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基于SDN的VDES卫星网络路由关键技术研究

赵杰  
【摘要】:甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES)是在水上移动业务领域中船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)上发展起来的新一代数字通信系统。VDES设计的目的是在实现全球范围内海事VHF移动波段基础上提供更高,更强的数据交换能力,实现船舶可向港口、海图信息中心等推送或者索取信息的功能。VDES为提高信息传输距离,使用卫星通信作为远距离信息传输方式。随着VDES业务种类的增加,不同业务又需要不同的QoS指标,而路由技术是决定数据在卫星网络传输路径的核心部分,其算法的优劣直接决定着整个通信系统的网络传输性能。首先,本文针对既有卫星网络控制架构固定、软件升级困难、不易更新网络配置信息等问题,引用软件定义网络技术,提出一种软件定义卫星网络架构,对卫星网络控制架构进行设计。该架构通过将控制功能和数据转发功能解耦合,使卫星节点仅含数据交换功能,而网络控制功能则通过专业控制器以软件的形式实现,从而降低了卫星节点的复杂度,同时实现业务的自动化部署,提高网络资源利用率。然后,本文针对既有卫星路由算法多以单一QoS目标作为优化点,而不能自适应满足多种不同业务传输质量需求的问题,并结合卫星网络的特点,以网络可用带宽、丢包率、链路时延为用户QoS优化目标,提出一种基于蚁群算法的多QoS目标路由算法。本文同时对蚁群算法所固有的收敛速度慢、易限于局部最优解等问题,基于软件定义网络技术,提出相应的改进策略。最后,本文设计了基于云平台资源管理技术、主机和网络虚拟化技术及软件定义网络技术,面向卫星网络的地面半实物仿真测试平台,以评估验证软件定义卫星网络下多QoS目标路由算法的性能。测试结果表明,本文提出的多QoS目标路由算法在多业务条件下能更好的满足不同用户需求。


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