典型的视频服务提供与用户接入的网络拓扑图。为了提升视频服务的用户 体验，除了解决传信道拥塞的问题，还要在关键节点处解决视频服务与其他服务拥塞的问 题。
[0044]本发明的QoS策略是基于类的方式进行实现，按照分类-标记-策略-输出队列的流 程。分类标记按照标记DSCP(差分服务代码点）的方式进行实现，DSCP是IETF发布的差分服 务(Differentiated Service)的QoS分类标准。DSCP为每个数据包IP头部的服务类别T0S标 识字节中，通过标记DSCP值可以区分不同服务的优先级。DSCP值有两种表达方式，数字形式 和关键字形式。DSCP使用6比特，十进制区间是0~63,可以定义64个等级（优先级。）如二进 制DSCP值000000 =十进制DSCP值0,二进制DSCP值010010 =十进制DSCP值18。另一种关键字 形式的DSCP值称为逐跳行为(PHB)，目前有三类已定义的PHB，分别是尽力而为服务(BE或 DSCP 0 )、确保转发(AF)和加速转发(EF)。在差分服务标准中，视频流的推荐DSCP值为二进 制100000,关键字形式的值为CSLOpenFlow协议是支持DSCP标记方式的，且在匹配域增加 了DSCP字段。默认情况下，数据包的DSCP值为0,也就是当数据到达AP时都是按照尽力而为 的方式进行转发，本策略的实现步骤：
[0045] 1)标记分类:如图1所示，视频服务器（IP: 10.0.0.1)连接节点S1。在该节点处，对 视频流进行标记，调用控制器的Rest API发送FIow_Mod消息添加流表项给节点S1:将IP地 址为10.0.0.1的数据包的DSCP值设定为CS4;然后还要在每个AP处添加出口队列，由于控制 器无法直接对底层设备进行配置，这也是当前OpenFlow协议的局限之一，所以通过控制台 或者OF-Config的方式在每个AP上添加队列ql和q2,控制器通过发送Flow_Mod消息的方式 为数据包选择队列。添加队列时，应设置每个队列的最大带宽和最小带宽，这要根据每个AP 的最大带宽来设定，在这里，ql和q2的最大带宽相加为链路的最大带宽，它们所占带宽比分 别为80 %和20 %。
[0046] 2)输出队列：当有新的数据包通过AP时，AP首先会查看流表中的流表项，若没有能 够匹配的流表项，将该数据包以Packet_in消息的方式发送给控制器处理，这时控制器会调 用队列调整模块查看数据包的DSCP值，若为CS4,则在下发的流表项中设置其出队列为ql， 并为该流表项设置高优先级;若其DSCP值不是CS4,则设置队列为q2并且为低优先级。AP在 转发数据包时，会根据流表项的优先级高低顺序依次进行匹配，优先级越高的流表项越先 匹配。这样就可以避免视频流到达AP时与其他业务产生拥塞的问题。
[0047]本发明基于软件定义网络架构，提出了一个在无线局域网中针对视频流QoS保障 的解决方案，通过对AP在每个信道上的的邻居信息的侦听得出一个全局的AP邻居信息表， 判断当前AP是否需要进行信道调整，若需要调整则根据各信道的繁忙程度为其选择相对空 闲的信道，保障信道的合理分配，以满足视频流的QoS的有效实施;在节点处，提出了处针对 视频和其他服务进行标记和优先级划分的队列机制，可以有效避免视频与其他服务产生拥 塞，并获得更大的带宽保障。综合而言，有效提高了用户的服务质量。
[0048]以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在 阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变 化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
【主权项】
1. 一种软件定义无线网络中视频业务QoS保证的新型架构，其特征在于，主要包括:底 层网络设备，SDN控制器及顶层的业务应用层，其中，底层网络设备支持OpenFlow协议，所述 无线网络的底层网络设备通过汇聚交换机、核心路由与Internet连接，Internet与支持 OpenFlow协议的服务交换机相连接，所述底层网络设备由每个无线访问接入点AP都安装了 OpenWrt+OVS系统，所述SDN控制器对无线访问接入组APs进行集中管理。2. 根据权利要求1所述的软件定义无线网络中视频业务QoS保证的新型架构，其特征在 于，所述SDN控制器包括设备管理模块、信道监听模块、信道调整模块、队列调整模块、策略 下发模块;所述设备管理模块，用于跟踪主机在网络中的位置，支持MAC地址与交换机端口， MAC地址与IP地址的转换，并将这些信息保存在数据库中，当有设备掉线或者卸载时，控制 器会更新数据库;信道监听模块，用于监听AP并侦听每个信道上的邻居AP的信息；信道调整 模块，用于对信道监听模块获取的每个AP的邻居信息进行汇总，通过信道调整策略得出每 个AP最适合的无线信道，然后下发更新信道的消息给每个AP;队列调整模块，首先会判断数 据包是否为视频流，若是，则为该数据流分配更大带宽的队列和更高的优先级;若不是，则 按默认的方式对其进行处理;策略下发模块，监听节点发送的Packet_in消息，查看数据包 中的匹配域，将队列调整模块的判断结果写入流表项中，最后根据转发路径将相应流表下 发给对应的AP。3. -种基于权利要求1所述架构的软件定义无线网络中视频业务QoS保证方法，其特征 在于，包括以下步骤： 101、 建立软件定义网络架构，包括底层网络设备，SDN控制器及顶层的业务应用层，其 中，底层网络设备支持OpenFlow协议； 102、 通过SDN控制器对无线网络中的AP进行集中管理;AP在信道上广播自己的信息以 及监听邻居AP的信息并上传 SDN控制器，SDN控制器将这些信息汇总然后进行全局的信道分 配； 103、 在无线访问接入点AP上实施标记和转发策略，使视屏流能够优先发送和获取更大 的带宽。4. 根据权利要求3所述的软件定义无线网络中视频业务QoS保证方法，其特征在于，步 骤102中进行全局的信道分配具体为:AP在工作信道上广播自身信息以及侦听每个信道上 的邻居AP信息并上传给控制器，控制器将这些信息汇总，通过函数，k#i以及其中k矣i，Pkj表示APk在信道j的 信号功率，统计AP1在信道j上的邻居数和邻居信号功率总和，然后对每个AP在工作信道上 的邻居数从大到小排序，依序对每个AP进行信道调整。5. 根据权利要求4所述的软件定义无线网络中视频业务QoS保证方法，其特征在于，依 序对每个AP进行信道调整的方式是:首先满足Z#>=X，其中I表示所有AP的受到干扰的 平均值，然后对该AP在每个信道的干扰进行排序，选出干扰最小的信道;若得出最小干扰信 道不唯一，则选出其中一个信号功率总和最小的信道。6. 根据权利要求4所述的软件定义无线网络中视频业务QoS保证方法，其特征在于，步 骤103在无线访问接入点AP上实施标记具体为：首先在服务提供的节点处对视频流进行 DSCP标记，然后在每个AP上分别设置队列ql和q2，ql的带宽大于q2的带宽，当新的数据包经 过AP时，SDN控制器根据数据包中的DSCP值判断是否为视频流，若是，则在下发的流表中设 定出队列为ql并置高优先级;若不是，则设定出队列为q2并置低优先级。
【专利摘要】本发明基于软件定义网络技术，提出了一个新型的无线网络搭建方案，以此来实现在无线网络中视频流的QoS保障。利用控制器对全网所有AP的集中管理能力，下发消息给每个AP，使AP在工作信道上广播自身信息并监听每个信道上的邻居AP的信息，最后将这些信息上传给控制器，控制器将这些信息汇总得出全局AP的邻居信息表，从而合理分配无线信道，避免无线信道资源浪费；在此基础上，在服务出口处对视频流进行标记，然后在每个AP上设置带宽不同的队列，控制器通过识别数据包上的标记判断是否为视频流，最后以下发流表的方式对视频流设置更高优先级和更大带宽的队列，做到以上两点，就能保证视频流的有效传输，提升用户的体验。
【IPC分类】H04L12/927, H04W72/08
【公开号】CN105530204
【申请号】CN201510955825
【发明人】曹傧, 刘勰, 李云, 周亚峰
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月18日