基于SDN的自组织网络路由框架及构建方法

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019153

通信学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (9): 33-44.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2019153

基于SDN的自组织网络路由框架及构建方法

董芳^1,²,胡宇翔³,李鸥¹

¹ 信息工程大学，河南郑州 450001
² 通信网信息传输与分发技术重点实验室，河北石家庄 050081
³ 国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州 450002

修回日期:2019-05-27 出版日期:2019-09-25 发布日期:2019-09-28
作者简介:董芳（1981- ），女，河南开封人，信息工程大学副教授，主要研究方向为移动自组织网络、软件定义网络等。|胡宇翔（1982- ），男，河南周口人，博士，国家数字交换系统工程技术研究中心副教授，主要研究方向为未来网络、软件定义网络等。|李鸥（1961- ），男，河南郑州人，博士，信息工程大学教授，主要研究方向为自组织网络、传感网等。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61601516);通信网信息传输与分发技术重点实验室开放基金资助项目(6142104180106)

Routing framework and creation algorithm in Ad Hoc based SDN

Fang DONG^1,²,Yuxiang HU³,Ou LI¹

¹ Information Engineering University,Zhengzhou 450001,China
² Science and Technology on Communication Networks Laboratory,Shijiazhuang 050081,china
³ National Digital Switching System Engineering ＆Technological R＆D Center,Zhengzhou 450002,China

Revised:2019-05-27 Online:2019-09-25 Published:2019-09-28
Supported by:
The National Natural Science Foundation of china(61601516);Open Foundation of Science and Technology on Communication Networks Laboratory(6142104180106)

摘要/Abstract

摘要：

节点能量受限与移动性及更加个性化的服务要求，使自组织网络对定制化路由需求迫切。基于软件定义网络（SDN）的核心原理，首先分析 SDN 下自组织网络控制架构和路由设计的全新思路。其次建立分层次路由模型，提出基于服务路径的路由关键节点和关键链路集中式选择问题并设计其算法，通过基于服务特征的节点映射，以网络效能最大化为目标将用户定制的服务嵌入物理网络中。最后验证了基于 SDN 的自组织网络路由在功能、性能和网络整体效能方面的优势。实验证明，网络节点耗能更均衡且网络整体效用比传统方法提高近14%。

关键词: 软件定义网络, 自组织网络, 服务路径, 定制化路由, 网络效能

Abstract:

Node energy-limited and mobility,indeed,requirement of customized service,made Ad Hoc press for customization Routing.Based on the core principle of software defined networking (SDN),the control framework and the design of routing creation bran-new approach about Ad Hoc based SDN was analyzed firstly.Secondly,the hierarchical routing model was established,and the problem of routing key nodes and key link centralized selection based on service path was proposed and its algorithm was designed,which could embed customize service into physical networks via nodes mapping based network performance maximization.Finally,it corroborate the advantage of routing implement via SDN in function,performance and the whole networks utilization.Experiments show that the energy consumption of network nodes is more balanced and the overall utilization of the network is nearly 14% higher than the traditional method.

Key words: software defined networking, Ad Hoc, service path, customization routing, network utilization

中图分类号:

TP393.08

董芳,胡宇翔,李鸥. 基于SDN的自组织网络路由框架及构建方法[J]. 通信学报, 2019, 40(9): 33-44.

Fang DONG,Yuxiang HU,Ou LI. Routing framework and creation algorithm in Ad Hoc based SDN[J]. Journal on Communications, 2019, 40(9): 33-44.

图/表 9

图1

图2

表1

式(2)～式(8)的符号及其含义"

符号	含义
u _ij	节点或链路成为路由关键点或链路后产生的网络效能
x _ij	标识变量，如果节点被全局控制器选择，则x_ij =1，否则x_ij =0
$δ_{u, v}$	标识变量，如果链路被全局控制器选择，则δ_u,v=1，否则δ_u,v=0
$Q_{k}^{req}$	服务路径要求的服务特征矢量
${Rc}_{i j}^{N}$	当前服务需要的节点能力
${Res}_{u}^{N}$	节点当前的剩余能力
${Rc}_{u, v}^{L}$	当前服务需要的链路能力
${Rec}_{u, v}^{L}$	链路当前的剩余能力
N^S	满足服务要求的节点集合
L^S	满足服务要求的链路集合
${IS}_{i}^{p}$	满足服务要求且决定自身成为路由关键点的节点集合

表1

图3

图4

图5

图6

图7

图8

参考文献 18

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