基于SDN的卫星网络多QoS目标优化路由算法

发布时间：2022-01-05 00:39

　　针对传统卫星网络中业务类型多样化导致的网络配置复杂和业务服务质量（quality of service,QoS）无法得到有效保障的问题,研究了基于软件定义网络（software-defined networking,SDN）的卫星网络架构,提出了一种能够满足多种QoS需求的自适应路由算法。首先,建立了软件定义卫星网络多约束条件路由选择优化模型;然后,使用拉格朗日松弛法对模型进行松弛处理;最后,使用梯度法进行迭代求解,搜索出满足带宽、时延、丢包率等多种QoS的最优路径。研究结果表明,该优化算法在QoS满意度方面相比近地轨道卫星路由算法提高了64%,在时延满意度和丢包率满意度方面相比软件定义路由算法提高了28%。 

【文章来源】：系统工程与电子技术. 2020,42(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１ＳＤＮ架构Ｆｉｇ．１ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＳＤＮ

足多ＱｏＳ需求的最优路径。１网络架构与问题描述ＳＤＮ是一种新型的网络架构，如图１所示，由应用层、控制层和基础设施层３部分组成。图１ＳＤＮ架构Ｆｉｇ．１ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＳＤＮＳＤＮ架构的核心思想是将网络的控制层与基础设施层分离，控制层可通过南向接口对基础设施层中的网络设备进行集中式控制。将ＳＤＮ的思想与新一代ＬＥＯ卫星网络相结合，可以实现对网络更加灵活的监控和管理，使网络扩展更加方便［２７－２８］。图２为软件定义卫星网络的逻辑架构，由应用层、控制平层和基础设施层３部分组成。空间的深空探测、对地观测、航天测控、导航定位等空间任务构成了逻辑架构的应用层。控制层为整个架构的核心，主要由ＧＥＯ卫星节点组成，ＧＥＯ控制器通过获取整个网络中所有ＬＥＯ卫星节点的信息和实时数据流，生成全局网络视图，进而对网络进行计算和管理。基础设施层由ＬＥＯ卫星节点组成，主要负责根据控制层下发的流表进行相应的数据处理和转发［２９－３０］。通过对卫星网络的细粒度集中管理，控制器可以选择最优路由路径，从而减轻了卫星节点的负担，有利于全球资源的统一管理，提高网络的ＱｏＳ性能。图２软件定义卫星网络逻辑架构Ｆｉｇ．２Ｌｏｇｉｃａｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄｓａｔｅｌｌｉｔｅｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ而传统的集中式最短路径算法无法满足业务对ＱｏＳ的需求，需要根据空间任务特点对算法进行合理的目标优化。当前的空间任务主要可分为延迟敏感

【参考文献】：
期刊论文
[1]软件定义航空集群机载网络自适应邻居探测方法[J]. 吕娜,曹芳波,陈柯帆,刘创,高维廷.  系统工程与电子技术. 2019(10)
[2]基于不确定链路参数的卫星网络路由算法[J]. 周剑,张胜东,王娟,韩崇,孙力娟.  系统工程与电子技术. 2019(05)
[3]高可靠性软件定义航空光信息网络的控制器分布优化策略[J]. 赵静,赵尚弘,赵卫虎,李勇军.  系统工程与电子技术. 2018(04)



本文编号：3569374