SDN/NFV架构下的空间网络资源调度技术研究
发布时间：2021-08-26 04:30
随着天地一体化技术的迅速发展,人们的目光逐渐转移到空间网络中,使得万物互联逐渐从一个美好的愿景变成现实。空间网络主要由各种架构的卫星网络组成,低轨卫星成为目前国内外的研究热点,低轨卫星若想达到全球覆盖要用至少几十颗卫星来实现,因此所组成的网络节点众多,相比于地面网络,卫星网络中的节点难以观测且不易控制,同时网络设备极其昂贵。用户量激增给网络带来极大的负担,同时导致网络资源无法得到合理的利用。将传统网络架构应用在大规模的卫星网络中导致无法灵活的配置网络,资源分配不均。针对以上问题,本文提出了基于SDN/NFV架构下的空间网络资源调度系统,实现空间网络资源的实时监测,完成对空间网络的灵活配置以及其资源的合理利用。首先,本文对空间网络的特点进行介绍和分析,同时对网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization,NFV）与软件定义网络（Software Defined Network,SDN）在空间网络中的应用进行分析,完成了基于SDN/NFV的卫星星座网络架构的设计。根据空间网络的特点,设计了SDN控制器的合理位置。解决了空间网络节点众多且不易控制,设备昂贵等...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整体匹配过程
对于空间网络系统，优化卫星星座的设计是最核心也是最基础的。相比于地面物联网，卫星物联网分析评估将更加困难、复杂[43]。为了解决卫星通信系统面临的多种多样的问题，最基本最主要的就是应将卫星通信系统可视化，可通过建模仿真进行对各种卫星通信星座进行分析。 针对国内外热点的大规模卫星通信系统，知名的诸如：Iridium Next、OneWeb、StarLink、鸿雁星座、虹云星座等，本文主要针对 OneWeb 星座通信系统以及GEO/MEO/LEO 三层架构进行建模仿真，分析其可行性。 本文设计了 GEO//MEO/LEO 三层架构的卫星星座通信系统。其中有 66 颗LEO 卫星，10 颗 MEO 卫星和 3 颗 GEO 卫星。其三层架构 2D 及 3D 仿真图如图 3-1、图 3-2 所示。
哈尔滨工业大学工学硕士论文-20-图3-2三层星座2D仿真图设置了地面站为北京站。一颗GEO卫星与北京站保持连接。每颗MEO卫星都与GEO卫星及LEO卫星相连接。同时选择第一层轨道的LEO卫星与北京站相连，不断地覆盖北京站。对GEO2及第一层轨道LEO卫星相对于北京站可见性分析，仿真时间为一天。GEO2及第一层LEO卫星轨道相对于北京站的可见性分析如图3-3所示。此图也可以看出低轨卫星存在频繁的链路切换问题。因此空间信息网络相比于地面网络存在着一些资源及链路频繁切换等问题。图3-3LEO低轨卫星可见性分析其中为了找出链路时延，传感器部署在每个卫星和地面站上，每个传感器斗包含发送器和接收器，通过它可获取从一个节点到另一个节点的通信目标，表3-1列出了从STK中提取的不同连接之间以秒为单位的模拟通信链路传播时延。表3-1卫星链路传播时延GEO卫星MEO卫星LEO卫星北京站GEO卫星\86ms117ms\MEO卫星86ms66ms50ms\LEO卫星117ms50ms\3ms北京站\\3ms\
【参考文献】：
期刊论文
[1]低轨卫星通信系统与5G通信融合的应用设想[J]. 王悦,王权,张德鹏,李雯婷,于航. 卫星应用. 2019(01)
[2]基于Mininet的SDN网络拓扑带宽性能分析[J]. 周荣富,刘兰,林军. 信息通信. 2019(01)
[3]低轨卫星物联网的发展现状及面临的挑战[J]. 张更新,揭晓,曲至诚. 物联网学报. 2017(03)
[4]LEO卫星网络海量遥感数据下行的负载均衡多径路由算法[J]. 刘沛龙,陈宏宇,魏松杰,程浩,李帅,汪骏勇. 通信学报. 2017(S1)
[5]基于OpenFlow的网络虚拟化技术[J]. 孙浩,章韵,倪晓军. 计算机应用. 2016(S2)
[6]OneWeb太空互联网低轨星座的新进展[J]. 晓春. 卫星应用. 2016(06)
[7]软件定义网络（SDN）研究进展[J]. 张朝昆,崔勇,唐翯翯,吴建平. 软件学报. 2015(01)
[8]Walker星座星间链路分析[J]. 杨霞,李建成. 大地测量与地球动力学. 2012(02)
[9]低轨道星座卫星通信系统发展现状及展望[J]. 冯少栋,徐志平,张昭,苟亮. 中国航天. 2009(08)
[10]我国移动卫星星座设计、覆盖分析及动态仿真[J]. 张九龙,酆广增. 南京邮电学院学报. 2002(02)
本文编号：3363547
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整体匹配过程
对于空间网络系统，优化卫星星座的设计是最核心也是最基础的。相比于地面物联网，卫星物联网分析评估将更加困难、复杂[43]。为了解决卫星通信系统面临的多种多样的问题，最基本最主要的就是应将卫星通信系统可视化，可通过建模仿真进行对各种卫星通信星座进行分析。 针对国内外热点的大规模卫星通信系统，知名的诸如：Iridium Next、OneWeb、StarLink、鸿雁星座、虹云星座等，本文主要针对 OneWeb 星座通信系统以及GEO/MEO/LEO 三层架构进行建模仿真，分析其可行性。 本文设计了 GEO//MEO/LEO 三层架构的卫星星座通信系统。其中有 66 颗LEO 卫星，10 颗 MEO 卫星和 3 颗 GEO 卫星。其三层架构 2D 及 3D 仿真图如图 3-1、图 3-2 所示。
哈尔滨工业大学工学硕士论文-20-图3-2三层星座2D仿真图设置了地面站为北京站。一颗GEO卫星与北京站保持连接。每颗MEO卫星都与GEO卫星及LEO卫星相连接。同时选择第一层轨道的LEO卫星与北京站相连，不断地覆盖北京站。对GEO2及第一层轨道LEO卫星相对于北京站可见性分析，仿真时间为一天。GEO2及第一层LEO卫星轨道相对于北京站的可见性分析如图3-3所示。此图也可以看出低轨卫星存在频繁的链路切换问题。因此空间信息网络相比于地面网络存在着一些资源及链路频繁切换等问题。图3-3LEO低轨卫星可见性分析其中为了找出链路时延，传感器部署在每个卫星和地面站上，每个传感器斗包含发送器和接收器，通过它可获取从一个节点到另一个节点的通信目标，表3-1列出了从STK中提取的不同连接之间以秒为单位的模拟通信链路传播时延。表3-1卫星链路传播时延GEO卫星MEO卫星LEO卫星北京站GEO卫星\86ms117ms\MEO卫星86ms66ms50ms\LEO卫星117ms50ms\3ms北京站\\3ms\
【参考文献】：
期刊论文
[1]低轨卫星通信系统与5G通信融合的应用设想[J]. 王悦,王权,张德鹏,李雯婷,于航. 卫星应用. 2019(01)
[2]基于Mininet的SDN网络拓扑带宽性能分析[J]. 周荣富,刘兰,林军. 信息通信. 2019(01)
[3]低轨卫星物联网的发展现状及面临的挑战[J]. 张更新,揭晓,曲至诚. 物联网学报. 2017(03)
[4]LEO卫星网络海量遥感数据下行的负载均衡多径路由算法[J]. 刘沛龙,陈宏宇,魏松杰,程浩,李帅,汪骏勇. 通信学报. 2017(S1)
[5]基于OpenFlow的网络虚拟化技术[J]. 孙浩,章韵,倪晓军. 计算机应用. 2016(S2)
[6]OneWeb太空互联网低轨星座的新进展[J]. 晓春. 卫星应用. 2016(06)
[7]软件定义网络（SDN）研究进展[J]. 张朝昆,崔勇,唐翯翯,吴建平. 软件学报. 2015(01)
[8]Walker星座星间链路分析[J]. 杨霞,李建成. 大地测量与地球动力学. 2012(02)
[9]低轨道星座卫星通信系统发展现状及展望[J]. 冯少栋,徐志平,张昭,苟亮. 中国航天. 2009(08)
[10]我国移动卫星星座设计、覆盖分析及动态仿真[J]. 张九龙,酆广增. 南京邮电学院学报. 2002(02)
本文编号：3363547
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