一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统和方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统和方法。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，可通过软件编程的形式定义和控制网络，具有数据平面和控制平面分离及开放性可编程的特点。

基于软件定义网络的数据传输系统可以适用于多种应用场景，有利于数据传输系统的进行数据传输过程中的可靠性。

专利CN105337857B公开了一种基于软件定义网络的多网络设备互联现实方法及系统，其中，软件定义网络交换机通过接收转发流表并生成互联转发路径，从而能够根据所述转发流表对所述待互联的网络设备发送的数据报文进行转发流表匹配，并将匹配成功的数据报文通过所述互联转发路径进行转发，进而实现了多网络设备的互联。

专利CN107294960B公开了一种软件定义网络控制通道的安全保障方法，通过在软件定义网络的控制层和数据层之间部署的量子密钥层，保障软件定义网络控制通道的安全。

在数据传输过程中，除了满足传输对象、传输信息的匹配以及传输的安全性验证的需求之外，往往还需要满足低时延的需求，具体而言，在自动驾驶、图像识别等领域，对于低时延图像传输的需求是明确的。

可见，如何开发一款基于软件定义网络的低时延图像传输系统(及方法)，是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统及方法，有利于满足图像传输的低时延需求。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统，所述低时延图像传输系统设置有低时延传输控制装置，所述低时延传输控制装置用于控制所述低时延图像传输系统的图像数据传输网络运行，所述低时延传输控制装置执行的步骤如下：

所述低时延传输装置根据所述图像数据传输网络在本阶段的当前路由表，确定当前网络状态；

所述低时延传输装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列；

所述低时延传输装置根据所述候选传输链路序列，确定目标网络状态；

所述低时延传输装置控制所述图像数据传输网络从所述当前网络状态转变为所述目标网络状态，以使得所述待传输的图像数据基于所述目标状态对应的数据流在所述图像数据传输网络中传输。

可见，本发明第一方面公开的基于软件定义网络的低时延图像传输系统中，低时延传输控制装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的候选链路序列，以确定目标网络状态，并控制图像数据传输网络从当前网络状态转变为目标网络状态，以实现图像数据的传输，通过使得传输过程中的丢包量最小化，以减少图像传输过程中的数据重传导致的时延，从而减少图像传输过程中的总时延，有利于满足图像传输的低时延需求。

作为一种可选的实施方式，本发明第一方面中，所述低时延传输装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列，具体包括：

所述低时延传输装置根据待传输的图像数据的属性信息和预先确定的传输链路利用率，确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列。

作为一种可选的实施方式，本发明第一方面中，在所述低时延传输装置根据待传输的图像数据的属性信息和预先确定的传输链路利用率，确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列的步骤中，所述低时延传输装置是通过网络拥塞最小化算法确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列，其中，所述网络拥塞最小化算法确定所述候选传输链路序列的过程如下：

已知在所述图像数据传输网络中适用于待传输的图像数据的各个传输链路的利用率相等，求取所述待传输的图像数据的端到端的传输方向上的所有无环路径上的每个数据流f的丢包量化指标值T：

T＝W

式中，l

基于筛选得到的使得丢包量化指标值的总数最小的数据流集合生成候选传输链路序列。

作为一种可选的实施方式，本发明第一方面中，所述低时延传输装置根据所述候选传输链路序列，确定目标网络状态，具体包括：

所述低时延传输装置根据所述候选传输链路序列，确定在下一阶段的目标路由表；

所述低时延传输装置根据所述下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态。

作为一种可选的实施方式，本发明第一方面中，在所述低时延传输装置根据所述候选传输链路序列，确定在下一阶段的目标路由表之后，以及在所述低时延传输装置根据所述下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态之前，所述方法还包括

所述低时延传输装置判定所述下一阶段的目标路由表是否唯一，

若是，则执行根据所述下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态的操作；

若否，则所述低时延传输装置筛选出网络状态变换复杂度最小的下一阶段的目标路由表；

所述低时延传输装置根据筛选结果指示的下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态。

本发明第二方面公开了一种基于软件定义网络的低时延图像传输方法，所述低时延图像传输方法应用于如本发明第一方面公开的基于软件定义网络的低时延图像传输系统。

可见，本发明第二方面公开的基于软件定义网络的低时延图像传输方法中，低时延传输控制装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的候选链路序列，以确定目标网络状态，并控制图像数据传输网络从当前网络状态转变为目标网络状态，以实现图像数据的传输，通过使得传输过程中的丢包量最小化，以减少图像传输过程中的数据重传导致的时延，从而减少图像传输过程中的总时延，有利于满足图像传输的低时延需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的低时延传输控制装置执行控制步骤的流程图；

图3是本发明图像数据传输网络的拓扑结构示意图；

图4是图2所示的步骤S103的子步骤的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

图1所示为本发明第一方面公开的一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统，该低时延图像传输系统设置有低时延传输控制装置，低时延传输控制装置用于控制低时延图像传输系统的图像数据传输网络运行，其中，如图2所示，低时延传输控制装置执行的步骤如下。

S101、低时延传输装置根据图像数据传输网络在本阶段的当前路由表，确定当前网络状态。

S102、低时延传输装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列。

可选的，步骤S102中，低时延传输装置可以根据待传输的图像数据的属性信息和预先确定的传输链路利用率，确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列。其中，待传输的图像数据的属性信息可以包括图像数据的数据流总量、图像数据的端到端的传输方向。特别地，对于传输链路的可利用带宽大于等于待传输的图像数据的数据流总量时，网络拥塞将不会出现(即各传输链路的丢包量都处于最小值)，此时，网络可实现该图像数据传输的传输链路序列均可以作为候选传输链路序列。除此之外，对于传输链路的可利用带宽小于待传输的图像数据的数据流总量时，网络拥塞将不可避免地出现，此时，则需要对于传输链路序列进行筛选，以确保候选传输链路序列为使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列。为了更加清楚地表述该低时延装置根据待传输的图像数据的属性信息和预先确定的传输链路利用率确定候选传输链路序列的过程，可以结合图3所示的网络拓扑示意图作相关实例说明。如图3所示，图像数据传输网络由S

K＝F·(n-m)

式中，F表示图像数据的数据流所经过的传输链路的链路总数。

由此可知，(d)所示的网络状态下的丢包量K最小，即候选传输链路序列可以确定为(d)中的第一数据流f

可以理解的是，在应用场景中，带宽和数据流的流量之间的关系，未必是确定候选传输链路序列的核心因素。为了合理利用网络拓扑中的链路带宽以及为了对链路作定制化的筛选以更加高效地确定候选传输链路序列，进一步可选的，上述提到的低时延传输装置根据待传输的图像数据的属性信息和预先确定的传输链路利用率，确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列的步骤中，低时延传输装置是通过网络拥塞最小化算法确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的传输链路序列为候选传输链路序列。具体地，网络拥塞最小化算法确定候选传输链路序列的过程如下：

首先，已知在图像数据传输网络中适用于待传输的图像数据的各个传输链路的利用率相等，求取待传输的图像数据的端到端的传输方向上的所有无环路径上的每个数据流f的丢包量化指标值T：

T＝W

式中，l

接着，基于筛选得到的使得丢包量化指标值的总数最小的数据流集合生成候选传输链路序列，其中，丢包量化指标值的总数为图像数据传输过程中的各个数据流对应的丢包量化指标值之和。

S103、低时延传输装置根据候选传输链路序列，确定目标网络状态。

确定了候选传输链路序列后，可以确定如图2所示的交换机S

S104、低时延传输装置控制图像数据传输网络从当前网络状态转变为目标网络状态，以使得待传输的图像数据基于目标状态对应的数据流在图像数据传输网络中传输。

可见，本发明第一方面公开的基于软件定义网络的低时延图像传输系统中，低时延传输控制装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的候选链路序列，以确定目标网络状态，并控制图像数据传输网络从当前网络状态转变为目标网络状态，以实现图像数据的传输，通过使得传输过程中的丢包量最小化，以减少图像传输过程中的数据重传导致的时延，从而减少图像传输过程中的总时延，有利于满足图像传输的低时延需求。

可选的，对于设置有路由器的网络结构，步骤S103可以具体包括以下操作：

S1031、低时延传输装置根据候选传输链路序列，确定在下一阶段的目标路由表。

S1032、低时延传输装置根据下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态。

进一步可选的，对于设置有路由器的网络结构而言，路由器更新状态的高效性将有利于降低图像传输过程的时延。那么，对于步骤S102中所确定的候选传输链路序列具有若干个的情况，则需要确保路由表是唯一的。因此，在步骤S1031之后，以及在步骤S1032之前，需要对下一阶段的目标路由表进行判断并根据判断结果执行相应的操作，具体为：

低时延传输装置判定下一阶段的目标路由表是否唯一；

若是，则执行步骤S1032；

若否，则低时延传输装置筛选出网络状态变换复杂度最小的下一阶段的目标路由表；

低时延传输装置根据筛选结果指示的下一阶段的目标路由表，确定目标网络状态。

其中，网络状态变换复杂度可以通过所需要变换状态的设备的个数来衡量，变换状态的设备数目越多，可以认为网络状态变换复杂度的数值越大，具体而言，变换状态可以是变换工作状态(如，待机状态、开机状态、关机状态)，也可以是变换连接状态(如，在线状态、离线状态、待联网状态)，还可以是变换数据传输方向(如，接收数据状态、发送数据状态)。

又进一步可选的，对于具有i个设备的网络，该网络状态变换复杂度P还可以基于以下公式求得：

式中，μ

本发明第二方面公开了一种基于软件定义网络的低时延图像传输方法，该低时延图像传输方法应用于如本发明第一方面所描述的基于软件定义网络的低时延图像传输系统。

可见，本发明第二方面公开的基于软件定义网络的低时延图像传输方法中，低时延传输控制装置确定使得图像数据的传输过程的丢包量最小的候选链路序列，以确定目标网络状态，并控制图像数据传输网络从当前网络状态转变为目标网络状态，以实现图像数据的传输，通过使得传输过程中的丢包量最小化，以减少图像传输过程中的数据重传导致的时延，从而减少图像传输过程中的总时延，有利于满足图像传输的低时延需求。

以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于软件定义网络的低时延图像传输系统及方法所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述的实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明的实施例技术方案的精神和范围。