送到请求设备端。基于SDN的物联网网关将与OVS交换机进行结合，使得物联网异构网络与SDN网络结合在一起，交换机与物联网边界路由通过串口整合到一起。物联网感知设备采集到数据由物联网边缘路由器通过串口发送到OVS交换机中由OVS交换机根据目的地址查询流表进行转发。
该系统流量管理的工作流程：SDN控制器收到数据，向流表控制单元发出请求，流表控制单元将流表生成任务，如果流表控制单元可以查询到现有流表则将流表下发至SDN控制器，由SDN控制器下发至OVS交换机；若查询不到已存在流表，则流表控制单元向路由模块单元发起请求，请求计算路径，路由模块单元通过资源管理单元获取到网络拓扑结构，将网络拓扑信息反馈至路径计算单元，同时向流量监控单元发起请求，获取网络拓扑中各个节点的流量信息如时延、带宽占用；路径计算单元进行网络拓扑计算，获得路径之后将路径信息反馈至流表控制单元，流表控制单元根据路径信息生成流表，下发至SDN控制器。

Claims (8)

1.一种基于SDN的物联网流量管理系统，包括依次设置的应用层、控制层和基础设施层，其特征在于，所述控制层包括SDN控制器，所述应用层包括流量管理中心，所述基础设施层包括物联网感知设备和与SDN控制器连接的OVS交换机，所述OVS交换机与物联网网关连接，所述物联网网关与多个物联网节点连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述流量管理中心包括流表控制单元、资源管理单元、流量监控单元和路由模块单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述OVS交换机采用OpenFlow网络通信协议。
4.根据权利要求1所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述物联网网关基于linux OPENWRT开源操作系统设计。
5.根据权利要求4所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述物联网节点通过物联网边缘路由器与物联网网关连接，所述物联网网关安装Tunslip6模块将所述物联网边缘路由器与linux OPENWRT系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述SDN控制器具体为Ryu控制器。
7.根据权利要求2所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述路由模块单元包括路径计算单元。
8.根据权利要求7所述的一种基于SDN的物联网流量管理系统，其特征在于，所述路径计算单元根据从所述资源管理单元获取的网络拓扑结构，从所述流量监控单元得到网络拓扑中各个节点的流量信息，进行网络拓扑计算得到不存在流表中的路由路径信息。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150163151A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Algoblu Holdings Limited Hierarchical control in software-defined network (sdn)
CN207304583U (zh) * 2017-08-21 2018-05-01 天元瑞信通信技术股份有限公司 一种基于软件定义网络的边缘物联网网络架构
CN108540538A (zh) * 2018-03-20 2018-09-14 西安电子科技大学 一种基于sdn的云雾结合物联网应用构建系统

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Non-Patent Citations (1)

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Title
任燕凯: "基于SDN的物联网智能流量管理机制的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库•信息科技辑》 *

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