收藏本站
《北京交通大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向复杂空天地一体化网络的SDN控制器的研究

杨虹  
【摘要】:空天地一体化网络由天基网、空基网和地基网组成。研究空天地一体化网络的发展对一个国家的民用、军事、空间探索起到了非常重要的作用。然而,空天网络存在着链路切换频繁、资源受限、网络协议异构和拓扑易变等问题,使得空天网络很难进行控制,给网络的扩展性,兼容性和可靠性带来了更多的挑战。软件定义网络(SDN)具有将控制平面与数据平面解耦、提供了开放的编程接口以及集中控制的特点使得异构网络环境下的网络设备能够被灵活高效的管理和配置。本文将SDN的分层思想和多层空天网络相结合。根据空天网络的特征和SDN技术相结合研究了一种空天地SDN网络架构,并研究了基于该架构的分布式控制器系统。该网络架构实现了灵活布网,提高了网络的可扩展性和资源利用率。使得空地能够得到更好地管控。本论文主要工作和创新包括:(1)基于SDN技术,本文研究了一种天地SDN网络架构模型,其中地面和GEO卫星层为控制平面,LEO和MEO卫星层为数据平面。针对空天网络设备之间开销大,卫星节点负载受限的问题,提出了 GEO控制层采用层次型的架构。主控制器具有网络的全局信息,局部控制器只需要管理本区域内的交换机,减少了与主控制器的频繁交互。地面控制层可作为GEO层主控制器的备份,实现对全局网络的信息共享,同时避免了 GEO层主控制器失效或链路失效带来的无法通信的问题。该模型方便了对天地网络的控制和管理,增强了网络的可靠性、可用性和可扩展性。(2)基于GEO层次型的控制器部署方式,提出了一种负载均衡机制。通过对系统功能和需求的分析,本文重点研究并设计实现了天地SDN网络分布式控制器系统的功能模块。使用了适合科研的SDN控制器Floodlight,主要设计的功能模块包括通信模块、数据库读写模块、负载测量模块、负载请求模块、负载收集模块、负载决策模块和交换机迁移模块。通过各个模块的交互实现了层次型多控制器的通信和负载均衡。(3)本文采用mininet仿真环境进行仿真和测试。通过使用测试OpenFlow控制器性能的工具Cbench验证了所提架构的合理性;并通过模拟不同的负载,统计分析控制器的资源利用率、吞吐量、响应时间因素对本文提出的基于GEO的层次型架构的负载均衡机制进行了实验验证。并通过对比ECSM算法,PASMM算法和本文算法对整个系统吞吐量和响应时间的影响,验证了本文算法的优越性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN927.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 陈晨;谢珊珊;张潇潇;任智源;;聚合SDN控制的新一代空天地一体化网络架构[J];中国电子科学研究院学报;2015年05期
2 王春锋;;软件定义可重构卫星网络系统研究[J];中国电子科学研究院学报;2015年05期
3 陈飞宇;汪斌强;王文博;王志明;;基于改进型拍卖的软件定义网络交换机迁移机制[J];计算机应用;2015年08期
4 李德仁;沈欣;龚健雅;张军;陆建华;;论我国空间信息网络的构建[J];武汉大学学报(信息科学版);2015年06期
5 胡志刚;张艳平;;基于目标约束的分层动态负载均衡算法[J];计算机应用研究;2011年03期
6 高明亮;孟祥斌;陈鑫;;LEO/MEO卫星网络改进的动态路由协议的实现与测试[J];大庆师范学院学报;2010年03期
7 买京京;龚红艳;宋纯贺;;集群系统中的动态反馈负载均衡策略[J];计算机工程;2008年16期
8 苑喆;张军;柳重堪;;LEO/MEO双层卫星网的分层动态路由算法[J];北京航空航天大学学报;2006年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张沪寅;何华;姚化强;叶刚;;基于空间填充曲线的动态负载均衡算法[J];计算机工程与设计;2015年05期
2 刘道谱;涂海宁;顾嘉;;电力信息系统负载均衡调度算法的研究[J];大电机技术;2015年03期
3 王东会;刘文祥;唐小妹;黄仰博;;一种考虑异常中断的导航星座星间链路路由改进算法[J];中南大学学报(自然科学版);2014年03期
4 张玉芳;魏钦磊;赵膺;;基于负载权值的负载均衡算法[J];计算机应用研究;2012年12期
5 原虹;;网络服务器集群节能技术研究[J];软件导刊;2012年09期
6 张博;李军怀;王志晓;张璟;;基于启动者策略的改进型负载调度方法[J];计算机工程与应用;2013年17期
7 叶丹;;基于3G网络的PTT业务及系统实现[J];电脑与电信;2012年06期
8 徐昆;夏玉福;;基于网管业务特征的负载均衡策略研究[J];计算机应用研究;2012年03期
9 陈超;赵跃龙;王文丰;潘敏;;基于反馈的改进动态负载均衡策略[J];计算机工程;2010年14期
10 李勇军;吴继礼;赵尚弘;蒙文;马丽华;石磊;楚兴春;侯睿;李田;;一种新型零相位因子LEO/MEO双层卫星光网络[J];中国科学:信息科学;2010年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张乃通;赵康僆;刘功亮;;对建设我国“天地一体化信息网络”的思考[J];中国电子科学研究院学报;2015年03期
2 宋新刚;王伟;宋雷;;打造空天地一体化 综合指挥系统通用平台[J];卫星与网络;2014年05期
3 付永红;毕军;吴建平;陈泽;王可;罗敏;;基于软件定义网络的一种多控制器休眠模型(英文)[J];中国通信;2014年03期
4 兰巨龙;程东年;胡宇翔;;可重构信息通信基础网络体系研究[J];通信学报;2014年01期
5 林萍萍;毕军;胡虹雨;蒋小可;;一种面向SDN域内控制平面可扩展性的机制[J];小型微型计算机系统;2013年09期
6 左青云;陈鸣;赵广松;邢长友;张国敏;蒋培成;;基于OpenFlow的SDN技术研究[J];软件学报;2013年05期
7 李德仁;;论空天地一体化对地观测网络[J];地球信息科学学报;2012年04期
8 李德仁;龚健雅;邵振峰;;从数字地球到智慧地球[J];武汉大学学报(信息科学版);2010年02期
9 胡行毅;;美国行星际因特网的构建[J];国际太空;2007年05期
10 沈荣骏;;我国天地一体化航天互联网构想[J];中国工程科学;2006年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 许延伟;黄志林;徐晔;刘永红;;一种基于状态机的SDN控制器中交换机状态管理方法[J];电脑知识与技术;2018年18期
2 刘治纲;;基于SDN控制器的拒绝服务攻击检测与防护[J];现代信息科技;2018年12期
3 刘川;李炳林;李伯中;臧丽炜;;满足电力通信业务时延容忍度的SDN控制策略[J];中国电力;2017年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李可;广域网SDN控制器关键技术的研究与实现[D];北京邮电大学;2016年
2 刘杲阳;SDN控制器中的RBAC权限管理研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
3 卢振平;SDN控制器主动防御关键技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2017年
4 杨虹;面向复杂空天地一体化网络的SDN控制器的研究[D];北京交通大学;2018年
5 张榜;面向Internet的SDN控制器布控机制的设计与实现[D];东北大学;2015年
6 金玲;基于SDN控制器和大象流负载均衡机制的研究[D];安徽大学;2018年
7 骆冬冬;基于SDN控制器故障移除和网络链路负载均衡研究[D];安徽大学;2018年
8 胡仁成;面向集群的多SDN控制器负载均衡技术研究与实现[D];东南大学;2017年
9 王江龙;SDN控制器可扩展性研究[D];北京邮电大学;2017年
10 丁佳丽;基于Opendaylight的SDN控制器集群的设计与实现[D];东南大学;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026