基于SDN的多径中继传输服务网络组织方法研究

摘要

3GPP在R5版本中引入的IMS多媒体标准体系，成为下一代网络的核心技术。基于传统的缺省路由的单一路径传输模式，IMS存在着端到端的QoS保证困难、传输效率低下、带宽瓶颈效应突出等问题，严重制约了IMS应用的发展和创新。而基于应用层中继构建多径中继传输服务网络，可以通过多径冗余或分发传输方式实现具有QoS保证的传输，进而解决相关的制约IMS技术应用部署问题，实现IMS网络性能的大幅度提升。在多径中继传输服务网络构建过程中，需要综合考虑诸如重叠网络组织方式、路径选择和控制以及QoS体系的评价等多方面的问题。 以重叠服务网络组织模型和相关的算法为基础，研究过程中主要获得了以下几个方面的成果:首先，为解决多径传输路径的选择问题，本文针对重叠服务网络的数据传输方式，提出了分别针对节点和路径进行形式化的两种描述方法;其次，基于SDN的技术思想，将控制器和转发器相分离，在P2P传统模型的基础上，提出了一种MR-Cluster模型，其将中继节点分为超级节点、簇管理节点以及普通节点三类，并论述了节点加入和退出以及相关的网络拓扑算法;再次，对于控制器与簇管理节点、簇管理节点与中继节点之间的消息交互设计了OpenPath协议，能够有效地对重叠服务网络和中继路径的生成进行管理;最后，在综合分析各个路径类别以及QoS约束要求的基础上，提出一种满足QoS约束要求的多径传输路径选择算法，该算法要求路径满足带宽和时延两个要求，选择不相交特征的路径来实现多径冗余和分发传输能力的提升，从而提高了系统传输性能和效率。 本文最后采用网络仿真软件OMNeT++对MR-Cluster网络模型和多径中继传输路径选择算法进行仿真测试，验证了该服务网络模型及路径选择算法在某些业务需求方面的可行性和有效性。

目录

声明

摘要

1．1．1下一代电信网络

1．1．2 IMS和P2P融合技术的发展

1．1．3 IMS服务网络中实时多媒体传输的发展

1．1．4重叠网络多径中继传输的必要性

1．2研究内容与组织结构

2．1重叠网络

2．2 SDN技术思想

2．3 P2P网络概述

2．3．1 P2P技术原理

2．3．2 P2P网络模型

2．3．3 P2P技术应用

2．4传输路径的分类

2．5传输路径描述

2．5．1节点描述法

2．5．2路径描述法

2．5．3两种方法比较

2．6应用层路由技术

2．7本章小结

第3章多径中继传输服务网络模型的设计

3．1多径中继群重叠网络模型的设计

3．1．2 MR-Cluster模型整体结构的设计

3．1．3终端节点的设计

3．1．4终端节点的操作过程

3．2复杂网络的MR-Cluster模型设计

3．3 Cluster中继节点发现算法

3．3．1 Cluster中继节点发现算法原理

3．3．2环状Cluster中继节点发现算法

3．4多径中继节点更新算法设计

3．4．1 MR-Cluster拓扑中节点状态变换

3．4．2多径中继节点信息通告方法

3．4．3多径中继节点信息更新方法

3．5本章小结

第4章多径中继传输服务网络路径选择算法的设计

4．1路径选择QoS评价参数

4．2多径中继节点间协议设计

4．2．1报文通用头部

4．2．2 SDN控制器与簇管理节点间的消息

4．2．3簇管理节点与中继节点间的消息

4．3 MR-Cluster模型下多径中继路径选择算法的设计

4．3．1中继路径选择算法的提出

4．3．2满足QoS的全路径网络拓扑

4．3．3初始化进程

4．3．4满足QoS的端到端路径选择算法

4．4不相交相似路径选择算法设计

4．5算法复杂度分析

4．6本章小结

第5章仿真测试

5．1 OMNeT++仿真平台

5．1．1 OMNeT++结构体系

5．1．2 INET框架

5．2多径中继传输路径选择仿真

5．2．1仿真场景配置

5．2．2中继路径选择仿真结果与分析

5．3本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢