【摘要】：在機動通信網(wǎng)絡中,日益多元化的機動通信任務對網(wǎng)絡的配置和互操作性提出更高的要求,將軟件定義網(wǎng)絡(Software Define Network,SDN)應用于機動通信網(wǎng)絡中能簡化網(wǎng)絡配置,提高網(wǎng)絡靈活性。然而,受機動通信網(wǎng)絡高度動態(tài)性的影響,多個控制器同步數(shù)據(jù)將引發(fā)網(wǎng)絡更新緩慢以及控制器開銷較大的問題。同時,機動通信網(wǎng)絡中交換機與控制器的鏈路在移動過程中存在斷開的情況,導致交換機無法處理新的數(shù)據(jù)流。本文設計并實現(xiàn)了SDN多控制器系統(tǒng),主要工作內(nèi)容如下:(1)針對多個控制器同步數(shù)據(jù)引發(fā)網(wǎng)絡更新緩慢以及控制器開銷較大的問題,本文設計了控制器拓撲同步方案。首先,設計了網(wǎng)絡狀態(tài)感知模塊對網(wǎng)絡狀態(tài)信息收集,包括鏈路時延、鏈路剩余帶寬等信息。接著,設計域間鏈路維護模塊來發(fā)現(xiàn)域間鏈路并維護域間鏈路信息,根據(jù)網(wǎng)絡感知模塊收集的域內(nèi)信息對同一個網(wǎng)絡的域間交換機建立彼此的虛擬鏈路。最后,生成抽象版本的全局網(wǎng)絡信息。(2)針對交換機與控制器鏈路受移動性斷開的問題,設計了交換機連接管理方案。首先,控制器對連接的交換機創(chuàng)建配置對象,使控制器能通過OVSDB管理協(xié)議遠程配置交換機。接著,控制器定期收集控制器與交換機的時延,通過時延信息判斷交換機與控制器的鏈路狀態(tài)。當控制器檢測到交換機存在更適合的控制器時,執(zhí)行交換機遷移。本文設計并實現(xiàn)了機動通信場景中的SDN多控制器系統(tǒng),對系統(tǒng)中的拓撲抽象方案和交換機連接管理方案進行了功能和性能的測試。系統(tǒng)功能和性能測試實驗結(jié)果表明,本文設計的SDN多控制器系統(tǒng)在機動通信場景中能夠避免控制器同步開銷過大,并能有效地減少交換機無法處理新數(shù)據(jù)流的情況,對機動通信場景具有一定的研究意義。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

礎設施存在喪失風險，如洪水、地震等災害可能導致大規(guī)模建筑物被破壞。機動通信網(wǎng)絡具有機動性強，受環(huán)境限制等特點[1]，常被應用于應急通信和戰(zhàn)術(shù)行動等場景[2]。機動通信網(wǎng)絡如圖 1.1 所示，機動通信網(wǎng)絡節(jié)點包括通信車、信號采集車、單兵發(fā)射前端。單兵和信號采集車等通訊設備負責將信息通過機動通信網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)至固定指揮中心。固定指揮中心包括服務器、路由器、顯示屏等設備，負責接收現(xiàn)場信息和完成信息處理，并將上級命令下發(fā)到執(zhí)勤現(xiàn)場。沒有基礎設施的地區(qū)搭建臨時網(wǎng)絡通信的解決方案是在機動通信場景中部署移動自組織網(wǎng)絡(MANET)。移動自組織網(wǎng)絡是具有自組織能力的分散式系統(tǒng)，因此具有機動通信所需的穩(wěn)健性和可擴展性。然而，移動自組織網(wǎng)絡由于網(wǎng)絡拓撲的變化存在復雜的配置要求和協(xié)議開銷問題。同時，戰(zhàn)術(shù)場景對聯(lián)合行動的需求日益增加，聯(lián)合行動實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通同時需要確保敏感信息在規(guī)定的范圍傳播。盡管軍隊在聯(lián)合行動上做出了努力，但如今的移動自組織網(wǎng)絡難以實現(xiàn)聯(lián)合互操作機制。

多控制器研究現(xiàn)狀個控制器的控制平面是在 SDN 初期廣泛使用的一種控制模式，可滿足需求[16]。然而，單控制器存在單點失效[17]以及處理器計算瓶頸等問題在性能上不能得到有效保證，接下來將導致整個 SDN 網(wǎng)絡的服務能力網(wǎng)絡癱瘓[18]。在大規(guī)模網(wǎng)絡下，多控制器與單控制器的多線程技術(shù)相提高了網(wǎng)絡可擴展性和穩(wěn)健性[19]，同時避免了單個控制器故障導致網(wǎng)[20]。多控制器根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為兩類：分層組織架構(gòu)[21,22]和平面型組織織架構(gòu)將控制器分為全局控制器和局部控制器，全局控制器管理整個責處理局部控制器的請求。平面型組織架構(gòu)從邏輯上劃分網(wǎng)絡，每個enFlow 交換機由一個或者多個的控制器管理，控制器通過同步數(shù)據(jù)獲信息。

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