空天地一体化网络中网关与SDN控制器的优化部署

发布时间：2021-01-31 20:26

　　近年来,作为融合了卫星、空中平台和地面通信系统的一种新兴网络架构,空天地一体化网络（Space-air-ground Integrated Network,SAGIN）得到了学术界和工业界的广泛关注。归功于其覆盖范围广、吞吐量高、鲁棒性强等优点,SAGIN可应用于地球观测与测绘、智能交通系统、军事任务等多个实际领域,为不断增长的新业务、新应用所产生的大量数据提供可靠、高速的无线接入服务。然而,由于其自身的异构性、自组织和时变性等特点,SAGIN在为各种服务和应用带来显著效益的同时,也面临着路由选择、资源配置与管理、功率控制、端到端服务质量（Quality of Service,QoS）需求等诸多挑战。与传统地面通信系统与卫星网络相比,SAGIN会受到各个网络段中不均衡的网络资源的限制,因而难以在数据传输过程中获得最佳网络性能。因此,空天地一体化网络中的网络优化与系统设计具有十分重要的意义。基于此,本文以系统设计为出发点,以网络性能优化为目标,分别从多层网络数据通信、异构网络管理、资源配置等方面深入研究空天地一体化网络中网关与软件定义网络（Software Defined Network... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 空天地一体化网络的发展
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 空天地一体化网络研究概述
        1.3.2 跨层数据通信网关选择问题
        1.3.3 基于SDN的空天地一体化网络架构
        1.3.4 卫星网关与SDN控制器部署
    1.4 本文的主要工作
    1.5 本文结构安排
第二章 空天地一体化网络
    2.1 网络架构
    2.2 现有一体化系统概述
    2.3 空天地一体化网络无线传播信道
        2.3.1 通信频段
        2.3.2 无线传播信道及信道模型
        2.3.3 网络各层因素对网络性能的影响
    2.4 SDN技术在一体化网络中的应用
        2.4.1 SDN架构
        2.4.2 SDN在一体化网络中的应用
    2.5 本章小结
第三章 跨层数据传输中的网关选择问题研究
    3.1 引言
    3.2 系统模型
        3.2.1 空天地一体化网络跨层数据传输架构
        3.2.2 跨层数据传输的无线链路质量优化
        3.2.3 跨层数据传输的无线链路传输能量优化
    3.3 无线链路质量优化
        3.3.1 问题定义
        3.3.2 面向跨层数据传输网关选择的枚举算法
        3.3.3 贪心近似算法设计
        3.3.4 算法分析与讨论
    3.4 跨层数据传输链路传输能量优化
        3.4.1 问题定义
        3.4.2 基于粒子群优化的近似算法
    3.5 仿真结果与分析
        3.5.1 实验参数设置
        3.5.2 无线链路质量优化
        3.5.3 链路传输能量优化
    3.6 本章小结
第四章 基于控制器分布式部署的多域SDN网络架构设计
    4.1 引言
    4.2 多域SDN空天地一体化网络架构
    4.3 设计与实现
        4.3.1 应用平面
        4.3.2 控制平面
        4.3.3 数据平面
        4.3.4 应用程序接口
        4.3.5 端到端数据传输
    4.4 性能评估
        4.4.1 配置更新
        4.4.2 控制数据通信量
        4.4.3 控制决策
    4.5 本章小结
第五章 SDN控制器与卫星网关联合放置研究
    5.1 引言
    5.2 系统模型
        5.2.1 基于SDN的卫星与地面融合网络系统架构
        5.2.2 卫星网关放置
        5.2.3 SDN控制器与卫星网关的联合放置
    5.3 时延最小化的卫星网关放置
        5.3.1 问题定义
        5.3.2 基于枚举的最优卫星网关放置算法
        5.3.3 基于模拟退火技术的算法设计
        5.3.4 算法分析和讨论
    5.4 可靠性最大化的SDN控制器与卫星网关联合放置
        5.4.1 问题定义
        5.4.2 面向联合放置问题的枚举算法
        5.4.3 基于模拟退火和聚类的混合算法
        5.4.4 算法分析和讨论
    5.5 仿真结果与分析
        5.5.1 实验设置
        5.5.2 时延最小化的卫星网关放置
        5.5.3 可靠性最大化的SDN控制器与卫星网关联合放置
        5.5.4 带有最小时延约束的可靠性最大化
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]Optimal Operation of Energy Internet Based on User Electricity Anxiety and Chaotic Spatial Variation Particle Swarm Optimization[J]. Dongsheng Yang,Qianqian Chong,Bo Hu,Min Ma.  Tsinghua Science and Technology. 2018(03)
[2]Hybrid Satellite-Aerial-Terrestrial Networks in Emergency Scenarios:A Survey[J]. Ying Wang,Yichun Xu,Yuan Zhang,Ping Zhang.  中国通信. 2017(07)
[3]对建设我国“天地一体化信息网络”的思考[J]. 张乃通,赵康僆,刘功亮.  中国电子科学研究院学报. 2015(03)
[4]软件定义网络中可靠性优化控制器的位置研究(英)[J]. 胡延楠,王文东,龚向阳,阚喜戎,程时端.  中国通信. 2014(02)
[5]我国天地一体化航天互联网构想[J]. 沈荣骏.  中国工程科学. 2006(10)



本文编号：3011524