软件定义光纤无线宽带接入网基于网络编码的多路径传输机制研究

摘要

光纤无线宽带接入网(Fiber Wireless broadband access network，FiWi)融合了光纤接入的大容量，高速率和无线接入的灵活，多变等特点而备受关注。软件定义(Software Defined Network，SDN)控制与转发分离的网络架构和网络功能软件化的特点有望成为解决当前网络难题的新方法。数据的多路径传输改变了单路径传输的网络瓶颈，但也带来了数据包拆分重组的包乱序问题。网络编码(Network Coding,NC)的提出，解决了多路径传输的包乱序问题，同时也很大程度上提高了网络吞吐量，提高网络资源利用率，实现负载均衡。
　　因此本文将SDN与FiWi网络相结合，设计新型软件定义FiWi网络(Software Defined-FiWi Network，SD-FiWi)架构并在此架构上进行基于NC的多路径传输机制的设计与研究，研究成果如下。
　　(1)对SDN及FiWi网络进行研究，设计新型SD-FiWi网络架构，包括对基础设施FiWi网络节点的设计，对网络控制器的设计以及对数据包按照OpenFlow流表协议转发过程的研究。
　　(2)在SD-FiWi网络中部署多路径传输机制，以路径时延和丢包率为路由判据，提出了一种节点不相交的多路径选择算法，并由部署该机制造成的SD-FiWi网络控制层和流表做出改进。通过仿真证明该机制可有效提升网络资源利用率，提高网络吞吐量，达到负载均衡。
　　(3)在SD-FiWi网络中实现基于NC的多路径传输，在网络编码过程中提出了一种动态自适应修正冗余因子算法确定插入冗余包的个数，此外，将编码包按照当前路径丢包率倒数所占比例进行分配，有效提升网络整体性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多路径传输技术研究现状

1．2．2 网络编码技术研究现状

1．2．3 面向接入网的SDN研究现状

1．3 论文研究工作

1．4 本章小结

第2章 FiWi与SDN技术研究分析

2．1 FiWi网络技术研究

2．2 SDN技术研究

2．2．1 SDN／OpenFlow网络架构

2．2．2 SDN控制协议标准

2．3 SDN在接入网中的应用分析

2．4 本章小结

第3章 SD-Fiwi网络架构设计

3．2 SD-FiWi网络要点设计

3．2．2 SD-FiWi网络控制器设计

3．2．3 SD-FiWi网络数据包转发控制过程

3．3．1 数据包认证

3．3．2 信息感知生成流表

3．3．3 按照流表进行转发

3．4 本章小结

第4章 SD-FiWi网络中多路径传输机制研究

4．1 多路径传输技术研究

4．2 SD-FiWi网络中节点不相交多路径选路算法

4．3 SD-FiWi网络中相应模块的改进

4．3．1 控制层的改进

4．3．2 流表的改进

4．4 SD-FiWi网络中多路径引起的数据包分配问题

4．5 仿真结果

4．6 本章小结

第5章 SD-FiWi网络中基于NC的多路径传输

5．1 网络编码技术

5．2 SD-FiWi网络中基于NC的多路径传输策略

5．2．1 SD-FiWi网络中基于NC的多路径传输控制方法

5．2．2 单条路径插入冗余包个数的确定

5．2．3 编码包在多路径上的分配

5．3 SD-FiWi网络中相应模块的改进

5．3．1 控制层的改进

5．3．2 流表的改进

5．4 仿真结果

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果