[发明专利]一种面向软件定义网络的流内网络编码传输方法

说明书

本发明公开了一种面向软件定义网络的流内网络编码传输方法。本发明中的源路由器：在收到控制器同意该数据流接入网络并返回的路由规则之后，源路由器通知终端开始发送数据流。随后对收到的数据包进行随机线性编码。本发明中的控制器：在收到源路由器的PACKET_IN消息后，控制器为这一数据流在全局视角下计算最优路由。本发明中的转发路由器：在收到控制器发来的路由规则后，转发路由器监听网络中其它邻居节点的数据传输。本发明中的目的路检查数据包头的流ID、批ID和转发列表以判断是否接收该数据包。本发明实现了网络的自动化管理和控制能力以及无线Mesh网络的易部署和多个并发流公平特性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种面向软件定义网络的流内网络编码传输方法。

背景技术

近年来，无线Mesh网络基础架构的多样性使得部署和管理一个无线Mesh网络具有相当大的挑战性。而软件定义网络(Software-Defined Networking，SDN)是一种基于软件的网络架构和技术，其最鲜明的特点是将网络的控制平面和数据平面相分离，实现了网络状态的集中控制，并且支持灵活的软件编程。SDN的网络虚拟化技术不仅使得网络的自动化管理和控制能力获得极大的提升，而且得益于控制层的集中控制，网络的全局优化也成为可能。因此，越来越多的研究者尝试将SDN技术应用于无线Mesh网络，以满足网络应用业务的需求。

另一方面，由于无线Mesh网络的结构自组织、链路不可靠、带宽有限等特性，无线资源的高效利用、数据的可靠和公平转发一直是此领域的重要开放性研究内容。为了充分利用有限而宝贵的无线带宽资源，随机线性网络编码(Random linear Network Coding，RLNC)技术充分利用无线信道的广播特性，并且提高了路由器对数据包的操作权限，将传统路由器中简单的“存储、转发”方式转变为“存储、编码再转发”方式。然而，已有的随机线性网络编码机制并没有考虑多个并发数据流的公平性。实验结果表明，当网络中并发数据流个数增加时，每个数据流的吞吐量均会有一定程度的下降。已有方法虽然能够在分布式环境下解决问题，但是其问题复杂度都很高，难以满足无线Mesh网络的实际部署需要。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种面向软件定义网络的流内网络编码传输方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的流内网络编码传输方法，由源路由器、控制器、转发路由器和目的路由器来共同完成。其中：

源路由器侧：

Step 1.源路由器S将收到的数据包分成若干个批，每一批由m个数据包x₁,x₂,...,x_i,...,x_m组成；

Step 2.源路由器S为每个数据包x_i添加一个m维的单位向量，该单位向量仅有第m个元素为1；

Step 3.当源路由器S需要发送一个数据包时，源路由器S从有限域中选择m个随机数α₁,α₂,...,α_m，并且以使用这m个随机数作为线性系数，生成一个新的编码数据包；

Step 4.源路由器S将新生成的m个编码数据包根据控制器C返回的路由规则向指定的下游节点发送。

控制器侧：

在收到源路由器S的PACKET_IN消息后，控制器C为新业务流在全局视角下计算最优路由，控制器使用MODIFY_STATE消息以更新路由器中的路由规则，所述的PACKET_IN消息来源于新业务流对源路由器S的触发；