基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法技术

技术编号:15655387 阅读:177 留言:0更新日期:2017-06-17 13:50
本发明专利技术提供了一种基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,包括步骤1:在雾节点层和应用层之间部署SDN控制器;步骤2:建立动态配置的QoS架构系统,所述动态配置的QoS架构系统中包括:应用层、SDN控制层、雾节点层以及传感器节点层;且在所述动态配置的QoS架构系统中运行有:感知数据流、数据属性数据流、QoS策略指令数据流以及状态数据流;步骤3:基于动态配置的QoS架构系统完成QoS配置。本发明专利技术中的方法一方面可以针对不同的QoS服务动态配置不同的QoS策略,另一方面极大地改善了网络时延问题。

【技术实现步骤摘要】
基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法
本专利技术涉及网络服务
,具体地,涉及基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法。
技术介绍
随着网络业务的日益多元化,人们对于网络服务质量的要求越来越高,QoS是一个网络安全机制,用来保证网络延迟和阻塞等性能,以此为用户提供更好的网络服务。当网络过载或拥塞时,QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃,同时保证网络的高效运行。雾计算,是一种边缘化的云计算,所有的数据、数据处理都集中在网络边缘的设备中,而不是全部存储在云中。现在,雾计算由于其低延时和节能被认为是下一代无线传感网络的趋势。但是因为不同的雾计算服务对于QoS有不同的需求,同时在基于雾计算的WSNs中相关的数据是被内容感知的控制器转发的,因此对于基于雾计算的无线传感网络来说,动态部署QoS策略显得十分必要。而现有的QoS技术大多是静态的,并不能满足此需求。在以往的研究中,在基于雾计算的WSNs中运用了云计算,以减少能量的消耗和时延,然而这一方法并没有考虑到在网络中存在了非常多不同类型的数据,也不能实现QoS的动态配置。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷,本专利技术的目的是提供一种基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法。根据本专利技术提供的基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,包括如下步骤:步骤1:在雾节点层和应用层之间部署SDN控制器;步骤2:建立动态配置的QoS架构系统,所述动态配置的QoS架构系统中包括:应用层、SDN控制层、雾节点层以及传感器节点层;且在所述动态配置的QoS架构系统中运行有:感知数据流、数据属性数据流、QoS策略指令数据流以及状态数据流;步骤3:基于动态配置的QoS架构系统完成QoS配置。优选地,所述步骤2中的SDN控制层中包含至少一个SDN控制器,所述雾节点层中包含有至少一个雾节点,所述传感器节点层中包含有多个传感器节点;具体地,所述传感器节点定期将本地状态信息发送给雾结点,由所述雾结点定期将本地状态信息转发给SDN控制器,所述SDN控制器输出实时更新的网络状态信息和网络拓扑结构信息;且所述SDN控制器还能够动态的定义细粒度的QoS配置来满足多样的QoS需求。优选地,所述雾节点层包括:状态采集模块、监控模块、处理模块以及微型数据中心;所述状态采集模块用于从WSNs中采集节点能源状态数据;所述监控模块用于监控网络状态;所述处理模块用于提取包括数据内容摘要的数据属性;所述微型数据中心用于保存临时的感知数据、节点状态数据以及本地的网络状态数据。优选地,所述雾节点通过雾节点智能网关和相邻层进行通信,其中,雾节点和SDN控制器之间采用基于OpenFlow的雾智能网进行通信,从而所有通过雾节点发送到SDN控制器的数据包都是以流表形式转发。优选地,所述SDN控制器包括:北向接口驱动、基于OpenFlow的南向接口驱动以及QoS配置模块,具体地,所述SDN控制器通过北向接口和应用层进行通信,通过基于OpenFlow的南向接口和雾节点进行通信。优选地,所述步骤3包括:步骤3.1:将待配置QoS的策略指令集存储到数据库中,并将从雾节点所收集到的监控信息存储在SDN控制器中;步骤3.2:当数据属性流到达SDN控制器时,由SDN控制器提取出QoS等级、QoS需求并结合存储在SDN控制器中网络状态信息后与数据库中的QoS策略集进行匹配;确定该数据属性流的具体QoS配置;步骤3.3:由SDN控制器将具体QoS配置存储在数据库中,以及将具体QoS配置转化为流表条目后通过基于OpenFlow的驱动以流表的形式转发给雾节点。与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:本专利技术提出了基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,在基于雾节点的WSNs中增加SDN控制器层,控制层和雾节点层通过基于Openflow的驱动进行通信,所有的消息以流表的形式进行转发;本专利技术中的方法一方面可以针对不同的QoS服务动态配置不同的QoS策略,另一方面,极大地改善了网络的时延问题。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为动态配置的QoS机制的架构示意图;图2为本专利技术架构中SDN控制器层和雾节点层的设计原理示意图;图3为有动态节点的监测和控制序列示意图;图4(a)至图4(d)分别为四种场景下的通信延迟对比示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术,但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。基于雾计算的无线传感网络通常在传感网络层和应用层之间还包含了一个雾结点层。雾结点类似于将云结点边缘化,在本地提供计算,存储,网络服务等功能。本专利技术所提出的这一架构和传统的基于雾计算的WSNs最大的不同就在于在整个架构中设计了一个用于动态QoS配置的SDN控制器。本专利技术希望解决在基于雾计算的WSNs中的QoS策略动态配置问题,进一步的,降低整个网络的时延。本专利技术在以往的雾节点层和应用层之间部署了一个SDN的控制器,不需要对之前的网络架构做过多的修改,即可实现QoS策略的动态配置。根据仿真可以看出,本专利技术极大的降低了整个网络的时延。根据本专利技术提供的基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,包括如下步骤:步骤1:在雾节点层和应用层之间部署SDN控制器;步骤2:建立动态配置的QoS架构系统,所述动态配置的QoS架构系统中包括:应用层、SDN控制层、雾节点层以及传感器节点层;且在所述动态配置的QoS架构系统中运行有:感知数据流、数据属性数据流、QoS策略指令数据流以及状态数据流;步骤3:基于动态配置的QoS架构系统完成QoS配置。所述步骤2中的SDN控制层中包含至少一个SDN控制器,所述雾节点层中包含有至少一个雾节点,所述传感器节点层中包含有多个传感器节点;具体地,所述传感器节点定期将本地状态信息发送给雾结点,由所述雾结点定期将本地状态信息转发给SDN控制器,所述SDN控制器输出实时更新的网络状态信息和网络拓扑结构信息;且所述SDN控制器还能够动态的定义细粒度的QoS配置来满足多样的QoS需求。所述雾节点层包括:状态采集模块、监控模块、处理模块以及微型数据中心(MDC);所述状态采集模块用于从WSNs中采集节点能源状态数据;所述监控模块用于监控网络状态;所述处理模块用于提取包括数据内容摘要的数据属性;所述微型数据中心用于保存临时的感知数据、节点状态数据以及本地的网络状态数据。所述雾节点通过雾节点智能网关(FSG)和相邻层进行通信,其中,雾节点和SDN控制器之间采用基于OpenFlow的雾智能网进行通信,从而所有通过雾节点发送到SDN控制器的数据包都是以流表形式转发。所述SDN控制器包括:北向接口驱动、基于OpenFlow的南向接口驱动以及QoS配置模块,具体地,所述SDN控制器通过北向接口和应用层进行通信,通过基于OpenFlow的南向接口和雾节点进行通信。所述步骤3包括:步骤3.1:将待配置QoS的策略指令集存储到数据库中,并将从雾节点所收集到的本文档来自技高网...
基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法

【技术保护点】
一种基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:在雾节点层和应用层之间部署SDN控制器;步骤2:建立动态配置的QoS架构系统,所述动态配置的QoS架构系统中包括:应用层、SDN控制层、雾节点层以及传感器节点层;且在所述动态配置的QoS架构系统中运行有:感知数据流、数据属性数据流、QoS策略指令数据流以及状态数据流;步骤3:基于动态配置的QoS架构系统完成QoS配置。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:在雾节点层和应用层之间部署SDN控制器;步骤2:建立动态配置的QoS架构系统,所述动态配置的QoS架构系统中包括:应用层、SDN控制层、雾节点层以及传感器节点层;且在所述动态配置的QoS架构系统中运行有:感知数据流、数据属性数据流、QoS策略指令数据流以及状态数据流;步骤3:基于动态配置的QoS架构系统完成QoS配置。2.根据权利要求1所述的基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,其特征在于,所述步骤2中的SDN控制层中包含至少一个SDN控制器,所述雾节点层中包含有至少一个雾节点,所述传感器节点层中包含有多个传感器节点;具体地,所述传感器节点定期将本地状态信息发送给雾结点,由所述雾结点定期将本地状态信息转发给SDN控制器,所述SDN控制器输出实时更新的网络状态信息和网络拓扑结构信息;且所述SDN控制器还能够动态的定义细粒度的QoS配置来满足多样的QoS需求。3.根据权利要求1或2所述的基于雾计算实现无线传感网络中软件定义QoS配置的方法,其特征在于,所述雾节点层包括:状态采集模块、监控模块、处理模块以及微型数据中心;所述状态采集模块用于从WSNs中采集节点能源状态数据;所述监控模块用于监控网络状态;所述处理模块用于提取包括数据内容摘要的数据属性;所述微型数据...

【专利技术属性】
技术研发人员:伍军黄丽娜李高磊李建华何珊郭龙华张尚华陈璐艺李高勇
申请(专利权)人:上海交通大学上海鹏越惊虹信息技术发展有限公司上海鹤优信息科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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