基于SDN的电力通信网络容灾设计

发布时间：2025-01-03 22:31

　　 随着对网络服务依赖性的增加,需要新的可生存性的方法来减轻灾难对通信网络的影响。由于软件定义网络(SDN)促进了网络的可编程性,为提高电力通信网络的抗灾性做出了贡献。目前已有的SDN控制器体系结构都只针对有限的故障进行了优化,而没有考虑大规模灾难性故障的问题。为了解决这个问题,在此提出将控制平面设计为虚拟网络,利用虚拟网络映射技术解决抗灾性问题。在物理网络上选择适当的控制器映射,以便控制器之间和交换机到控制器之间的连接不会因灾难导致的物理基础设施故障而受损。通过实验结果表明,提出的方法具有较好的抗灾性。

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【部分图文】：

图1 分布式控制平面体系结构

如图1所示,分布式控制平面拓扑可以设计为覆盖(即虚拟/逻辑)网络,映射在物理(即骨干)网络上,称之为控制网络映射(CNM)问题。这个映射问题可以使用虚拟网络嵌入(VNE)[8-9]技术来解决,该技术被定义为将虚拟网络资源分配给物理网络元素,例如,使用多跳物理链路创建虚拟链路。CN....

图2 控制网络对比图

在图2(a)中,将控制平面映射到物理拓扑上,同时最大程度地减少了资源使用,而在图2(b)中,控制平面考虑了预测的灾难区域而映射。灾难发生后,在不了解灾难的前提下,控制器(C3)之一发生故障,因此连接到该控制器的交换机与网络的控制逻辑断开连接。同样,控制平面会孤岛化,连接到位于不....

图3 经EMP攻击后美国电力通信网络

在此以美国为例,研究了一个具有32Gbps链路容量的14节点美国电力通信网络,如图3所示。作为灾难场景,考虑一个大规模的EMP攻击,它影响到四个节点和七个链路。选择了一个例子来说明,即使网络的很大一部分发生故障,此方案仍然可以通过保持控制通信信道的连通性来使剩余的网络正常工作。....

图4 灾难感知与不感知方案比较

在所提出的方案中,使用第四节中的目标函数(最小风险)将风险最小化。在图4中,比较了灾难感知(最小风险)和灾难不感知(最小资源)方案在灾难后在控制平面中经历的中断数。图4显示了交换机和控制器之间由于物理网络设备故障而失败的虚拟链路的数量,以及控制器所在的故障节点的数量,用于部署的控....

本文编号：4022481