[发明专利]一种无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法及系统在审

专利信息
申请号: 202210322825.X 申请日: 2022-03-29
公开(公告)号: CN114845343A 公开(公告)日: 2022-08-02
发明(设计)人: 聂高峰;田辉;姚顺卿;刘宝玲 申请(专利权)人: 北京邮电大学
主分类号: H04W28/08 分类号: H04W28/08;H04L47/2408;H04L47/125
代理公司: 北京挺立专利事务所(普通合伙) 11265 代理人: 高福勇
地址: 100876 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 无人机 网络 动态 负载 均衡 qos 保障 实现 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,采用网络模块、队列模块、控制模块、路由模块和以下步骤:

S1、网络模块产生的不同类型业务数据流发送给队列模块,同时网络模块将获取的网络流量信息发送给控制模块;

S2、队列模块将限速队列设计为两种类型:无人机间双向通信的交互类业务和无人机实时音视频数据传输的流媒体类业务,根据差分服务模型使用DSCP标记业务流实现区分;同时控制模块监测网络实时流量,并将网络模块的实时流量信息提供给路由模块用于动态负载均衡最短路径计算;

S3、路由模块,将带宽利用率和最短路径算法结合,通过控制模块提供实时流量信息,计算出动态负载均衡最短路径。

2.根据权利要求1所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,网络模块和控制模块均使用SDN搭建,利用数据平面和控制平面分离的特性实现网络信息管控。

3.根据权利要求1所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,网络模块为模拟无人机节点特性的网络,无人机节点由主机和OpenFlow交换机组成,通过主机发出业务数据,经由OpenFlow交换机多跳转发到达目的地。

4.根据权利要求1所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,步骤S2中的队列模块,通信交互类业务的DSCP字段设置为0字段,流媒体类业务的DSCP字段设置为0x04。

5.根据权利要求1所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,步骤S2中队列模块使用的是令牌桶过滤器队列。

6.根据权利要求5所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,步骤S2中的队列模块TC队列配置结构为:首先配置根队列规则为htb队列;之后在根htb队列基础上,配置两个类别:类别1用于流媒体类业务,具有10mbps的最大带宽限制,类别2用于通信交互类业务,具有1mbps的带宽限制;最后是过滤器,过滤器通过匹配数据包包头的内容,对业务流进行区分,实现差分服务。

7.根据权利要求6所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,过滤器使用u32 match匹配数据包中的DSCP字段,同时设置额外的偏移量,偏移量的数值为包头起始字段到DSCP字段的字节数。

8.根据权利要求1所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,动态负载均衡最短路径算法流程为:将无人机节点间距离替换为链路带宽利用率,获取链路带宽和链路业务流量,计算网络图中每条链路的宽带利用率,使用最短路径算法,计算带宽利用率最小路径,更新全网链路业务流量并储存。

9.根据权利要求8所述的无人机网络动态负载均衡QoS保障实现方法,其特征在于,对于某条无人机网络链路ei的带宽利用率μ可以表示为

其中,分母表示当前链路带宽we,分子为经过当前链路的流量之和,n表示总流量个数。

10.一种无人机网络动态负载均衡QoS保障系统,其特征在于,包括以下模块,以实现权利要求1-9任一项的方法:

网络模块,为模拟无人机节点特性的网络,能够产生不同业务类型的数据流并发送给队列模块,实现QoS区分;同时将获取的网络流量信息发送给控制模块;

队列模块,使用令牌桶过滤器队列,将限速队列设计为两种类型:无人机间双向通信的交互类业务和无人机实时音视频数据传输的流媒体类业务,根据差分服务模型使用DSCP标记业务流实现区分,其中,通信交互类业务的DSCP字段设置为0字段,流媒体类业务的DSCP字段设置为0x04;

控制模块,使用SDN控制器监测网络实时流量,获取交换机链路带宽信息并根据流量情况通过路由模块计算动态负载均衡最短路径,下发流表;

路由模块,用于将带宽利用率和最短路径算法结合,通过控制模块提供实时流量信息,计算出动态负载均衡最短路径。

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