论文题目：网络移动下的业务保持技术
摘要：卫星通信系统能够实现全球覆盖,这是其相对地面通信系统的巨大优势,因此卫星网络将在未来的全球组网中发挥重要作用。低轨（Low Earth Orbit,LEO）卫星网络因其轨道高度较低,相对其他轨道的卫星网络具有通信时延低、组网成本低等优势,成为包括中国在内的诸多国家未来卫星网络研究的重点技术之一。但低轨卫星网络的拓扑高度动态,同时接入设备以可移动网络的形式存在,这提高了接入设备切换接入点的频率,也使业务反复中断,并最终劣化了用户的使用体验。相比传统的网络架构,软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）拥有网络的全局视图以及对转发设备集中式的控制能力,面对切换事件能作出更迅速有效的反应,因此本文主要研究SDN架构下LEO卫星网络中的业务保持技术。为了避免随LEO卫星网络拓扑动态变化触发的切换动作带来的业务中断问题,本文首先设计了一种基于虚拟接入点的卫星网络架构。每个虚拟接入点拥有静态的地面固定足印并动态映射到一个实体卫星上,可向地面设备提供稳定的接入服务。然后,针对接入设备以可移动网络的形式存在这一情景,本文设计了标识位置分离的编址和通信策略。该策略使业务通信仅可感知通信双方的身份标识,而令网络位置对业务通信透明,接入设备切换后仅改变其网络位置并保持身份标识不变,由此保活切换前的业务。基于上述提出的卫星网络架构与名址分离策略,本文实现了基于SDN的业务保持系统,该系统包括虚实卫星管理、代理邻居发现、接入管理、主动路由四个模块。前三个模块能够支撑可移动网络间基本的业务通信能力,并当可移动网络切换其接入点时,在保活业务的前提下,协助其缩短离线时长。主动路由模块是对系统路由能力的补充,在实现了基于业务类别区分的QoS策略的基础上,该模块实现了业务带宽满足的路由算法和惩罚带宽满足的路由算法。前者允许业务依次被路由至最短路中,后者可将多个业务分散到不同路径中。为降低仿真的复杂度,本文扩展了Mininet的功能,并利用其完成了可移动网络切换接入点测试与非均匀分布业务路由测试。仿真结果表明,本文实现的业务保持系统能够在可移动网络切换后保活其业务,且协作切换能明显缩短其离线间隙;主动路由模块中,比起仅使用业务带宽满足的路由算法,混合使用两种路由算法能明显提升时延敏感型业务被路由至基于跳数的最短路的比例。
关键词：低轨卫星网络;软件定义网络;虚拟接入点;名址分离编址
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 国内外研究历史与现状
1.2.1 软件定义网络
1.2.2 LEO卫星网络中的用户移动性支持技术
1.3 本文的研究内容和研究方法
1.4 本文的结构安排
第二章 业务保持及相关技术
2.1 业务保持
2.2 相关技术
2.2.1 基于虚拟接入点的混合卫星网络架构
2.2.2 标识位置分离的编址与通信策略
2.3 本章小结
第三章 基于SDN的业务保持系统
3.1 系统架构
3.2 虚实卫星管理模块
3.2.1 虚实卫星映射维护
3.2.2 基于网络位置的静态路由
3.2.3 虚拟接入点管理
3.2.4 在途报文重定向
3.3 接入管理模块
3.3.1 上下线管理
3.3.2 协作切换
3.4 代理邻居发现模块
3.5 动态路由模块
3.5.1 基于报文优先级的QoS策略
3.5.2 业务状态管理
3.5.3 业务带宽满足的路由算法
3.5.4 惩罚带宽满足的路由算法
3.5.5 业务类型区分
3.6 本章小结
第四章 实验仿真环境搭建与测试
4.1 实验仿真环境搭建
4.1.1 虚拟主机
4.1.2 虚拟链接
4.1.3 链路时延仿真
4.1.4 控制平面
4.1.5 数据平面
4.1.6 轨道参数仿真
4.1.7 总体实验网络部署
4.2 可移动网络切换测试
4.2.1 非协作切换
4.2.2 协作切换
4.2.3 对比及结论
4.3 非均匀分布业务路由测试
4.3.1 单一路由策略
4.3.2 混合路由策略
4.3.3 对比及结论
4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献