Sdn網(wǎng)絡(luò)下移動終端切換時備用ap的選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種在SDN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下移動終端在不同的AP之間進行快速切換的 一種方法。用于解決在移動終端在進行切換時，控制器如何決策選擇一個最優(yōu)的AP進行接 入，并且將轉(zhuǎn)發(fā)路徑建立好的方法。屬于移動終端切換領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用以及移動流量的急劇增長，移動用戶需要像固定 桌面用戶一樣穩(wěn)定的接入網(wǎng)絡(luò)，共享網(wǎng)絡(luò)資源。在無線網(wǎng)絡(luò)中，移動終端在不同的AP之間 切換是個不可回避的問題，切換是一個程序，當移動終端想要改變無線AP時，或者終端移 出了 AP的覆蓋范圍時就會發(fā)生切換。由于現(xiàn)在廣泛使用的TCP/IP設(shè)計時沒有將移動性作 為一個關(guān)鍵技術(shù)考慮在內(nèi)，為了維護在TCP/IP下移動終端通信的不中斷，出現(xiàn)了許多協(xié)議 或者規(guī)范來解決在TCP/IP下移動終端的切換問題，例如移動IP技術(shù)。但是移動IP會有一 些問題，例如信令開銷大，傳輸時延長以及三角路由問題，這些問題的存在一定程度上制約 了在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下無線通信的發(fā)展。
[0003] 傳統(tǒng)的因特網(wǎng)將控制與轉(zhuǎn)發(fā)緊耦合在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備上，這一特點導(dǎo)致了控制管理網(wǎng) 絡(luò)變得復(fù)雜，也使得新的技術(shù)很難在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中部署。SDN網(wǎng)絡(luò)是由斯坦福大學(xué)提出的一個 未來網(wǎng)絡(luò)的一個框架，它的主要思想是將控制模塊從轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中分離，形成一個單獨的控 制器來控制全網(wǎng)的信息，包括網(wǎng)絡(luò)信息的獲取、轉(zhuǎn)發(fā)路徑的建立等。而轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備只負責(zé)簡單 的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的控制、決策等全交由控制器來控制，網(wǎng)絡(luò)管理者可以在控制器中根據(jù)需 要編寫程序靈活的控制網(wǎng)絡(luò)。
[0004] 現(xiàn)在基于移動主機的切換也提出了很多的方案，但是許多的方案都需要對現(xiàn)有的 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行改進，同時服務(wù)質(zhì)量也不能很好的得到保證。同時現(xiàn)在一些新的針對無線網(wǎng) 絡(luò)的項目已經(jīng)提出，但這些項目現(xiàn)在大多都處于研宄階段，目前還沒有部署的實例，但是已 經(jīng)表明了，移動互聯(lián)網(wǎng)是未來網(wǎng)絡(luò)的一個方向，而終端的切換是未來網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵問題。 本發(fā)明是在移動終端進行通信時，提前將要切換到的AP選擇好同時將該AP到目的結(jié)點的 路徑建立好，移動終端進行切換時，直接接入到所選擇的AP，這樣可以降低切換時的開銷和 時延，可以有效的保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。在眾多的AP中如何選出一個最優(yōu)的AP是一個十 分重要的問題。本發(fā)明是利用SDN網(wǎng)絡(luò)的控制器來進行選擇，由于控制器可以獲得整個網(wǎng) 絡(luò)鏈路的參數(shù)信息，例如帶寬、時延等，本發(fā)明根據(jù)這些參數(shù)來選擇AP，通過計算出每個AP 到目的結(jié)點的鏈路代價，選出一個鏈路代價最小的，同時鏈路還要滿足一定的時延要求，選 出的鏈路所包含的AP就是本發(fā)明所選的AP，通過該AP接入網(wǎng)絡(luò)，能達到較好的傳輸效果， 同時有能滿足快速切換的目的，降低了擁塞發(fā)生的概率，充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬并且提高了網(wǎng) 絡(luò)鏈路的傳輸能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，利用SDN架構(gòu)，提供一 種對移動終端在移動過程中，從多個AP中選出一個最優(yōu)的AP以備切換的方法。通過本發(fā) 明，可以有效的降低切換時延實現(xiàn)快速切換，并保證切換的服務(wù)質(zhì)量提高網(wǎng)絡(luò)鏈路的利用 效率，充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：一種在SDN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下移動終端 在不同的AP之間進行快速切換機制，假設(shè)一個虛擬的源節(jié)點，并且假設(shè)從該源節(jié)點到每一 個AP都有一條所有參數(shù)都相同的鏈路，這樣，就可以把選擇最優(yōu)的AP的問題就轉(zhuǎn)為選出一 條最優(yōu)的傳輸路徑的問題。將在終端移動方向上的AP組成一個集合，并且該集合中所有的 AP都是移動終端能感知到信號強度的AP，最后所選的AP就是集合中的一個。所述的獲得 AP的方法其過程如下：
[0007] 步驟一：假定一個虛擬源節(jié)點s，從該源節(jié)點s到達每一個集合中的AP都有一個 虛擬鏈路，所有虛擬鏈路的參數(shù)全部相同。
[0008] 步驟二：控制器獲取集合中每個AP到目的結(jié)點鏈路的帶寬T、時延d，同時設(shè)定鏈 路的最大帶寬B。
[0009] 步驟三：根據(jù)獲得的帶寬T以及設(shè)定的最大帶寬B，計算每條鏈路的丟包率1，然后 再計算整個路徑的丟包率loss。通過獲取到的帶寬T以及設(shè)定的鏈路的最大帶寬B，來計 算鏈路的丟包率其計算公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種在SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下移動終端在AP之間切換的方法，其特征在于，從多個AP中， 計算每個AP到目的結(jié)點鏈路的代價，選出最優(yōu)的一個AP以備切換。具體步驟如下： 假設(shè)備選的AP組成一個集合，集合中的AP全部位于終端的移動方向上，并且集合中的 AP都是終端能感知到信號強度的AP ; 步驟一：假定一個虛擬源節(jié)點s，從該源節(jié)點s到達每一個集合中的AP都有一個虛擬 路徑，所有虛擬鏈路的參數(shù)全部相同； 步驟二：控制器獲取集合中每個AP到目的結(jié)點鏈路的帶寬T、時延d，同時設(shè)定鏈路的 最大帶寬B ; 步驟三：根據(jù)獲得的帶寬T以及設(shè)定的最大帶寬B，計算每條鏈路的丟包率1，然后再計 算整個路徑的丟包率loss，其計算公式如下：
步驟四：設(shè)定約束條件，同時要滿足路徑的最小代價c，時延約束如下： d (ρ) Δ delay 其中d(p)是路徑上的時延，Δ delay是路徑上時延的約束； 步驟五：根據(jù)代價c求一條從源節(jié)點s到目的結(jié)點的最短路徑P。，檢驗P。的時延是否 滿足Λ delay，滿足則P。就是所選的路徑，該路徑中所包含的AP就是所選AP，否則進入步 驟六； 步驟六：再根據(jù)時延d求一條從源節(jié)點s到目的結(jié)點的最短路徑Pd，如果路徑Pd的時 延大于Λ delay，則沒有最優(yōu)的AP，否則重新定義代價c λ (ρ)，進入步驟七，其公式如下所 示： C λ (P) = C (P) + λ d (P) 步驟七：根據(jù)重新定義的代價C λ (P)求一條從源節(jié)點S到目的結(jié)點的代價C λ (P)最 小的路徑P(CA)，如果路徑P(CA)的時延小于約束的時延，則返回路徑p(cA)， p(cA)就 是所選的路徑；否則，重新設(shè)定λ的值，循環(huán)步驟五，直到找到最優(yōu)路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述假定一個虛擬源節(jié)點s，從該源節(jié)點s到達每一個集合中的AP都 有一個虛擬路徑，則本發(fā)明中選擇AP的問題就轉(zhuǎn)化為選擇一條從該源節(jié)點到目的結(jié)點代 價最小的路徑問題，選出的路徑中所包含的AP就為本發(fā)明要選擇的ΑΡ。
3. 如權(quán)利要求1所述的從多個AP中，計算每個AP到目的結(jié)點鏈路的代價，選出最優(yōu)的 一個ΑΡ，其特征在于：通過計算利用每條路徑的鏈路代價，求一條路徑代價最小的路徑，代 價由路徑的時延和丟包率共同決定，其計算公式如下： c(p) = d (ρ) + a loss (ρ)
4. 如權(quán)利要求1所述的獲取集合中每個AP到目的結(jié)點鏈路的帶寬T、時延d，同時設(shè)定 鏈路的最大帶寬B，其特征在于：鏈路的帶寬T是通過控制器觀察到的流的數(shù)量來確定的， 控制器發(fā)送FEATURE_REQUEST消息，交換機會回復(fù)FEATURE_REPLY消息，該消息中包含鏈路 的流的數(shù)量，通過獲取到的帶寬T以及設(shè)定的鏈路的最大帶寬B，來計算鏈路的丟包率，公 式如下所示：
如果當前鏈路的帶寬超過最大帶寬的65%，鏈路就會發(fā)生丟包，若沒有超過，則不會丟 包。時延本發(fā)明通過路徑的跳數(shù)來決定時延d。
5. 如權(quán)利要求1所述的根據(jù)代價c求一條從源節(jié)點s到目的結(jié)點的最短路徑P。，其特 征在于：根據(jù)代價c，利用最短路徑算法，從源節(jié)點s到目的結(jié)點的所有路徑中選出一條代 價最小的，若該路徑的時延（即鏈路跳數(shù)）小于預(yù)先設(shè)定的時延約束，那么該路徑就是所選 的路徑。
6. 如權(quán)利要求1所述的重新定義代價，其特征在于：根據(jù)之前的代價c選不出一條滿 足要求的最短路徑，所以本發(fā)明要重新定義代價的函數(shù)，公式如下所示： C λ (P) = C (P) + λ d (P) 根據(jù)新定義的代價函數(shù)依據(jù)最短路徑算法重新計算一條從源節(jié)點S到目的節(jié)點的最 短路徑，若選出的路徑的時延小于約束時延，則該路徑就是所選路徑，否則重新設(shè)定λ的 值，直到選出該路徑，重新設(shè)定λ的公式如下所示：
7. 如權(quán)利3要求所述求鏈路丟包率的公式，本發(fā)明假定鏈路超過最大帶寬的65%，鏈 路發(fā)生擁塞的概率就會增大，導(dǎo)致發(fā)生丟包的概率會增大。所以假定，鏈路超過最大帶寬的 65 %就會發(fā)生丟包。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在SDN網(wǎng)絡(luò)下，當移動終端在不同的AP之間進行切換時，如何提前選好備用的AP，以達到快速切換目的同時又保證用戶的服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明是在移動終端切換之前，提前把要準備切換的備用AP選好，并且把該AP到目的結(jié)點的鏈路通過SDN控制器建立好。本發(fā)明利用SDN控制器來獲取鏈路的一些參數(shù)信息，同時SDN控制器還要保證建立一條源到目的的路徑，根據(jù)鏈路的丟包率以及時延等鏈路參數(shù)信息，由SDN控制器計算出一條最優(yōu)的傳輸路徑，該路徑中所包含的AP就是所要選擇的AP。
【IPC分類】H04W36-08, H04W36-00
【公開號】CN104869597
【申請?zhí)枴緾N201510220768
【發(fā)明人】錢紅燕, 孫茂鑫
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月29日