[发明专利]一种软件定义FiWi网络中的多路径路由传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软件定义光纤无线(FiWi, Fiber Wireless)混合网络中的多路径路由传输方法，属于光纤无线混合接入网络技术领域。

背景技术

FiWi网络融合了光与无线接入的双重优点，具有大容量、低功耗、移动、灵活多变等特点，作为宽带接入“最后一公里”的解决方案在近年来备受关注。随着对等(P2P,Peer-to-Peer)网络文件共享、视频会议、网络电视直播、视频点播等业务的发展，业务本地化趋势使宽带接入网的业务量急剧增大，给网络的带宽资源带来很大的负担，是当前面临的一个重要问题。网络数据的多路径传输，首先在发送节点处将数据分流并选出多条路径建立同步传输，然后在接收端将信息重组，此技术已经被用到FiWi网络中，在光线路终端(OLT, Optical Line Terminal)或光网络单元(ONU, Optical Network Unit)处进行多路径选取，以此来提高网络带宽资源利用率，减少网络拥塞。

现有在FiWi网络中部署多路径路由传输机制需要在发送数据前先发起一次路由发现过程，以此选出合适的多条路径进行数据的传输，在此过程中，对路径的选取控制与数据的转发是紧密结合在一起的，而路由发现过程消耗了大量网络资源，增加了网络时延。软件定义网络(SDN, Software Defined Network)作为新型技术，实现了网络设备控制面和转发面的解耦，并且提供对交换机直接集中式编程的能力，能够灵活地控制网络流量，为网络设计及应用开发提供一个创新平台。现有软件定义FiWi网络架构分为三层：基础设施层、控制层和应用层，在基础设施层部署所需要的网络节点，控制层集合了所有的控制功能，应用层部署一些网络应用。目前已有在软件定义网络中实现多路径路由传输机制的研究能够对网络资源利用率和时延等网络性能进行提升，但在软件定义FiWi网络中实现对FiWi网络中多路径路由传输的集中控制,解决路径选择及业务本地化趋势带来的问题尚未有明确定论。

发明内容

经分析，发现现有技术存在如下缺点：1）FiWi网络中，多路径的选取控制与数据的转发操作是紧密结合在一起的，在数据转发前，需要进行多路径的选取，增加了网络复杂度；2）FiWi网络中部署多路径路由传输机制，在路由发现过程中，为得到各节点之间的路径信息，选出最优路径，需要在所有节点间广播一个路由发现包，并不断地处理收到的回复包，消耗了大量的网络资源，增加了网络时延。

鉴于此，如何在软件定义FiWi网络架构上部署多路径路由传输机制，设计多路径路由选择算法，利用控制器实现对FiWi网络中多路径选取的集中控制，有效提升FiWi网络的整体性能，提高资源利用率，减少网络拥塞已经成为本领域的研究重点。

本发明的主要目的是在软件定义FiWi网络中实现一种多路径路由传输机制。在软件定义FiWi网络架构中提出一种多路径路由选择算法，并对控制流表进行改进，将多路径选取过程在控制器中实现，完成了由控制器对整个FiWi网络的集中控制，减少了传统FiWi网络中路径选取过程中的资源浪费，提升网络带宽利用率，降低网络传输时延。

本发明采用下述的技术方案：

一种软件定义光纤无线FiWi网络中的多路径路由传输方法，所述软件定义FiWi网络架构分为基础设施层、控制层和应用层，基础设施层包括光线路终端OLT、光网络单元网关节点ONU-MPP和无线接入点MAP；当有下行数据需要发送时，OLT首先将全部数据包广播给所有的ONU-MPP，在ONU-MPP处进行多路径的选取，其中控制层整体是一个控制器，分为网络信息模块和网络功能模块。基础设施层中的各节点都支持OpenFlow协议，每个流表都包含包头域、计数器和动作三个流表项；包头域包括进入接口、Ethernet源地址、Ethernet目的地址、Vlan id、包个数和包流号，包个数为每条路径转发的数据包个数，包流号记录了所有数据包的流编号，不同的ONU-MPP转发标有不同包流号的数据包；动作包括转发和丢弃。网络信息模块随时监测基础设施层中各节点的变化，记录所有节点的网络状态，并基于此生成网络拓扑结构虚拟视图；网络功能模块包括待选路由表和最优路径集合，根据所述网络拓扑结构虚拟视图运行多路径路由算法，生成流表并下发给对应节点，各节点按照流表进行数据处理。进一步地，流表包括带有路由转发命令的流表和带有数据包丢弃命令的流表，数据处理包括数据包的转发和数据包的丢弃。