發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 00:04

【摘要】：在機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中,日益多元化的機(jī)動(dòng)通信任務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的配置和互操作性提出更高的要求,將軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Define Network,SDN)應(yīng)用于機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中能簡化網(wǎng)絡(luò)配置,提高網(wǎng)絡(luò)靈活性。然而,受機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)高度動(dòng)態(tài)性的影響,多個(gè)控制器同步數(shù)據(jù)將引發(fā)網(wǎng)絡(luò)更新緩慢以及控制器開銷較大的問題。同時(shí),機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)與控制器的鏈路在移動(dòng)過程中存在斷開的情況,導(dǎo)致交換機(jī)無法處理新的數(shù)據(jù)流。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SDN多控制器系統(tǒng),主要工作內(nèi)容如下:(1)針對(duì)多個(gè)控制器同步數(shù)據(jù)引發(fā)網(wǎng)絡(luò)更新緩慢以及控制器開銷較大的問題,本文設(shè)計(jì)了控制器拓?fù)渫椒桨浮Ｊ紫?設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息收集,包括鏈路時(shí)延、鏈路剩余帶寬等信息。接著,設(shè)計(jì)域間鏈路維護(hù)模塊來發(fā)現(xiàn)域間鏈路并維護(hù)域間鏈路信息,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)感知模塊收集的域內(nèi)信息對(duì)同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的域間交換機(jī)建立彼此的虛擬鏈路。最后,生成抽象版本的全局網(wǎng)絡(luò)信息。(2)針對(duì)交換機(jī)與控制器鏈路受移動(dòng)性斷開的問題,設(shè)計(jì)了交換機(jī)連接管理方案。首先,控制器對(duì)連接的交換機(jī)創(chuàng)建配置對(duì)象,使控制器能通過OVSDB管理協(xié)議遠(yuǎn)程配置交換機(jī)。接著,控制器定期收集控制器與交換機(jī)的時(shí)延,通過時(shí)延信息判斷交換機(jī)與控制器的鏈路狀態(tài)。當(dāng)控制器檢測到交換機(jī)存在更適合的控制器時(shí),執(zhí)行交換機(jī)遷移。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)通信場景中的SDN多控制器系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)中的拓?fù)涑橄蠓桨负徒粨Q機(jī)連接管理方案進(jìn)行了功能和性能的測試。系統(tǒng)功能和性能測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的SDN多控制器系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)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(jī)無法處理新數(shù)據(jù)流的情況,對(duì)機(jī)動(dòng)通信場景具有一定的研究意義。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

礎(chǔ)設(shè)施存在喪失風(fēng)險(xiǎn)，如洪水、地震等災(zāi)害可能導(dǎo)致大規(guī)模建筑物被破壞。機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，受環(huán)境限制等特點(diǎn)[1]，常被應(yīng)用于應(yīng)急通信和戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)等場景[2]。機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)如圖 1.1 所示，機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括通信車、信號(hào)采集車、單兵發(fā)射前端。單兵和信號(hào)采集車等通訊設(shè)備負(fù)責(zé)將信息通過機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至固定指揮中心。固定指揮中心包括服務(wù)器、路由器、顯示屏等設(shè)備，負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場信息和完成信息處理，并將上級(jí)命令下發(fā)到執(zhí)勤現(xiàn)場。沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)搭建臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信的解決方案是在機(jī)動(dòng)通信場景中部署移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是具有自組織能力的分散式系統(tǒng)，因此具有機(jī)動(dòng)通信所需的穩(wěn)健性和可擴(kuò)展性。然而，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓嬖趶?fù)雜的配置要求和協(xié)議開銷問題。同時(shí)，戰(zhàn)術(shù)場景對(duì)聯(lián)合行動(dòng)的需求日益增加，聯(lián)合行動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通同時(shí)需要確保敏感信息在規(guī)定的范圍傳播。盡管軍隊(duì)在聯(lián)合行動(dòng)上做出了努力，但如今的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合互操作機(jī)制。

多控制器研究現(xiàn)狀個(gè)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(diǎn)失效[17]以及處理器計(jì)算瓶頸等問題在性能上不能得到有效保證，接下來將導(dǎo)致整個(gè) SDN 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力網(wǎng)絡(luò)癱瘓[18]。在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)下，多控制器與單控制器的多線程技術(shù)相提高了網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和穩(wěn)健性[19]，同時(shí)避免了單個(gè)控制器故障導(dǎo)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(gè)責(zé)處理局部控制器的請(qǐng)求。平面型組織架構(gòu)從邏輯上劃分網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)enFlow 交換機(jī)由一個(gè)或者多個(gè)的控制器管理，控制器通過同步數(shù)據(jù)獲信息。

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