[发明专利]SDN网络中视频流分类与调度系统

权利要求书

1.一种SDN网络中视频流分类与调度系统，其特征在于：包括部署在SDN控制平面的流量分类模块和路径选择模块；

所述流量分类模块用于将边缘路由器中的数据包包头进行解析，提取出流特征，对CART决策树分类器进行训练，并利用训练好的分类器根据流特征对未知数据进行预测，再将已分类的数据包转发至边缘路由器出端口，并且下发包含修改DSCP域和出端口转发行为的流表；

所述路径选择模块用于获取全局的网络拓扑，监测各个链路的时延、剩余带宽与丢包率的状态变化，并对链路状态值进行归一化和放缩，再通过FPTAS-MMCP算法，在给定的源和目的节点之间计算得到满足QoS约束的路径列表，不同DSCP值的数据包对应不同优先级的视频，根据不同视频业务优先级的高低，依次分配可行路径列表中的路径，最后下发流表到路径上的路由节点以控制数据包转发。

2.根据权利要求1所述的SDN网络中视频流分类与调度系统，其特征在于：所述流量分类模块包括包头信息解析子模块、流特征提取子模块、离线训练子模块、分类与标记子模块；

所述包头信息解析子模块用于对经过边缘路由器的数据包的包头进行解析，得到数据包五元组信息，并统计当前数据包的包长和到达时间戳信息；

所述流特征提取子模块用于将相同包头五元组信息的数据包加入同一队列，并在队列长度达到设定阈值时统计该队列五元组的流特征；所述五元组信息包括源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口和传输层协议；

所述离线训练子模块用于将采集的流特征作为数据集对CART决策树分类器进行训练，训练完成后将分类器导出，加载在所述分类与标记子模块中；

所述分类与标记子模块用于利用已加载的分类器根据流特征对未知数据进行预测，将已分类的数据包转发至边缘路由器出端口，并且下发包含修改DSCP域和出端口转发行为的流表。

3.根据权利要求2所述的SDN网络中视频流分类与调度系统，其特征在于：所述流量分类模块通过Packet-In事件处理函数获取未知流的数据包msg；在parser()函数中对数据包通过提取包头的ipv4报文得到数据包的源IP地址src和目的IP地址dst；然后对传输层进行解析得到源端口src_port、目的端口dst_port和传输协议protocol_name；然后通过len()和time()获取数据包有效长度及到达时间信息；最后以五元组为键构造队列放入队列池中，并将包长度-到达时间作为值通过queue()函数添加到队列中；

当队列长度超过阈值执行extract()函数，根据包长度和包到达时间信息计算出包平均大小len_mean、包大小方差len_std、包平均到达时间间隔time_mean、包到达时间间隔方差time_std和包大小变换计数count特征向量，将特征向量作为分类器输入通过predict()方法输出未知流类别；通过流类别与DSCP值的映射关系class_dscp获知要修改的DSCP值；最后下发流表到OpenvSwitch交换机，其中流表的Acttion域包含了OFPActionSetField()和OFPActionOutPut()行为，所述OFPActionSetField()用于修改数据包头的DSCP域的值，所述OFPActionOutPut()用于指定出端口的转发。

4.根据权利要求2所述的SDN网络中视频流分类与调度系统，其特征在于：所述离线训练子模块在离线状态根据k折交叉验证正反馈对参数调优，达到预剪枝的目的；所述离线训练子模块将CART决策树分类器导出为pkl格式文件，并在所述分类与标记子模块中通过load()加载。