[发明专利]软件定义FiWi网络中基于多路径的网络编码传输方法

说明书

本发明公开了一种在软件定义FiWi网络中实现基于多路径传输的网络编码传输方法，对流表进行功能扩展，实现控制器对整个网络的集中控制，设计动态自适应算法确定网络编码过程中插入冗余包的个数，并将编码包在多条路径上合理分配，解决了多路径传输过程的包乱序问题，提升网络吞吐量，降低网络时延。

技术领域

本发明涉及一种软件定义FiWi网络中基于多路径的网络编码传输方法，属于光纤无线混合接入网络的技术领域。

背景技术

软件定义网络(SDN, Software Defined Network)控制与转发分离的独特架构，可实现对网络的集中控制，为网络创新带来了巨大潜力。光纤无线(FiWi, FiberWireless)混合网络作为“最后一公里”的解决方案，将光纤接入的大容量、低功耗特点与无线接入的移动性、灵活性特点相结合，为宽带用户提供更为优质的服务。网络数据的多路径传输通过将数据分流、同步传输及数据重组，可提高网络带宽资源利用率，减少网络拥塞，但是在数据重组过程中的包乱序为网络带来了新的问题。网络编码(NC, Network Coding)技术打破了通信网络中传统的信息处理方式，通过编码节点对流经它的不同信息流进行编码组合，缩短编码节点的数据包发送时间，可有效提升网络吞吐量并减少资源消耗，提升整个网络的传输性能。

现有流内网络编码技术，将一串数据流平均分成N个长度相同的数据包，编码成N+K个线性无关的编码包进行数据转发，其中K为插入的冗余包个数，接收端只需要接收到其中任意的N个编码包即可解码出原始包，此技术可有效解决多路径传输过程中引起的包乱序问题。但与此同时，对于插入冗余包个数的确定，为研究者带来了新的难题。

当前软件定义FiWi网络架构整体自上而下分为三层：应用层、控制层和基础设施层，其中基础设施层包含了所有FiWi网络节点，这些节点仅负责数据的转发操作；控制层中的控制器集中了网络所有的控制功能，生成流表，通过OpenFlow协议将流表下发给基础设施层节点，完成对整个网络的集中控制；应用层仅部署一些商业应用。目前有在FiWi网络、软件定义网络中进行多路径传输的研究，都无法避免多路径传输的数据重组过程中的包乱序问题。同时也有在FiWi网络、SDN及软件定义FiWi网络中引入NC的研究，通过编码节点对数据包进行编码组合，减少整个网络的发包次数，有效降低网络时延，提升网络吞吐量。但是为解决多路径传输过程中数据重组的包乱序问题，如何在软件定义FiWi网络中基于多路径传输的网络编码中解决编码过程中插入冗余包个数及编码包在多条路径上的分配问题尚不明确。

发明内容

经分析，发现现有技术存在如下缺点：1）无论在何种网络下进行多路径传输，都无法避免数据重组过程中的包乱序问题；2）流内网络编码过程中需要插入适量的冗余包，如果插入过多，将会造成网络数据冗余，浪费网络带宽，增加网络时延，相反，如果插入过少，在接收端将会造成数据重传，同样浪费网络资源，增加网络时延，降低了网络整体性能。

鉴于此，如何在软件定义FiWi网络架构上部署基于多路径传输的网络编码机制，采用动态自适应算法确定编码过程中插入冗余包的个数，并将编码包在多路径上合理分配，对流表进行多路径传输及流内线性网络编码的功能扩展，实现由控制器对整个网络的集中控制，有效提升整个网络的吞吐量，减少网络拥塞，降低网络时延等在业内备受关注。

本发明采用下述的技术方案：