本发明专利技术公开了一种基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统，包括信息服务器(10)、SDN控制器(20)、OpenFlow交换机(30)以及移动节点(40)，所述SDN控制器(20)包括彼此之间物理连接的北向接口上的MIHF扩展模块一(201)和Openflow控制器(202)，所述Openflow交换机(30)包括彼此之间物理连接的Openflow通道(301)和数据通道(302，所述移动节点(40)中包括彼此之间物理连接的网络决策模块(401)和MIHF扩展模块二(402)，所述网络决策模块(401)还进一步包括预过滤模块(4001)和D‑VIKOR模块(4002)。本发明专利技术借助SDN的集中式决策与MIH的对异构网络的整合，可以为未来移动网络框架提供新的思路，进而在此基础上设计具体的网络决策机制，优化网络决策算法，可以产生叠加式的增益。
【技术实现步骤摘要】
基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统
本专利技术涉及移动互联网的网络接入
，特别是涉及一种异构网络的切换系统。
技术介绍
随着无线通讯和移动网络的发展，诸如移动电话和膝上型计算机的便携式设备通常配备有不同的网络接入技术，包括通用分组无线业务技术(GPRS)、通用移动电信系统技术(UMTS)、长期演进技术(LTE)和无线保真技术(Wi-Fi)等等。。为了提供令人满意的用户体验，移动节点(MN)必须将正在进行的会话无缝地切换到各种异构网络中的最佳网络。这个过程称为垂直切换，目前仍然没有被广泛采用和部署。此外，由于网络选择过程需要考虑多个网络属性，因此有必要提出一种简化决策算法的机制和有效收集网络参数以及动态灵活配置网络资源的框架。为了解决异构网络中的无缝切换问题，IEEE802.21工作组提出了介质独立切换(MIH)框架。该标准的目的是分离不同MAC层技术的细节，并为上层提供必要的服务，以促进异构网络之间的切换。然而，在IEEE802.21中没有定义网络选择算法，需要基于MIH功能(MIHF)来开发网络选择算法。此外，为了使切换过程更有效，其需要在切换执行之前对网络实体预配置的全局控制和管理。关于网络的全球控制和管理，软件定义网络(Software-DefinedNetworking，SDN)是一种有前途的技术，将网络分为两个平面：数据平面和控制平面，具有集中控制和实现网络可编程性。OpenFlow是解耦控制和数据平面之间的通信协议。为了在无线环境中研究SDN，开放网络基金会(ONF)在2014年设立了无线和移动工作组(WMWG)，专门收集用例，建立架构和协议要求，将基于ONF的技术扩展到无线和移动领域。
技术实现思路
为了更好地解决现有技术中存在的异构网络垂直切换问题，本专利技术提出一种基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统，基于软件定义网络(SDN)和IEEE802.21介质独立切换(MIH)融合的新型复合式垂直切换框架(CooperatedVerticalHandover，CVH)，实现了链路的无缝建立、敏捷重配置，以及网络端的智能决策。本专利技术的一种基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统，该系统包括信息服务器10、SDN控制器20、OpenFlow交换机30以及移动节点40，所述SDN控制器20包括彼此之间物理连接的北向接口上的MIHF扩展模块一201和Openflow控制器202，所述Openflow交换机30包括彼此之间物理连接的Openflow通道301和数据通道302，所述移动节点40中包括彼此之间物理连接的网络决策模块401和MIHF扩展模块二402，所述网络决策模块401还进一步包括预过滤模块4001和D-VIKOR模块4002，其中：所述移动节点40与SDN控制器20之间通过MIHF扩展模块一401、MIHF扩展模块二402实现IEEE802.21消息交换；所述SDN控制器20与所述OpenFlow交换机30之间通过Openflow控制器202和Openflow通道301实现openflow通信连接；所述信息服务器10分别从所述MIHF扩展模块一201、MIHF扩展模块二402进行信息收集；所述OpenFlow交换机30和所述多模式移动节点40实现交互连接，所述数据通道302与AP(AccessPoint，接入点)和PoA(PointofAccess，附着点)实现交互，其中：所述MIHF扩展模块一、MIHF扩展模块二，用于处理路由相关任务和处理从移动节点40发起的切换请求消息；所述预过滤模块201，用于根据移动节点40的要求执行安全策略匹配过程，预过滤具有不兼容安全策略的候选网络；预过滤机制基于SDN控制器20和MIIS获得的安全策略在多个PoA中选择PoA：最初，移动节点40识别其区域中的可用PoA，并且其向SDN控制器20发送包括可用PoA的候选查询请求；移动节点40使用独立于介质的协议IEEE802.21连接SDN控制器20；移动节点40收集来自信息服务器10的所有可用PoA的安全策略，以在切换过程中避免不兼容的PoA选择；所述D-VIKOR模块4002，用于对预过滤结果执行MADM优化算法，以选择目标网络，具体算法为：(a)计算静态和动态属性的归一化值：其中i＝1,2,...,m(t)，j＝1,2,...,ns，ns是静态属性的数量；其中i＝1,2,...,m(t)，j＝1,2,...,nd，nd是动态属性的数量；(b)确定积极f*(t)和消极f–(t)的理想解决方案：积极函数表示如下：消极函数表示如下：其中，d*(t)表示动态属性集合：s*(t)表示静态属性集合：Js1和Jd1分别是正静态和动态属性的集合，其需要被最大化，而Js2和Jd2分别是需要被最小化的负静态和动态属性的集合；(c)计算所有属性的Si的部分距离：其中,i＝1，...，m(t)；ωj是与第j个属性相关联的权重；(d)分别计算作为加权和归一化曼哈顿距离和切比雪夫距离的Si(t)和Ri(t)的值：Si(t)＝MSi(t)+DSi(t)其中，i＝1，...，m(t)；ωj是与第j个属性相关联的权重；(e)计算Qi，并且通过S、R、Q从最小值排序：其中，v＝0.5为妥协参数，S*(t)＝min(Si(t))，S-(t)＝max(Si(t))，R*(t)＝min(Ri(t))，R-(t)＝max(Ri(t))。与现有技术相比，本专利技术借助SDN的集中式决策与MIH的对异构网络的整合，可以为未来移动网络框架提供新的思路，进而在此基础上设计具体的网络决策机制，优化网络决策算法，可以产生叠加式的增益。该方法预期达到如下有益效果：1、提出了一种新型复合式垂直切换框架CVH，以优化切换性能并减少切换执行时间。该框架基于IEEE802.21介质独立切换(MIH)和软件定义网络(SDN)两种技术的融合，用于无缝链路建立和敏捷的网络路径重新配置；2、设计了新的网络切换过程。在切换过程中，网络选择分为两个阶段，即预过滤阶段和选择阶段。预过滤阶段使用安全策略匹配技术来消除具有不兼容的安全需求的候选网络，并将所筛选过后的附着点(PoA)作为输入过渡到选择阶段；3、在选择阶段，采用本专利技术提出的优化多属性决策算法，即动态VIKOR算法(Dynamic-VIKOR,D-VIKOR)，进行网络决策。与传统VIKOR(多属性优化和妥协解决方案)算法相比，D-VIKOR算法可以通过周期性评估动态属性而不是静态属性来减少时间复杂度,并减少了切换延迟，执行时间等。附图标记图1为集成IEEE802.21机制和SDN技术的垂直切换复合框架示意图；图2为集成IEEE802.21机制和SDN技术的垂直切换复合框架的参考场景示意图；图3为CVH框架通信参考模型；图4为垂直切换流程示意图；图5为网络负载与吞吐量的比较结果示意图；图6为网络负载与PLR的比较结果示意图；图7为网络负载与总功耗结果示意图；图8为网络负载与总执行时间的比较结果示意图；图9为移动节点速度与切换使用程序的切换效用结果示意图；图10为移动节点速度与总切换延迟的比较结果示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细描述。下一代移动互联网涵盖多种接入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统，其特征在于，该系统包括信息服务器(10)、SDN控制器(20)、OpenFlow交换机(30)以及移动节点(40)，所述SDN控制器(20)包括彼此之间物理连接的北向接口上的MIHF扩展模块一(201)和Openflow控制器(202)，所述Openflow交换机(30)包括彼此之间物理连接的Openflow通道(301)和数据通道(302)，所述移动节点(40)中包括彼此之间物理连接的网络决策模块(401)和MIHF扩展模块二(402)，所述网络决策模块(401)还进一步包括预过滤模块(4001)和D‑VIKOR模块(4002)，其中：所述移动节点(40)与SDN控制器(20)之间通过MIHF扩展模块一(401)、MIHF扩展模块二(402)实现IEEE 802.21消息交换；所述SDN控制器(20)与所述OpenFlow交换机(30)之间通过Openflow控制器(202)和Openflow通道(301)实现openflow通信连接；所述信息服务器(10)分别从所述MIHF扩展模块一(201)、MIHF扩展模块二(402)进行信息收集；所述OpenFlow交换机(30)和所述多模式移动节点(40)实现交互连接，所述数据通道(302)与接入点AP和附着点PoA实现交互，其中：所述MIHF扩展模块一、MIHF扩展模块二，用于处理路由相关任务和处理从移动节点(40)发起的切换请求消息；所述预过滤模块(201)，用于根据移动节点(40)的要求执行安全策略匹配过程，预过滤具有不兼容安全策略的候选网络；预过滤机制基于SDN控制器(20)和MIIS获得的安全策略在多个PoA中选择PoA：最初，移动节点(40)识别其区域中的可用PoA，并且其向SDN控制器(20)发送包括可用PoA的候选查询请求；移动节点(40)使用独立于介质的协议IEEE 802.21连接SDN控制器(20)；移动节点(40)收集来自信息服务器(10)的所有可用PoA的安全策略，以在切换过程中避免不兼容的PoA选择；所述D‑VIKOR模块(4002)，用于对预过滤结果执行MADM优化算法，以选择目标网络，具体算法为：(a)计算静态和动态属性的归一化值：...
【技术特征摘要】
1.一种基于SDN与MIH技术的新型异构网络切换系统，其特征在于，该系统包括信息服务器(10)、SDN控制器(20)、OpenFlow交换机(30)以及移动节点(40)，所述SDN控制器(20)包括彼此之间物理连接的北向接口上的MIHF扩展模块一(201)和Openflow控制器(202)，所述Openflow交换机(30)包括彼此之间物理连接的Openflow通道(301)和数据通道(302)，所述移动节点(40)中包括彼此之间物理连接的网络决策模块(401)和MIHF扩展模块二(402)，所述网络决策模块(401)还进一步包括预过滤模块(4001)和D-VIKOR模块(4002)，其中：所述移动节点(40)与SDN控制器(20)之间通过MIHF扩展模块一(401)、MIHF扩展模块二(402)实现IEEE802.21消息交换；所述SDN控制器(20)与所述OpenFlow交换机(30)之间通过Openflow控制器(202)和Openflow通道(301)实现openflow通信连接；所述信息服务器(10)分别从所述MIHF扩展模块一(201)、MIHF扩展模块二(402)进行信息收集；所述OpenFlow交换机(30)和所述多模式移动节点(40)实现交互连接，所述数据通道(302)与接入点AP和附着点PoA实现交互，其中：所述MIHF扩展模块一、MIHF扩展模块二，用于处理路由相关任务和处理从移动节点(40)发起的切换请求消息；所述预过滤模块(201)，用于根据移动节点(40)的要求执行安全策略匹配过程，预过滤具有不兼容安全策略的候选网络；预过滤机制基于SDN控制器(20)和MIIS...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭阳，李晓红，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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