[发明专利]基于SDN的配电物联网路由选择方法及系统

说明书

本发明提出了基于SDN的配电物联网路由选择方法及系统，包括：基于SDN建立配电物联网体系架构，基于该体系架构建立配电物联网网络模型；基于SDN的配电物联网路由选择，具体包括：SDN控制器作为智能体，实时感知配电物联网网络环境信息以及性能反馈，生成一张Q表，并通过下发路由表的形式控制路由选择。采用SDN技术将配电物网数据平面与控制平面剥离，以简化网络管理和配置功能的实现，提供灵活的路由选择。

技术领域

本发明属于配电物联网通信技术领域，尤其涉及基于SDN的配电物联网路由选择方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着智能配电物联网业务的日趋发展以及网络建设的日益完善，电力通信网络结构更加复杂，配电业务对时延和可靠性的要求也越来越高，亟需采用更加先进的路由技术来满足电网业务的传输需求。然而，传统配电网中控制和转发紧密耦合的网络架构面临着传输表信息冗余、流量难以控制、设备无法自定义传输等问题，严重影响电网业务的路由选择和信息传递。软件定义网络(Software-defined networking，SND)为解决上述问题提供了一种方法。SND将控制平面与数据平面分离，实现网络管理流程的简化，并通过网络编程的方式定义和控制网络，为配电物联网提供更加高效、灵活、快速的路由方案。

然而，基于SDN的配电物联网路由选择的研究还处于初级阶段，在实际应用中仍面临以下问题：

1)传统基于启发式算法(如蚁群算法、遗传算法等)的路由选择方法对全局信息(包括网络拓扑、业务需求等)的完善程度要求较高，且算法更为复杂，极易陷入局部最优的情况。

2)受限于转发节点有限的缓存能力，当多个转发业务数据同时到达某个路由节点时，会造成转发冲突并发生丢包现象，无法满足配电物联网业务严苛的时延及可靠性需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于SDN的配电物联网路由选择方法，本发明基于SARSA算法的强化学习算法解决配电物联网业务数据转发时的路由选择问题。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了基于SDN的配电物联网路由选择方法，包括：

基于SDN建立配电物联网体系架构，基于该体系架构建立配电物联网网络模型；

基于SDN的配电物联网路由选择，具体包括：SDN控制器作为智能体，实时感知配电物联网网络环境信息以及性能反馈，生成一张Q表，并通过下发路由表的形式控制路由选择。

进一步的技术方案，所述Q表用Q(s,a)表示，状态s指每个配电物联网业务数据当前所处的路由节点，包括数据接入节点和数据汇聚节点，动作a指每个配电物联网业务数据在当前状态情况下根据某种策略选择下一跳路由的行为。

进一步的技术方案，路由选择时采用SARSA算法通过学习状态和动作对奖赏函数的影响以求解最优策略。

进一步的技术方案，奖赏r指每个配电物联网业务数据在当前状态下选择某一动作所造成的转发性能影响，奖赏被定义为转发时延的相反数，一旦发生转发失败的情况，该动作奖赏为一个极小的负数。

进一步的技术方案，Q表及状态更新公式如下：

Q(s,a)←Q(s,a)+α[r+γQ(s',a')-Q(s,a)]；

s←s',a←a'.

其中α为学习率，γ为奖赏的衰变系数，s'表示执行动作a后的下个状态，a′为进入状态s'后根据SARSA算法所制定策略采取的下一步动作。

进一步的技术方案，路由选择的具体步骤包括：