[发明专利]一种基于SDN的车载自组织网移动切换系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于SDN的车载自组织网移动切换系统，根据实时获取的网络拓扑和车辆节点接入信息，预测车辆节点下一时刻接收到的交换机信号强度和位置，判断车辆节点即将从一个交换机切换到另一个交换机时，进入预切换状态；路由计算器根据车辆节点的地址映射(HoA，CoA)，分别计算与其通信的对端节点CN到HoA和CoA的最短路径，生成路径对；LMA选择器选择路径对上使下发的流表数目和转发路径长度的总开销最小的交换机作为最佳转发交换机，即LMA；在LMA和CoA间的交换机上插入包含CN到CoA的最短路径的流表信息。本发明能实现动态路由，节省信息开销，降低切换延迟和丢包率。

技术领域

本发明涉及一种基于SDN的车载自组织网移动切换方法。

背景技术

如今，人们移动设备和移动流量不断增加，导致对车辆之间的通信(V2V)以及车辆与基础设施的通信(V2I)提出新的需求并不断增长。车辆在移动过程中，频繁地从一个基站切换到另一个基站，这种频繁地切换会影响到数据包的丢失率和会话的连续性。因此，当今VANET(车载自组织网络)的一个关键挑战是如何在移动设备数量多和移动频繁的情况下，提供具有较低丢包率和切换延迟的高质量网络服务。

关于车载自组织网络中的移动管理问题，IETF已经提出了一些机制，例如MIPv4和MIPv6。这些机制利用IP隧道和移动代理来保证会话的连续性。但是，移动代理的使用要求节点移动后数据包必须由移动代理转发导致次优路由，同时复杂的注册绑定消息会带来较大的信令开销。

另一类的解决方案是选择动态的移动代理，每次节点移动后根据新的路径选择最佳的移动代理，由该节点转发数据包。这种解决方案很大程度上解决了三角路由的问题，然而每次节点移动后，都会重新计算转发路径，由控制器下发新的流表信息。当节点频繁地移动切换时，会产生大量的信令开销，导致较高的切换延迟。

因此，有必要提供一种能实现动态路由和信息开销成本的平衡，降低切换延迟和丢包率的车载自组织网移动切换方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种基于SDN的车载自组织网络移动切换系统及方法，通过预测车辆即将进入的交换机通信区域进行预切换，节省切换发现和路由发现的时间，并实现动态路由，降低切换延迟和丢包率。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于SDN的车载自组织网移动切换系统，包括数据层、控制层和应用层；

所述数据层包括RSU(路侧单元)和其它交换机；车辆进入RSU(MAG1)的通信区域后，接入RSU，通过RSU发送和接收数据包；车载自组织网络中，车辆节点之间通信时，RSU扮演着MAG(移动接入网关)的角色，负责发送由源节点发送至目标节点的数据包，或者接收由目标节点发送至源节点的数据包，获得接入的车辆节点信息，车辆节点信息包括车辆节点的IP地址、MAC地址等；

所述控制层包括控制器；控制层通过控制器的南向接口和北向接口分别同数据层和应用层交互；

所述应用层中建立有移动管理模型，移动管理模型通过调度配合完成高效的移动管理；所述移动管理模型包括网络拓扑收集器、数据存储器、信号预测器、位置预测器、预切换处理器、路由计算器、LMA选择器和流表安装器

所述网络拓扑收集器，用于实时地从控制器获取网络拓扑(链路的状态信息)和车辆节点接入信息，并将网络拓扑和车辆节点接入信息发送至数据存储器；车辆节点接入信息包括车辆节点的IP地址、车辆节点接入的交换机IP地址、端口号、接收到的交换机信号强度和车辆节点当前时刻的位置；

所述数据存储器，用于将网络拓扑和车辆节点接入信息存储到数据库中；

所述信号预测器，用于预测车辆节点下一时刻接收到的交换机信号强度，并将预测到的信号强度发送给预切换处理器；