机动通信场景中基于SDN的动态路由管理研究

发布时间：2020-07-02 13:54

【摘要】：机动战术任务对通信和计算的需求日渐多元化、复杂化,如联盟作战、Need-ToKnow(NTK)等机动任务需要安全地区分共享信息并保护敏感信息的安全。然而,传统移动自组织网络已无法完全满足现代机动通信任务的需求。基于软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的分布式控制器系统架构能够为机动、战术网络场景提供可靠稳健的服务,为无线网络资源的灵活高效管理提供基础,并满足新一代机动通信网络需求。但网络动态变化的特性增加了系统管理的难度,导致网络的整体性能降低。论文针对上述问题研究分布式控制器架构下动态路由管理方案,分别针对控制层面与数据转发层面提出动态控制器部署方法与可靠路由管理方案,优化网络响应时延并提升服务质量。主要工作如下:1.首先针对动态控制器部署问题分析了机动通信网络场景,考虑控制器覆盖约束与交换机迁移代价,以网络响应时延为优化目标建立数学关系模型。然后提出一种基于线性规划舍入的近似算法进行求解,并对算法解的质量进行了理论分析。2.针对节点高移动性引起链路失效导致业务流传输丢包率高的问题,提出了一种可靠路由管理方案。该方案基于链路可靠性预测对业务流的路由路径进行预切换,结合反应式链路失效恢复方案提升业务路由可靠性,并添加重路由机制提升网络带宽资源利用率,同时在搭建的分布式控制器系统中进行实现。3.为了在实验中模拟机动通信网络场景,对仿真平台Mininet-WiFi的节点移动性模块与控制器交互接口进行了扩展。使用Mininet-WiFi输出的节点位置信息结合Matlab验证动态控制器部署方法的效果,并在分布式控制器系统中设计实验验证了可靠路由管理方案的有效性。实验表明本文控制器部署方法有效降低了网络响应时延,相较于现有研究中控制器部署算法效果提升了3%~8%;可靠路由管理方案有效提升网络路由可靠性与吞吐量,相较于链路故障恢复方案的吞吐量提升了8%~14%。本文研究能够提升机动通信场景中分布式控制器系统的整体网络性能,对新一代机动通信网络系统的建设与发展具有借鉴意义。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;V351.36
【图文】：

图 5.2 Ryu 控制器可视化 API 呈现网络视图 仿真平台 Mininet-WiFi 扩展ininet-WiFi 是巴西坎皮纳斯大学对 Mininet 进行了拓展和改进的开源轻量相较于 Mininet 增加了虚拟无线终端的关联性与移动性仿真，并且其真实S-3、OMNeT++等仿真平台更高[52]。但考虑到机动通信网络中为实际作战的特点及参数的获取，论文对 Mininet-WiFi 进行了如下扩展： 动态移动模型扩展ininet-WiFi 以一定的移动性模型模拟移动交换机节点与移动终端节点的动然而节点移动过程中可能出现正在传输数据的终端节点脱离接入的交换机导致数据传输被中断。由于在机动通信场景中执行传输服务时终端不会自免上述情况影响数据流可靠路由方案的实验结果。本节通过对 Mininet-W

图 5.3 业务传输终端与其关联交换机关联性实验为正在传输数据的终端与其接入的交换机节点关联占空比对比图inet-WiFi 移动终端关联占空比在 0.6 到 0.963 之间，对动态移动明正在传输数据的移动终端节点与其接入交换节点始终关联，保器交互接口扩展通信场景中，GPS 定位功能帮助指挥部做出更合理的机动任务指准性和安全性。在可靠路由管理方案中需要网络通信节点的位置靠性进行预测，论文扩展了 Mininnet-wifi 与控制器交互接口通信施层通信节点的位置信息。应用Mininet-wifi制器

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本文编号：2738268