[发明专利]基于SDN的异构融合网络最小时延路径确定方法

说明书

本发明公开了基于SDN的异构融合网络最小时延路径确定方法，主要解决现有技术在异构融合网络中路径时延估算不精确的问题，其实现方案是：1)求出异构融合网络中两个节点的所有可达路径，即先在子网内任意两个节点之间添加标识子网类型的虚拟节点，对虚拟节点进行编号；再利用SDN的链路层发现协议获取全网链路信息，生成全网虚拟拓扑图并抽象为无向图；然后根据无向图求出源节点到目的节点的所有路径，并记录虚拟节点标识的子网类型；2)求出每条路径时延的期望与方差，将期望和方差最小的路径作为传输的最佳路径。本发明提高了异构融合网络中路径时延估算的精确度，降低了业务传输成本，可用于估计异构融合网络下端到端的时延。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及最小时延路径确定方法，可用于估计异构融合网络下端到端的时延。

技术背景

近些年来，通信技术得到了迅猛发展，出现了包含无线局域网、移动通信网、卫星网络、微波网络、移动宽带等组成的异构网络环境，用户也会渐渐意识到未来的移动通信网络并不可能只依靠一种网络，将会是多种无线网络相互融合、相互补充的异构型网络；再者现在的终端或者平台，例如手机、车载、军舰等都有很多网络接入方式，为了满足未来终端的业务多样性需求，需要充分利用这些接入方式，所以异构融合网络是未来网络发展的必然趋势。

随着多媒体业务的增长，在保证一定传输速率的前提下，时延是多媒体应用实时要求的首要QoS保证，例如：一个端到端的视频业务允许的最大时延为250ms。在现有的异构网络研究中，大多是根据最小时延门限选择最小的接入网络集合，亦或是根据业务时延需求选择合适的网络接入互联网，但是，对于异构融合网络下最小时延路径的求解的研究非常少。

Dijkstra和Floyd-Warshall算法是典型的求解单源最短路径算法，用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径，最短路径不仅仅指地理意义上的距离最短，还可以引申到其他的度量，如时间、费用等，但这种方法求解的是包含一种网络的最优时延路径，无法求解多种网络融合后的虚拟网络的最优时延路径。

另一方面，在软件定义网络SDN这样一种新型的网络架构下，源终端与目的终端之间可能存在多种类型通信方式，例如：微波、卫星和宽带，特别是对于微波和卫星这些远距离通信，时延将会是衡量通信质量的重要指标，但是计算两个终端最优时延的前提是要知道包含多种通信方式的通信终端之间的互联关系，以便在终端的某种通信方式出现问题时，比如：卫星，可以及时调整终端之间的通信方式，保证信号的实时传输。

目前,SDN对于估计端到端时延的测量方法是通过SDN控制器向源端交换机发送带有时间戳的LLDP数据包，源端交换机将收到的数据包按照流表项规则转发至目的端交换机，目的端交换机无法匹配到流表项，再将数据包发送到控制器，此时控制器将收到数据包的系统时间减去源端交换机数据包中的时间戳得到控制器到交换机时延和单向端到端时延之和，同理，可得到双向端到端时延。

以上方案有以下三个方面的不足，第一，由于在测量过程中插入了探测数据包，在网络流量大的情况下，会影响到现有业务的传输；第二，仅通过一次测量并不能准确估计端到端时延，即使数据包在网络中采用相同的传输路径，也可能会得到不同的时间延迟；第三，对于不同的交换机，处理时延会存在着差异，而上述方案由于忽略了交换机的处理时延，会造成时延估算不精确。

发明内容

本发明的目的是在于针对上述已有技术的不足，提供一种基于SDN的异构融合网络最小时延路径确定方法，以通过用网络中每个节点上本地收集的测量参数，避免插入探测分组对现有业务的影响；并根据交换机的类型，确定交换机的处理时延，利用统计指标期望和方差精确刻画路径延迟，减小测量带来的误差；

本发明的技术方案是：通过添加用于标识子网类型的虚拟节点的方式生成全网拓扑，基于此拓扑求出源节点到目的节点的所有可达路径，构成路径的链路可能涉及到两种及以上的子网类型，并要记录下终端之间虚拟节点所标识的子网类型，然后利用统计指标方差和期望来精确描述端到端时延，比较所有路径时延的方差和期望，找出最佳路径。其实现步骤包括如下：