針對(duì)天基網(wǎng)絡(luò)的時(shí)變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)給網(wǎng)路管理和路由設(shè)計(jì)帶來(lái)的難題,綜合考慮GEO衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì),建立了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）架構(gòu)的天基網(wǎng)絡(luò)模型,提出了一種基于虛擬拓?fù)涞陌亟?jīng)節(jié)點(diǎn)的天基網(wǎng)絡(luò)路由算法（VTPN）。通過(guò)改進(jìn)時(shí)間片劃分策略,提高了計(jì)算效率,通過(guò)必經(jīng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)定,改善了鏈路擁塞問(wèn)題。仿真結(jié)果表明:SDN架構(gòu)下的VTPN算法與其他算法相比,網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率和負(fù)載均衡性能提高了約50%,丟包率降低了約20%。 

【文章來(lái)源】：傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(01)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

基于SDN的天基網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于虛擬拓?fù)渎酚伤惴ǖ姆制枷肴鐖D2所示。其核心是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的周期性特點(diǎn)，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)周期劃分為一系列時(shí)間片段，即[t0,t1),[t1,t2)，…，[t2,t3),[tn-1,tn)短時(shí)間片的長(zhǎng)度可以相同也可以不同。為了減小過(guò)多時(shí)間片帶來(lái)的路由負(fù)擔(dān)，本文采用一種最小時(shí)間片策略(shortest time slice strategy,STS)。設(shè)時(shí)間集合St={t0=0,t1，…，tn=T}，且滿足以下三個(gè)條件:時(shí)間序列集合St的初始值是由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中ISL出現(xiàn)斷開(kāi)或連通的時(shí)間點(diǎn)t構(gòu)成;計(jì)算完成一次路由收斂所需時(shí)間為t，并設(shè)定一個(gè)最小值Ts(Ts>t);對(duì)初始的St進(jìn)行合并優(yōu)化，使ti+1-ti≥Ts，從而生成最終的時(shí)間集合St。

選取某一時(shí)間片段內(nèi)，LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的部分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，其中包含Intra-Orbit ISLs和Inter-Orbit ISLs兩種類型的鏈路。假設(shè)兩種鏈路各自的代價(jià)是一定的，IntraOrbit ISLs代價(jià)為1,Inter-Orbit ISLs代價(jià)為2，不考慮鏈路斷開(kāi)或連接的情況。假設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)，以S1為源節(jié)點(diǎn)，有大量的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行傳輸，目的節(jié)點(diǎn)分別為S13和S17，進(jìn)行兩次路由計(jì)算，根據(jù)Dijkstra算法，可能選擇的最短路徑為:S1→S6→S11→S12→S13和S1→S6→S11→S16→S17，其中S6和S11兩次都作為中間節(jié)點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)量特別大時(shí)，在S6和S11處很容易產(chǎn)生擁塞，然而，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中還有大量節(jié)點(diǎn)處于閑置狀態(tài)。如果采用VTPN路由策略，在第二次路由前把S2設(shè)為Pr N，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)不變。此時(shí)選擇的路徑就會(huì)變?yōu)?S1→S6→S11→S12→S13和S1→S2→S7→S12→S17，這時(shí)兩次路由選擇中相同的中間節(jié)點(diǎn)就會(huì)變成S12。如果本文在第二次路由選擇前，把S4設(shè)為Pr N，那么路徑就會(huì)變?yōu)?S1→S6→S11→S12→S13和S1→S2→S3→S4→S9→S14→S19→S18→S17，沒(méi)有相同的中間節(jié)點(diǎn)，如表1所示。由此可見(jiàn)，通過(guò)合適的Pr N的設(shè)定，可以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡性能和鏈路利用率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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