針對控制器進行信息同步維護全局網(wǎng)絡(luò)視圖時網(wǎng)絡(luò)時延大的問題,基于對網(wǎng)絡(luò)時延的分析提出了一種能夠滿足動態(tài)組網(wǎng)覆蓋需求的SDN控制器放置方法。首先,根據(jù)衛(wèi)星與終端的相對速度設(shè)計基于冗余覆蓋的衛(wèi)星子網(wǎng)劃分機制;然后,對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)分布式控制網(wǎng)絡(luò)時延的進行研究,建立基于時延的控制器放置模型;最后,將控制器放置問題轉(zhuǎn)化為基于軟容量限制的設(shè)備放置問題,設(shè)計近似算法對模型進行求解。實驗結(jié)果表明,所提方法能夠在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求的同時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)時延。 

【文章來源】：通信學(xué)報. 2020年03期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

基于時延的SDN控制器放置方法流程

余度的衛(wèi)星子網(wǎng)劃分方法衛(wèi)星子網(wǎng)的劃分需要滿足網(wǎng)絡(luò)對任務(wù)區(qū)域的有效覆蓋，若僅根據(jù)當(dāng)前衛(wèi)星對地面的基礎(chǔ)覆蓋來確定衛(wèi)星子網(wǎng)，則當(dāng)終端與衛(wèi)星子網(wǎng)邊緣的衛(wèi)星相對速度過大時，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)不能滿足對終端的覆蓋，這會導(dǎo)致覆蓋漏洞的問題。針對該問題，本節(jié)提出了基于冗余度的衛(wèi)星子網(wǎng)劃分機制，能夠滿足終端對衛(wèi)星下一時刻切換的需求。首先，根據(jù)任務(wù)終端的覆蓋需求及衛(wèi)星對地覆蓋范圍，確定一個基礎(chǔ)的衛(wèi)星子網(wǎng)S0；然后，計算子網(wǎng)邊界衛(wèi)星節(jié)點關(guān)聯(lián)終端的N值，取最大的N值作為該衛(wèi)星節(jié)點的擴展冗余度，圖4中以N=1為例進行說明；最后，選取LEO衛(wèi)星子網(wǎng)S0的邊界衛(wèi)星節(jié)點（如圖4中節(jié)點A和節(jié)點B）間隔N1條軌道（如圖4中Oaa和Oba），及垂直于與邊界衛(wèi)星節(jié)點同軌道且間隔N1顆衛(wèi)星的衛(wèi)星節(jié)點到地心距離為半徑且以地心為圓心的弧線（如圖4中Cas和Cbs），這些邊界衛(wèi)星節(jié)點的外圍曲線圍成區(qū)域所包含的衛(wèi)星節(jié)點構(gòu)成基于冗余度擴展后的衛(wèi)星子網(wǎng)Sr，滿足可能存在的終端切換的要求，從而滿足衛(wèi)星子網(wǎng)覆蓋需求。圖4基于冗余覆蓋的衛(wèi)星子網(wǎng)劃分

絡(luò)維護間隔Ts網(wǎng)絡(luò)集群同步間隔dij節(jié)點i到節(jié)點j的距離F交換機向控制器請求路由條目r鏈路傳輸速率rs設(shè)備端口收發(fā)速率Im網(wǎng)絡(luò)維護信息數(shù)據(jù)量Ippacket_in信息數(shù)據(jù)量If流表下發(fā)信息量Is控制器同步全局網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)量Ih交換機遷移請求信息數(shù)據(jù)量Ia遷移請求ACK信息數(shù)據(jù)量3.2.1網(wǎng)絡(luò)時延分析基于分布式控制的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時延包括網(wǎng)絡(luò)維護時間、數(shù)據(jù)流建立時間、控制同步時間和控制器切換時間，在這里主要考慮傳播時間和傳輸時間對網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時延產(chǎn)生的影響。具體過程如圖5所示。1)網(wǎng)絡(luò)維護時間圖5中a—c為網(wǎng)絡(luò)維護過程。首先，控制器根據(jù)鏈路檢測協(xié)議，向其管理的交換機發(fā)送鏈路檢測數(shù)據(jù)分組，交換機向其鄰域節(jié)點一跳轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，接收到該數(shù)據(jù)分組的交換機通過packet_in方式將信息上傳到其連接的控制器。網(wǎng)絡(luò)維護過程產(chǎn)生的平均時延代價為re22+++ijijijmijijmmsiCjVsiVjVseETdpIpdITTrrrr(4)其中，等號右邊第一項表示控制器間進行信息交互產(chǎn)生的時間，第二項表示交換機進行信息交互產(chǎn)生的時間，每項都包括信息的傳播時間和傳輸處理時間，eij表示兩節(jié)點之間的邊。圖5分布式控制系統(tǒng)時延分析2)數(shù)據(jù)流建立時間圖5中d—e為業(yè)務(wù)流的建立過程，以圖5中交換機S1為例。每當(dāng)新的業(yè)務(wù)流到達交換機S1時，由于從S1流表中沒有匹配到相應(yīng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，需要向控制器C2packet_in業(yè)務(wù)信息，控制器C2再向交換機S1packet_out并安裝該流的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。流建立過程的時延代價為2()=+ijijijijijpffiCjVsdpFpFIITrr(5)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]天地一體化網(wǎng)絡(luò)無縫切換和跨域漫游場景下的安全認證增強方案[J]. 薛開平,周煥城,孟薇,李少華.  通信學(xué)報. 2019(06)
[2]SDN網(wǎng)絡(luò)中控制器放置問題綜述[J]. 高先明,王寶生,鄧文平,陶靜.  通信學(xué)報. 2017(07)



本文編號：2941159