軟件定義衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)由于其諸多優(yōu)點，已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。但傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對衛(wèi)星的星上處理和交換技術(shù)要求較高，導(dǎo)致衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)造價高、消耗大。同時衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)頻繁變化，路由算法穩(wěn)定性差等不足之處，給傳統(tǒng)信息傳輸理論和技術(shù)帶了非常大的挑戰(zhàn)。
　　因此，本課題提出軟件定義衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)（Software-defined satellite networks，SDSN）架構(gòu)來解決傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的不足之處，將軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software-defi

2、ned networks，SDN)的核心技術(shù)思想應(yīng)用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。將衛(wèi)星的數(shù)據(jù)平面和控制平面分離，使衛(wèi)星只需要實施簡單的轉(zhuǎn)發(fā)和硬件配置功能，由此解決衛(wèi)星節(jié)點設(shè)計復(fù)雜、造價高的弊端。全網(wǎng)的路由計算、配置生成以及資源管理等事項均交由控制器統(tǒng)一處理，不僅能夠減輕衛(wèi)星節(jié)點的負擔(dān)，同時有利于全局的統(tǒng)一管理。通過集中化的管理，SDSN架構(gòu)能夠?qū)崟r的優(yōu)化路由表、部署細粒度的管理策略，達到更靈活的通信和協(xié)議配置。另外，將傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)軟件定義化后，衛(wèi)星節(jié)點

3、將與其他普通交換節(jié)點無差，由不同網(wǎng)絡(luò)所帶來的異同能夠通過模塊化統(tǒng)一實現(xiàn)，這使得多種網(wǎng)絡(luò)的融合變得更加容易。
　　本課題通過分析與研究現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)架構(gòu)，考量衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢和不足之處，提出兩種不同的 SDSN架構(gòu)：單層衛(wèi)星單層控制器架構(gòu)和單層衛(wèi)星多層控制器架構(gòu)，對兩種架構(gòu)的架構(gòu)設(shè)計和交互設(shè)計進行了詳細闡述。根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點設(shè)計交互過程中使用到的報文格式，對南向接口進行定義。同時對現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由算法進行研究，將快

4、照序列路由算法應(yīng)用于SDSN架構(gòu)中，分析了在 SDSN中使用時間虛擬化路由算法的優(yōu)勢和不足，針對該不足之處和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種基于鏈路生存時間的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由算法，并進行了仿真實現(xiàn)。
　　本課題基于OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺對提出的兩種架構(gòu)模型進行了實現(xiàn)，詳細設(shè)計了適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的軟件定義控制器、軟件定義交換機節(jié)點、用戶節(jié)點，以及各節(jié)點間進行交互的報文格式。隨后對SSSC和SSMC兩種架構(gòu)進行了測試和比較。最后在 SSSC架構(gòu)下