【摘要】：隨著空間通信研究的不斷深入,天地一體化網(wǎng)絡(luò)在軍事、氣象和應(yīng)急救援等領(lǐng)域的應(yīng)用需求不斷擴(kuò)大,而新業(yè)務(wù)的不斷出現(xiàn)使得網(wǎng)絡(luò)管理變得越來越復(fù)雜。同時(shí)隨著用戶行為和工業(yè)數(shù)據(jù)的升級,視頻等大數(shù)據(jù)成為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹黧w對象并且成爆炸式增長,在以IP為協(xié)議棧細(xì)腰的網(wǎng)絡(luò)模式下,這種端到端的傳輸方式成為網(wǎng)絡(luò)請求響應(yīng)延時(shí)的瓶頸。基于傳統(tǒng)TCP/IP的天地一體化網(wǎng)絡(luò)面對大數(shù)據(jù),新業(yè)務(wù)環(huán)境的挑戰(zhàn)需要借助新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想來應(yīng)對。因此,本文針對上述問題展開了基于SDN與ICN技術(shù)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)及路由算法和緩存替換策略等相關(guān)技術(shù)的研究。本文通過引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)兩種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想,提出了基于SDN與ICN技術(shù)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——SDICSN。其中三顆高軌衛(wèi)星作為SDN控制器,低軌通過銥星、Walker星座等作為SDN轉(zhuǎn)發(fā)層。而SDN控制器通過應(yīng)用層開發(fā)實(shí)現(xiàn)ICN中名字解析、名字路由和內(nèi)容緩存等關(guān)鍵技術(shù)。為了使SDICSN架構(gòu)兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,本文通過復(fù)用IP協(xié)議的方式,使OpenFlow協(xié)議能夠識(shí)別出ICN請求和IP請求。仿真結(jié)果表明了SDICSN架構(gòu)能較好的實(shí)現(xiàn)ICN的緩存特性。SDICSN架構(gòu)中ICN請求與數(shù)據(jù)傳輸不再依賴于IP地址,因此基于IP地址的路由算法不再適用。而ICN中試圖以原路徑返回的思想由于衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的高動(dòng)態(tài)性也不再適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中ICN數(shù)據(jù)的返回。因此本文在所提出的SDICSN架構(gòu)下,通過SDN控制器拓?fù)溆?jì)算和依賴于星座特點(diǎn)的虛擬節(jié)點(diǎn)拓?fù)洳呗蕴岢隽嘶谔摂M節(jié)點(diǎn)矩陣的路由算法——VNMR。該算法根據(jù)衛(wèi)星星座定義了虛擬節(jié)點(diǎn)的劃分規(guī)則,從而得到路由矩陣。根據(jù)星節(jié)點(diǎn)通信帶寬、節(jié)點(diǎn)負(fù)載、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)間的鏈路長度和信號(hào)的傳輸速度等參數(shù)定義虛擬節(jié)點(diǎn)的負(fù)載率和路由矩陣的鏈路權(quán)重。進(jìn)而根據(jù)路由矩陣通過最短路徑算法得到ICN請求和數(shù)據(jù)返回的傳輸路徑。緩存替換策略設(shè)計(jì)是ICN思想的核心部分。SDICSN架構(gòu)下,由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母邉?dòng)態(tài)性,衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)計(jì)算資源和緩存空間的有限性,傳統(tǒng)的緩存替換策略會(huì)造成網(wǎng)內(nèi)緩存冗余大、節(jié)點(diǎn)直接命中率低和緩存替換率高等問題。同時(shí),大數(shù)據(jù)環(huán)境下,內(nèi)容傳播特征是基于用戶驅(qū)動(dòng)的模式,因此本文結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的高動(dòng)態(tài)性和緩存資源的有限性等特點(diǎn),提出了一種基于用戶驅(qū)動(dòng)的流行度感知模型的緩存替換策略——UDPAM。通過引入用戶行為,用戶社交網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)容本身等級等因素來建立內(nèi)容早期傳播的流行度感知模型,從而通過用戶行為模型預(yù)測內(nèi)容的流行情況,進(jìn)而執(zhí)行緩存替換策略。仿真結(jié)果表明,相比于LCE與LRU等緩存替換策略,UDPAM緩存替換策略在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中具有較高的緩存直接命中率和較低的緩存替換率。
【學(xué)位授予單位】：大連大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN927.2

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本文編號(hào)：2708771