結(jié)合軟件定義航空信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的控制平面可擴(kuò)展性,提出一種多控制器部署方案。該方案包括集群域劃分和域內(nèi)控制器部署兩個(gè)階段。在集群域劃分階段,針對(duì)k-means算法初始聚心不穩(wěn)定的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)基于離散因子的改進(jìn)k-means算法,將航空信息網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)航空集群域。在域內(nèi)部署階段,以網(wǎng)絡(luò)控制路徑故障率最小為目標(biāo),采用離散粒子群優(yōu)化算法對(duì)控制器進(jìn)行部署,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的有效管控。仿真結(jié)果表明,該方案在對(duì)航空信息網(wǎng)絡(luò)合理劃分的同時(shí)能夠保證各控制器間的負(fù)載均衡,其中離散粒子群優(yōu)化算法能夠有效降低控制路徑的故障率,解決動(dòng)態(tài)及大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)下的多控制器部署問(wèn)題。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)工程. 2020,46(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

控制器間時(shí)延

航空信息網(wǎng)絡(luò)位于天基網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)之間,如圖1所示,其對(duì)上可與天基平臺(tái)建立信息鏈路,實(shí)現(xiàn)天基信息及時(shí)注入航空信息網(wǎng)絡(luò),為航空平臺(tái)提供信息支持,對(duì)下可與地面信息系統(tǒng)建立信息鏈路以保證地面指控信息的輸入,實(shí)現(xiàn)綜合信息處理分發(fā)、空中指揮控制和協(xié)同傳輸。目前航空信息網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化、業(yè)務(wù)多樣化、功能復(fù)雜化的方向發(fā)展,加之網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、鏈路的不穩(wěn)定性,其對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)性能提出更高的要求�，F(xiàn)有的無(wú)線信息網(wǎng)絡(luò)雖然在傳輸可靠性、端到端時(shí)延、傳輸速率等網(wǎng)絡(luò)傳輸性能指標(biāo)上能夠支撐現(xiàn)有的航空網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一定程度的作戰(zhàn)協(xié)同,但其本質(zhì)上并非契合未來(lái)航空集群作戰(zhàn)的應(yīng)用背景,網(wǎng)絡(luò)僅能滿足有限任務(wù)背景下模式固定的信息交互需求,與作戰(zhàn)任務(wù)缺乏靈活的耦合關(guān)系,而構(gòu)建一個(gè)基于SDN的航空信息網(wǎng)絡(luò)將更符合未來(lái)作戰(zhàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)各方面性能的要求。軟件定義航空信息網(wǎng)絡(luò)[3,11]利用SDN邏輯集中控制的網(wǎng)絡(luò)管控策略,能夠?qū)崟r(shí)掌握航空信息網(wǎng)絡(luò)全局視圖,實(shí)現(xiàn)對(duì)航空信息網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量的優(yōu)化調(diào)度,滿足網(wǎng)絡(luò)中多用戶需求,改善整體性能�？刂破鞑渴鹱鳛闃�(gòu)建控制平面的前提,對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)性能具有重要意義,而控制平面中單控制器通常存在單點(diǎn)失效、處理能力受限等問(wèn)題,因此,多控制器部署架構(gòu)已經(jīng)成為目前有效的解決方案。多控制器部署架構(gòu)包括平面式架構(gòu)[12]、垂直式架構(gòu)[13]和混合式架構(gòu)[14]。由于高空節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和鏈路的不可靠性易造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷,在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)中控制器節(jié)點(diǎn)也存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn),因此地面網(wǎng)絡(luò)中的平面式多控制器架構(gòu)將不再適用。考慮到上述因素,航空信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用混合式的控制器架構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管控,本文借鑒文獻(xiàn)[15]所構(gòu)建的混合式控制器架構(gòu)模型,結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)一種航空信息網(wǎng)絡(luò)下的混合式多控制器架構(gòu),如圖2所示。

軟件定義航空信息網(wǎng)絡(luò)[3,11]利用SDN邏輯集中控制的網(wǎng)絡(luò)管控策略,能夠?qū)崟r(shí)掌握航空信息網(wǎng)絡(luò)全局視圖,實(shí)現(xiàn)對(duì)航空信息網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量的優(yōu)化調(diào)度,滿足網(wǎng)絡(luò)中多用戶需求,改善整體性能。控制器部署作為構(gòu)建控制平面的前提,對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)性能具有重要意義,而控制平面中單控制器通常存在單點(diǎn)失效、處理能力受限等問(wèn)題,因此,多控制器部署架構(gòu)已經(jīng)成為目前有效的解決方案。多控制器部署架構(gòu)包括平面式架構(gòu)[12]、垂直式架構(gòu)[13]和混合式架構(gòu)[14]。由于高空節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和鏈路的不可靠性易造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷,在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)中控制器節(jié)點(diǎn)也存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn),因此地面網(wǎng)絡(luò)中的平面式多控制器架構(gòu)將不再適用�？紤]到上述因素,航空信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用混合式的控制器架構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管控,本文借鑒文獻(xiàn)[15]所構(gòu)建的混合式控制器架構(gòu)模型,結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)一種航空信息網(wǎng)絡(luò)下的混合式多控制器架構(gòu),如圖2所示。混合式多控制器架構(gòu)中的控制平面由全局控制器(Global Controller,GC)和本地控制器(Local Controller,LC)組成,其中:GC可從全域戰(zhàn)場(chǎng)視角對(duì)航空信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)施集中管控,應(yīng)部署在信息綜合處理能力和生存能力較強(qiáng)的飛機(jī)節(jié)點(diǎn)上,如指通機(jī)、預(yù)警機(jī)等,其控制優(yōu)先級(jí)最高;LC負(fù)責(zé)管控其自身控制區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),考慮到航空信息網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求及特點(diǎn),可在每個(gè)航空平臺(tái)上布置LC,實(shí)際中網(wǎng)絡(luò)根據(jù)自身狀態(tài)及GC的部署策略開啟或關(guān)閉相應(yīng)的LC,實(shí)現(xiàn)對(duì)其動(dòng)態(tài)部署。

【參考文獻(xiàn)】：
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