SDN环境下基于MQTT的带宽分配算法研究
发布时间：2021-06-15 20:16
为了解决不同数据拥有不同服务质量要求的问题,本文通过消息队列遥测传输协议（Message Queuing Telemetry Transport,MQTT）的三层服务质量对同一场景下的不同数据进行分类传输。同时通过带宽分配技术解决分类之后带来的高级别服务质量传输数据时带来的高时延等问题。现有的带宽分配算法会导致带宽利用率过低或者是流速达不到要求导致丢包率很高等问题,为了解决这些问题,本文在利用MQTT协议的三种不同服务质量的为数据分类的基础上研究了以软件定义网络（Software Defined Network,SDN）为实验环境的动态带宽分配算法来保证数据传输的高效性。本文的主要工作以及研究的内容总结如下:1、本文在智能家居为应用背景的情况下,利用MQTT技术的三层不同的服务质量的数据传输的特性,对不同数据进行了分类。MQTT技术共有三种不同给的服务质量,从现有的研究看来,都只应用了其最低级别的服务质量,而本文通过不同的服务质量的特性针对不同的数据进行传输。低级别的服务质量传输数据时会导致其丢包率高,针对这一特性,用低级别的服务质量进行数据传输时,为这一级别的分配丢包率对最后结果影响...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN-MQTT系统框架
SDN环境下基于MQTT的带宽分配算法研究29第5章实验结果分析本章主要进行了一系列的仿真实验来验证NIBA算法的有效性。本章将从实验环境、实验设置、实验过程以及结果分析等几个方面详细地叙述。5.1实验环境论文的整个实验环境是运行在Ubuntu18.04STLi386下，本篇文章采用了网络仿真工具Mininet[55]，RYU控制器来对论文提出的想法以及算法进行了验证。SDN有多种控制器可供选择，其中RYU是一款轻量级控制器，它架构清晰明了，而且可以自定义集成python脚本。Mininet是由斯坦福大学开发的一款开源软件，用一个命令在一台机器（VM、native或cloud）上创建一个真实的虚拟网络，运行真实的内核、交换机和应用程序代码，并且模拟的每台主机和交换机都是独立的，在模拟的主机或交换机上执行任何系统命令。5.2实验设置5.2.1实验拓扑本文采用了自定义的拓扑结构，在仿真实验中使用了一台物理主机Ubuntu18.04系统，并且在此基础上再安装了Mininet网络仿真软件用来构建拓扑，以及RYU控制器作为控制层设备。本文采用了自定义拓扑，在自定义的拓扑结构中拥有一个控制器，8个交换机以及9个主机，其中一个主机连接MQTT的服务器，其他几个主机分别作为订阅者和发布者。在Mininet上搭建底层网络，其中包括9台主机(H1-H9)和8台交换机（S1-S8）。自定义拓扑脚本代码如图5.1所示：图5.1自定义拓扑脚本代码
硕士学位论文305.2.2控制器设置拓扑搭建完毕之后，开启控制器，利用命令#studomn--custom/home/mytopo.py---topomytopo–controller=remote,port=6653连接控制器。并且采用pingall命令来测试各个主机之间的连通性，如图5.2所示，每个独立的主机都可以互相ping通。图5.2连通性测试图RYU控制器在拓扑搭建完毕后，可以通过模块自带的可视化拓扑查看拓扑搭建情况，但是RYU可视化拓扑图只能看到交换机的相关，不显示主机信息，具体情况如图5.3：图5.3RYU可视化拓扑图
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向用户需求的无线带宽优化分配算法[J]. 沈艳,万夕里,管昕洁,蔚承建. 计算机工程与设计. 2019(12)
[2]即时调度中周期调度最大化的带宽预留策略[J]. 王涛,王永强,王康. 软件. 2019(12)
[3]SDN网络浅析[J]. 张敏,王朝阳. 内蒙古科技与经济. 2019(21)
[4]基于STM32和MQTT的智能家居运程控制系统[J]. 杨振国,乔海强. 电子世界. 2019(21)
[5]浅析SDN安全需求和安全实现[J]. 李建新. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2019(10)
[6]一种基于MQTT协议的数据采集控制系统[J]. 蒋树庆,房滢. 信息通信. 2019(08)
[7]面向物联网的异构实体间关系服务模型[J]. 李冠宇,安敬民. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(02)
[8]基于传输速率自适应的动态带宽分配算法初探[J]. 赵一民. 智能城市. 2018(15)
[9]Design and Implementation of an Adaptive Feedback Queue Algorithm over Open Flow Networks[J]. Jiawei Wu,Xiuquan Qiao,Junliang Chen. 中国通信. 2018(07)
[10]SDN架构下基于优先级的带宽保障算法研究[J]. 曹绍华,张斌,张培颖. 信息技术与网络安全. 2018(02)
硕士论文
[1]软件定义网络中异步传输和带宽分配的研究[D]. 漆永强.电子科技大学 2019
本文编号：3231697
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDN-MQTT系统框架
SDN环境下基于MQTT的带宽分配算法研究29第5章实验结果分析本章主要进行了一系列的仿真实验来验证NIBA算法的有效性。本章将从实验环境、实验设置、实验过程以及结果分析等几个方面详细地叙述。5.1实验环境论文的整个实验环境是运行在Ubuntu18.04STLi386下，本篇文章采用了网络仿真工具Mininet[55]，RYU控制器来对论文提出的想法以及算法进行了验证。SDN有多种控制器可供选择，其中RYU是一款轻量级控制器，它架构清晰明了，而且可以自定义集成python脚本。Mininet是由斯坦福大学开发的一款开源软件，用一个命令在一台机器（VM、native或cloud）上创建一个真实的虚拟网络，运行真实的内核、交换机和应用程序代码，并且模拟的每台主机和交换机都是独立的，在模拟的主机或交换机上执行任何系统命令。5.2实验设置5.2.1实验拓扑本文采用了自定义的拓扑结构，在仿真实验中使用了一台物理主机Ubuntu18.04系统，并且在此基础上再安装了Mininet网络仿真软件用来构建拓扑，以及RYU控制器作为控制层设备。本文采用了自定义拓扑，在自定义的拓扑结构中拥有一个控制器，8个交换机以及9个主机，其中一个主机连接MQTT的服务器，其他几个主机分别作为订阅者和发布者。在Mininet上搭建底层网络，其中包括9台主机(H1-H9)和8台交换机（S1-S8）。自定义拓扑脚本代码如图5.1所示：图5.1自定义拓扑脚本代码
硕士学位论文305.2.2控制器设置拓扑搭建完毕之后，开启控制器，利用命令#studomn--custom/home/mytopo.py---topomytopo–controller=remote,port=6653连接控制器。并且采用pingall命令来测试各个主机之间的连通性，如图5.2所示，每个独立的主机都可以互相ping通。图5.2连通性测试图RYU控制器在拓扑搭建完毕后，可以通过模块自带的可视化拓扑查看拓扑搭建情况，但是RYU可视化拓扑图只能看到交换机的相关，不显示主机信息，具体情况如图5.3：图5.3RYU可视化拓扑图
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向用户需求的无线带宽优化分配算法[J]. 沈艳,万夕里,管昕洁,蔚承建. 计算机工程与设计. 2019(12)
[2]即时调度中周期调度最大化的带宽预留策略[J]. 王涛,王永强,王康. 软件. 2019(12)
[3]SDN网络浅析[J]. 张敏,王朝阳. 内蒙古科技与经济. 2019(21)
[4]基于STM32和MQTT的智能家居运程控制系统[J]. 杨振国,乔海强. 电子世界. 2019(21)
[5]浅析SDN安全需求和安全实现[J]. 李建新. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2019(10)
[6]一种基于MQTT协议的数据采集控制系统[J]. 蒋树庆,房滢. 信息通信. 2019(08)
[7]面向物联网的异构实体间关系服务模型[J]. 李冠宇,安敬民. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(02)
[8]基于传输速率自适应的动态带宽分配算法初探[J]. 赵一民. 智能城市. 2018(15)
[9]Design and Implementation of an Adaptive Feedback Queue Algorithm over Open Flow Networks[J]. Jiawei Wu,Xiuquan Qiao,Junliang Chen. 中国通信. 2018(07)
[10]SDN架构下基于优先级的带宽保障算法研究[J]. 曹绍华,张斌,张培颖. 信息技术与网络安全. 2018(02)
硕士论文
[1]软件定义网络中异步传输和带宽分配的研究[D]. 漆永强.电子科技大学 2019
本文编号：3231697
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