南京理工大學楊力獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京理工大學申請的專利基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120416158B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510898683.5,技術領域涉及:H04L45/76;該發明授權基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統及方法是由楊力;袁洋;何流;黃義杰;郭江宇;張瑩設計研發完成,并于2025-07-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統及方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統及方法,系統的數據平面層由大規模節點組成,控制平面層由鏈路監控模塊、數據流管理模塊、路由規劃模塊、拓撲控制模塊組成,應用平面層由路由規劃應用和拓撲控制應用組成;鏈路監視模塊負責接收數據平面層實時上報的自組網鏈路狀態信息并生成流量矩陣;數據流管理模塊負責對自組網中所有數據流進行管理;路由規劃模塊根據自組網流量矩陣和所有數據流的信息進行數據流路由規劃;拓撲控制模塊負責制定自組網初始拓撲,并在節點間可通狀態變化時重構拓撲。本發明對標準SDN架構進行了改進,增加了功能模塊,利用節點社區信息控制拓撲,并對遺傳算法進行優化以提升路由求解的收斂速度。
本發明授權基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統及方法在權利要求書中公布了:1.一種基于軟件定義網絡的大規模自組網控制系統,其特征在于,系統的數據平面層由大規模節點組成,控制平面層由鏈路監視模塊、數據流管理模塊、路由規劃模塊、拓撲控制模塊組成,應用平面層由路由規劃應用和拓撲控制應用組成; 鏈路監視模塊用于接收數據平面實時上傳的鏈路狀態信息,包括時延、帶寬和丟包率,生成自組網流量矩陣; 數據流管理模塊定義了自組網專用的帶寬受限QOS數據流,監聽數據平面中節點的數據流發起請求,接收數據流的參數并對數據流進行管理; 路由規劃模塊用于根據自組網實時流量矩陣和所有數據流的信息,調用路由規劃應用對所有數據流進行集中式路由規劃;路由規劃應用使用基于社區約束的遺傳路由規劃算法進行路由規劃,遺傳路由規劃算法利用節點社區信息對遺傳算法中基因交叉過程進行優化,遺傳路由規劃算法的社區發現步驟為: 步驟6-1:輸入節點通信關系矩陣communication_matrix,為N×N的01方陣,用于表示網絡中各節點的通信連接狀態,矩陣元素communication_matrix[i][j]=1表示節點i與節點j存在直接通信關系; 步驟6-2:創建空列表community_matrices用于存儲后續生成的社區矩陣; 步驟6-3:將節點通信關系矩陣communication_matrix輸入deepwork社區檢測算法,獲取節點分組結果;該算法輸出形式為二維列表communities,其中每個子列表包含屬于同一社區的節點編號集合; 步驟6-4:針對每個檢測到的社區執行以下操作:①創建全零基礎矩陣:生成與輸入矩陣同維度的N×N零矩陣community_mask;②設置社區連接標識:遍歷當前社區所有節點對i,j,將community_mask[i,j]設置為1;③矩陣存儲:將生成的社區標識矩陣添加至community_matrices列表; 步驟6-5:輸出包含K個社區矩陣的集合community_matrices,每個矩陣完整表征對應社區的內部通信拓撲關系; 遺傳路由規劃算法的適應度函數推導過程為: 步驟6-6,用無向圖來定義大規模自組網,表示網絡的節點的集合,即;表示網絡的鏈路的集合,兩個節點之間的拓撲定義一條鏈路,即; 步驟6-7,用表示大規模自組網的實時帶寬矩陣,定義為源節點到相鄰節點的實時帶寬,則 ; 其中表示正實數; 步驟6-8,用表示大規模自組網實時時延矩陣,定義為鏈路的時延,則 ; 步驟6-9,用表示大規模自組網的實時丟包率矩陣,定義為鏈路的丟包率,則 ; 步驟6-10,用表示大規模自組網中的數據流,表示數據流的集合,則 ; 為數據流的源節點,為目的節點,、、分別為數據流的時延偏好權重,帶寬偏好權重和丟包偏好權重,為數據流的吞吐量上限; 步驟6-11,用表示大規模自組網中所有數據流做集中式路徑規劃的權重矩陣,其中表示邊的權重,則有 ; 步驟6-12,用表示數據流的轉發路徑集合,為在權重矩陣對應的加權無向圖上的k最短路徑集合,k=3,3條路徑分別代表節點s到節點d的時延偏好、帶寬偏好、丟包偏好型數據流的路徑,則有 ; 步驟6-13,用表示轉發路徑,為數據流在路徑上能被預留的帶寬,為鏈路的剩余帶寬,則有 ; 步驟6-14,表示數據流的路徑總延時,表示鏈路的時延,則有 ; 步驟6-15,表示數據流的路徑丟包率,表示鏈路的丟包率,則有 ; 步驟6-16,表示數據流的QOS性能得分,則有 ; 步驟6-17,用表示大規模自組網節點的流介數集合,為節點的流介數,則有 ; 步驟6-18,用表示大規模自組網中所有節點的流介數之和,則有 ; 步驟6-19,用表示節點總數為的大規模自組網中的節點平均流介數,則有 ; 步驟6-20,表示節點總數為的大規模自組網中的節點流介數算術均方差,則有 ; 越小,表示流介數分布越均勻,則網絡的負載均衡和路由的抗毀性越好; 步驟6-21,表示大規模自組網中對網絡負載均衡和路由抗毀性的評估分值,則 ; 步驟6-22,集中式路由規劃算法的目標函數為: ; 拓撲控制模塊用于調用拓撲控制應用生成自組網初始拓撲,并在節點間可通狀態變化時重構拓撲。
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