【摘要】：空間信息網(wǎng)絡(luò)通過信息載體(空間平臺(tái))來(lái)實(shí)時(shí)獲取、傳輸和處理空間信息,其中空間平臺(tái)是一種大范疇,包含有衛(wèi)星、飛艇以及航空器等等。然而傳統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)存在配置慢,業(yè)務(wù)調(diào)度低效以及不靈活的服務(wù)交付等問題,這些都對(duì)當(dāng)前的空間信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展形成桎梏,而這些問題產(chǎn)生的根源在于傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)SDN(Software Defined Network,軟件定義網(wǎng)絡(luò))的發(fā)展,給國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者提供了解決的新方法:軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)。本文對(duì)軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,具體包括以下幾個(gè)方面:首先,由于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)的研究都只是進(jìn)行了總體框架的研究,對(duì)實(shí)現(xiàn)軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)研究較為匱乏。為了進(jìn)行軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)研究的測(cè)試實(shí)驗(yàn),本文根據(jù)現(xiàn)有的軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究,以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性、鏈路特性等),以SDN和虛擬化技術(shù)為主要技術(shù)支撐,搭建了面向SDN的軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)的半物理仿真平臺(tái),部署了 OpenFlow網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,在功能上實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?chuàng)建、鏈路參數(shù)動(dòng)態(tài)配置、軌跡模擬等模塊,初步構(gòu)建了軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),可以為開展軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)研究提供了分析工具、測(cè)試手段。其次,由于饋線鏈路會(huì)受到影響而導(dǎo)致中斷,所以需要在控制器上部署一個(gè)網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用來(lái)解決鏈路中斷而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)重路由難題。本文在RYU控制器上開發(fā)了網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用,將網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用分為兩個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn):鏈路中斷檢測(cè)和網(wǎng)關(guān)切換機(jī)制。其中鏈路中斷檢測(cè)是在鏈路拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議模塊的基礎(chǔ)上開發(fā)的,在實(shí)時(shí)檢測(cè)拓?fù)涞耐瑫r(shí),對(duì)必要的信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。網(wǎng)關(guān)切換機(jī)制是在恢復(fù)機(jī)制的基礎(chǔ)上開發(fā)的,當(dāng)有饋線鏈路中斷事件發(fā)生時(shí),OpenFlow設(shè)備通知控制器,控制器則刪除受故障影響的流表,并且重新計(jì)算工作路徑,更新或者下發(fā)新的流表規(guī)則。通過兩個(gè)模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)到鏈路中斷,并且迅速切換業(yè)務(wù)到合適的衛(wèi)星網(wǎng)關(guān),來(lái)解決連路中斷導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷問題,保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。最后,使用本文搭建的軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)半物理仿真平臺(tái)對(duì)開發(fā)的網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試,并在相同的空間通信環(huán)境下,出現(xiàn)饋線鏈路中斷時(shí),獲取重路由到可用的衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)上所需要的時(shí)間。測(cè)試結(jié)果證明了基于RYU開發(fā)的網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用的有效性。并且,在相同的空間信息網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下,軟件定義空間信息網(wǎng)絡(luò)對(duì)比傳統(tǒng)空間信息網(wǎng)絡(luò),基于RYU上開發(fā)的網(wǎng)關(guān)切換應(yīng)用對(duì)比傳統(tǒng)路由,在鏈路中斷時(shí),業(yè)務(wù)恢復(fù)速率優(yōu)勢(shì)明顯,網(wǎng)絡(luò)可靠性更高。
[Abstract]:Spatial information network can acquire, transmit and process space information in real time through information carrier (space platform). Space platform is a kind of large category, including satellite, airship, aircraft and so on. However, the traditional satellite network has some problems, such as slow configuration, inefficient service scheduling and inflexible service delivery, which all form shackles to the development of the current spatial information network. The root of these problems lies in the design of traditional satellite communication system. The development of new network technology (SDN (Software Defined Network, software defines network) provides a new method to solve the problem: software defined spatial information network (SDN) at home and abroad. This paper studies the software definition spatial information network and its key technologies, including the following aspects: firstly, because the research of software definition spatial information network at home and abroad has only carried on the overall framework research. The research on the key technology of software defining spatial information network is scarce. In order to test and test the related technologies of software defined spatial information network, this paper studies the architecture of the existing software defined spatial information network and the characteristics of satellite network. Based on SDN and virtualization technology, a semi-physical simulation platform for SDN oriented software defining spatial information network is built, OpenFlow network equipment is deployed, and satellite network topology is created functionally. The dynamic configuration of link parameters, trajectory simulation and other modules, a preliminary software definition spatial information network experimental platform is constructed, which can provide an analysis tool and test means for the research of software defined spatial information network. Secondly, because the feeder link will be affected, it is necessary to deploy a gateway switch on the controller to solve the traffic rerouting problem caused by the link interruption. In this paper, the gateway switch application is developed on the RYU controller. The gateway switch application is divided into two modules: link interrupt detection and gateway handover mechanism. Link interrupt detection is developed on the basis of link topology discovery protocol module. The necessary information is stored and processed while the topology is detected in real time. The gateway handover mechanism is developed on the basis of the recovery mechanism. The OpenFlow device notifies the controller when a feeder link interrupt event occurs, and the controller deletes the flow table affected by the fault and recalculates the work path. Update or issue new stream table rules. Through the combination of the two modules, the link interrupt can be detected quickly, and the service can be switched to the appropriate satellite gateway quickly to solve the problem of the service interruption caused by the connection interrupt and to ensure the network service. Finally, the semi-physical simulation platform of spatial information network is used to test the gateway switching application, and the feeder link is interrupted in the same space communication environment. Gets the time required to reroute to the available satellite gateway. The test results show the effectiveness of gateway switching application based on RYU. Moreover, under the same spatial information network scenario, the software defined spatial information network pair is better than the traditional spatial information network, and the gateway switching application based on RYU is better than the traditional route. When the link is interrupted, the advantage of service recovery rate is obvious. The network is more reliable.
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN927;TP391.9

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本文編號(hào)：2183522