软件定义物联网架构下异构网络融合方法研究

发布时间：2020-08-10 20:23

【摘要】：目前,在物联网感知层网络环境中,接入了各类的物联网感知层设备,造成了物联网感知层网络的异构化,使得物联网的应用和发展陷入了瓶颈。因为这些物联网感知层异构网络数据不能够灵活的相互通信,只能通过以网关的方式接入互联网,这极大地限制了物联网的发展,所以,物联网感知层异构网络融合的问题成为了当前国内外研究的热点。在物联网环境中,异构网络中的物理基础设施将更加复杂,在物联网中引入软件定义网络技术,可为物联网的感知层传感器节点或数据转发层汇聚节点连接的网络提供弹性、敏捷和定制化的管理机制。针对复杂物联网环境下,物联网感知层异构网络数据转换效率较低的问题,提出了一种软件定义物联网架构下异构网络数据融合的方法。主要的研究工作如下:(1)物联网网络架构研究。现有的物联网感知层异构网络融合研究主要是基于物联网网关进行设计,网关方式扩展性不强,不能适应物联网复杂多变的需求。所以本文将软件定义网络技术引入物联网环境下,研究了软件定义物联网(Software Defined Internet of Things,SDIoT)的网络架构。(2)软件定义物联网异构网络数据融合方法研究。在软件定义物联网架构下,对OpenFlow协议进行了简化,设计了一种拓扑发现算法,提出了一种软件定义物联网异构网络数据包传递机制。(3)通过Mininet仿真实验,本文所提方法与基于物联网网关的方法对比,实验结果验证了本文方案的可行性,并且在数据包成功率、丢包率、平均时延方面得到了提高。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【图文】：

本章主要介绍了课题研究的背景和意义，然后介绍了课题所提出的问题在外研究现状及论文研究的主要内容，最后阐述了论文的组织结构。 研究背景与意义物联网（Internet of Things）技术被称为世界信息产业发展的第三次浪潮计算机，互联网的基础上，对信息产业的发展起到了推动作用。极大地促进联网技术的发展，为人类的生产生活带来了便利。关于物联网的定义，目前统一的定义，一般认为物联网就是指把各种信息传感设备，如射频识RFID）、二维码识读设备、红外感应器、激光扫描器、全球定位系统等物传感设备，按照约定的协议与互联网连接起来。实现人与物，物与人，物与连接。这些设备接入互联网，形成一个万物互联的世界。物联网技术体系框如图 1.1 所示：

新疆大学硕士研究生学位论文理。控制层由 OpenFlow 控制器和网络操作系统组成，负责数据平面资源安排、网络拓扑维护、状态信息等。控制器是一个可以通过 OpenFlow 协议（以下简称SDN 交换机）和 SDN 交换机直接通信访问的平台。应用层通过北向接口 API，可以查看网络状态，管理和配置下发策略。应用层由多个应用软件组成，根据具体的控制算法实现控制器提供网络信息，控制器将结果转换成流量控制命令发送到实际的设备基础设施层。SDN 控制器的北向接口，南向接口是其得以实现的关键技术。南向接口现在应用最多的就是 OpenFlow 协议。软件定义网络基本架构如图 2.1 所示。

OpenFlow 交换机是 SDN 数据转发的基本单元。因此有必要了解OpenFlow 交换机的结构。其主要通过流表进行数据转发。OpenFlow 交换机的架构如图 2.2 所示。图 2.2 OpenFlow 交换机结构从图 2.2 可以看出，OpenFlow 交换机主要有流表，组表和安全通道组成。其中流表是数据转发的核心数据结构。流表由多个流表项组成。每个流表项代表一个转发规则。数据包进入交换机通过流表进行匹配，如果匹配成功，则实施相应的动作，流表与传统网络设备中的 MAC 地址转发表或 IP 地址路由表功能类似。OpenFlowV1.0 版本中，每个流表由多个流表项组成，每个流表项中有三个字段组成，分别是包头域、计数器和操作。OpenFlow 协议现在已更新到 1.5 版本。OpenFlow 后续版本中就已经对包头域名称进行了变更，即匹配域。其中匹配域主要是当数据包进入交换机时

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