基于SDN的FiWi网络生存性研究

０引 言 随着 视 频会 议 、ＩｆｙＩＶ、网络 电视直 播 等 高 带宽 业
务 的 出现 ．“最 后 一公 里 ”的部署 面临 着严 峻 挑 战 。在 众 多宽 带 接 入 网 中 ．由无 源 光 网络 （ＰＯＮ）和无 线 网状 网 （ＷＭＮ１融 合 而 成 的 光 纤 无 线 融 合 宽 带 接 入 网（ＦｉＷｉ）被认 为是最 有前 途 的接入 网组 网方 式【 ～。由 于 ＦｉＷｉ网络承 载着 大量 的高 速数据 流量 。一 旦 网络 出 现 故 障 。将 引 起 巨大 的 数 据 丢 失 ，造 成 严 重 损 失 。 因 此 ．关 于 ＦｉＷｉ网络 的生存 性研 究非 常重 要［３］。 目前 ，在 ＦｉＷｉ网络 中 ．许 多 关 于通 过 ＷＭＮ实 现 ＦｉＷｉ网络 数 据 流量恢 复 的方案 被相 继提 出 。但 是 。这类 方案 存在 一 些 问题 如 ＯＬＴ和 ＯＮＵｓ间 的大量 信 息交 互 增 大 了
中 文 核 心 期 刊
圃 臼
基 于 ＳＤＮ的 ＦｉＷｉ网络 生存性研究
任丹萍 ，张丽静 ，武姗姗
（河北 工程 大 学 信 息与 电气 工程 学院 ，河北 邯郸 ０５６０３８）
摘要：为提 高 ＦｉＷｉ网络的生存性 ，将软件定义网络 （ＳＤＮ）技术引入到 ＦｉＷｉ网络 中，提 出了一种新型生存 性控制方案。详 细介绍 了基于 ＳＤＮ的 ＦｉＷｉ网络结构 ，描述 了新架构中不同故障级别的生存性策略，并进 行 了实验仿真和结果分析 。 关键 词 ：ＦｉＷｉ网络 ；软件 定 义 网络 ；生 存性 中图分 类号 ：ＴＮ９１５．０５；ＴＮ９２５．９３ 文献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１００２．５５６１（２０１６）０４．０００１．０４ ＤＯＩ：１０．１３９２１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００２—５５６１．２０１６．０４．００１
组 成 ．从 一 个 ＯＬＴ向用 户 端 延 展 到 与 其 连接 的所 有 ＯＮＵ 和无 线 路 由设 备 称 为 ＦｉＷｉ的一 个 域 。ＯＮＵ是 ＦｉＷｉ网 络 的关 键 设 备 ．每个 ＯＮＵ与 一 个无 线 网关连 接 ．实 现 光 信 号 与 无 线 信 号 之 间 的 转 换 ，用 户 的 数 据 流 量 通 过 无 线 路 由器 的 多跳 路 径 以无 线 信 号 的形 式 传 输 到 ＯＮＵ．ＯＮＵ通 过 时分 多 址 接人 （ＴＤＭＡ）方 式 将 用 户流 量 以光信 号 的形 式发送 到 ＯＬＴ。
１ ＦｉＷ ｉ网 络 生 存 性 的 原 理
ＦｉＷｉ网络 由前端 ＷＭＮ 和后端 ＰＯＮ构成 ．主要 由 ＯＬＴ、ＯＮＵ 与无 线 网状 网 ＭＮ）中 的无 线 路 由器 Ｒ）
２０１６年第４期 ．允氮信钒水 ①
骀 圆 臼
任 丹 萍 ．张 丽 静 ．武 姗姗 ：基 于 ＳＤＮ 的 ＦｉＷｉ网 络生 存 性 研 究
收 稿 日期 ：２０１５—１２—２３。 基金项 目：河北 省 自然科学基金 ２Ｏｌ４４Ｏ２Ｏ７５）资助 ；河北省邯郸市科学 技术研 究与发展计划项 目（１４２１１０３０５４—６１资助 ；河北省高等学校科学技 术 研 究 项 目（ＱＮ２０１３１０６４）资 助 。 作者简介 ：任丹萍（１９８４一），女 ，博士 ，讲师 ，主要研究方 向为下一代光 网 络与宽带接人 、无线传感器 网络 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ （ＦｉＷｉ）ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ｔｈｅ ＳＤＮ ｉｎｔｏ ＦｉＷ ｉ ｎｅｔ ｗ ｏｒｋｓ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍ ｅ．Ｉｔ ｄｅｔａｉｌｓ ｔ ｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＦｉＷ ｉ ｎｅｔ— ｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＤＮ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ ｓｔ ｒａｔｅｇｉｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆａｕｌｔ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ｔ ｈｅ ｎｅｗ ｎｅｔ ｗ ｏｒｋ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔ ｈ ｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦｉＷ ｉ ｎｅｔｗ ｏｒｋｓ ，ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄ ｎｅｔｗ ｏｒｋ，ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ
网络 复 杂 性 ；ＷＭＮ选 路 资 源受 限 ，降低 了 网 络利 用 率 ，大大 增加 了数 据流 量恢 复时延 。
软 件 定 义 网络 （ＳＤＮ）作 为 一 种 未来 网络 架 构 ．能 分 离逻 辑 控制 和 数据 转 发问。ＳＤＮቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传 统 网 络设 备 紧 耦合 在 一 起 的 网络架 构 拆分 成 应 用层 、控 制 层 和数 据 转 发层 。其 中 ．控制 层 可对 数 据转 发 层 中基 础 设 施 的 网络资 源集 中控制 ．为 异构 和多 域 的 ＦｉＷｉ网络 资源灵 活 配 置带 来 了前 所未 有 的便 利 。 目前 ，ＳＤＮ凭借 其 集 中 控 制 的 能 力 和 灵 活 性 ．已 应 用 到 ＰＯＮ 和 ＷＭＮ 中［１０－－１２］．文献 ［１３１￣设 计 了 ＦｉＷｉ网络 的 ＳＤＮ架 构 。但 是 ．关 于 如何 在基 于 ＳＤＮ 的 ＦｉＷｉ网络 中实 现 生存性 策 略 的方 法 尚未 出现 。为优 化 ＦｉＷｉ网络 的生存 性 。本 文 在 基 于 ＳＤＮ 的 ＦｉＷｉ网络 中分 别 针 对 ＯＮＵ级 别 故 障和域级 别 故 障进 行研 究 。
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＦｉＷ ｉ ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓ ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＤＮ
ＲＥＮＤａｎ－ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ ｇｉ－ｊｍｇ，Ｖ Ｓｈａｈ—ｓｈａｈ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｄａｎ Ｈｅｂｅｉ ０５６０３ ８，Ｃｈｉｎａ）