隨著天地一體化技術(shù)的迅速發(fā)展,人們的目光逐漸轉(zhuǎn)移到空間網(wǎng)絡(luò)中,使得萬物互聯(lián)逐漸從一個美好的愿景變成現(xiàn)實(shí)。空間網(wǎng)絡(luò)主要由各種架構(gòu)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組成,低軌衛(wèi)星成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn),低軌衛(wèi)星若想達(dá)到全球覆蓋要用至少幾十顆衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn),因此所組成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多,相比于地面網(wǎng)絡(luò),衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)難以觀測且不易控制,同時網(wǎng)絡(luò)設(shè)備極其昂貴。用戶量激增給網(wǎng)絡(luò)帶來極大的負(fù)擔(dān),同時導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源無法得到合理的利用。將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用在大規(guī)模的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致無法靈活的配置網(wǎng)絡(luò),資源分配不均。針對以上問題,本文提出了基于SDN/NFV架構(gòu)下的空間網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時監(jiān)測,完成對空間網(wǎng)絡(luò)的靈活配置以及其資源的合理利用。首先,本文對空間網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行介紹和分析,同時對網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network Functions Virtualization,NFV）與軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network,SDN）在空間網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行分析,完成了基于SDN/NFV的衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)空間網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了SDN控制器的合理位置。解決了空間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多且不易控制,設(shè)備昂貴等... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

整體匹配過程

對于空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，優(yōu)化衛(wèi)星星座的設(shè)計(jì)是最核心也是最基礎(chǔ)的。相比于地面物聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)分析評估將更加困難、復(fù)雜[43]。為了解決衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的多種多樣的問題，最基本最主要的就是應(yīng)將衛(wèi)星通信系統(tǒng)可視化，可通過建模仿真進(jìn)行對各種衛(wèi)星通信星座進(jìn)行分析。 針對國內(nèi)外熱點(diǎn)的大規(guī)模衛(wèi)星通信系統(tǒng)，知名的諸如：Iridium Next、OneWeb、StarLink、鴻雁星座、虹云星座等，本文主要針對 OneWeb 星座通信系統(tǒng)以及GEO/MEO/LEO 三層架構(gòu)進(jìn)行建模仿真，分析其可行性。 本文設(shè)計(jì)了 GEO//MEO/LEO 三層架構(gòu)的衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)。其中有 66 顆LEO 衛(wèi)星，10 顆 MEO 衛(wèi)星和 3 顆 GEO 衛(wèi)星。其三層架構(gòu) 2D 及 3D 仿真圖如圖 3-1、圖 3-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文-20-圖3-2三層星座2D仿真圖設(shè)置了地面站為北京站。一顆GEO衛(wèi)星與北京站保持連接。每顆MEO衛(wèi)星都與GEO衛(wèi)星及LEO衛(wèi)星相連接。同時選擇第一層軌道的LEO衛(wèi)星與北京站相連，不斷地覆蓋北京站。對GEO2及第一層軌道LEO衛(wèi)星相對于北京站可見性分析，仿真時間為一天。GEO2及第一層LEO衛(wèi)星軌道相對于北京站的可見性分析如圖3-3所示。此圖也可以看出低軌衛(wèi)星存在頻繁的鏈路切換問題。因此空間信息網(wǎng)絡(luò)相比于地面網(wǎng)絡(luò)存在著一些資源及鏈路頻繁切換等問題。圖3-3LEO低軌衛(wèi)星可見性分析其中為了找出鏈路時延，傳感器部署在每個衛(wèi)星和地面站上，每個傳感器斗包含發(fā)送器和接收器，通過它可獲取從一個節(jié)點(diǎn)到另一個節(jié)點(diǎn)的通信目標(biāo)，表3-1列出了從STK中提取的不同連接之間以秒為單位的模擬通信鏈路傳播時延。表3-1衛(wèi)星鏈路傳播時延GEO衛(wèi)星MEO衛(wèi)星LEO衛(wèi)星北京站GEO衛(wèi)星\86ms117ms\MEO衛(wèi)星86ms66ms50ms\LEO衛(wèi)星117ms50ms\3ms北京站\\3ms\

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)與5G通信融合的應(yīng)用設(shè)想[J]. 王悅,王權(quán),張德鵬,李雯婷,于航.  衛(wèi)星應(yīng)用. 2019(01)
[2]基于Mininet的SDN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋷捫阅芊治鯷J]. 周榮富,劉蘭,林軍.  信息通信. 2019(01)
[3]低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 張更新,揭曉,曲至誠.  物聯(lián)網(wǎng)學(xué)報(bào). 2017(03)
[4]LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)海量遙感數(shù)據(jù)下行的負(fù)載均衡多徑路由算法[J]. 劉沛龍,陳宏宇,魏松杰,程浩,李帥,汪駿勇.  通信學(xué)報(bào). 2017(S1)
[5]基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)[J]. 孫浩,章韻,倪曉軍.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2016(S2)
[6]OneWeb太空互聯(lián)網(wǎng)低軌星座的新進(jìn)展[J]. 曉春.  衛(wèi)星應(yīng)用. 2016(06)
[7]軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）研究進(jìn)展[J]. 張朝昆,崔勇,唐翯翯,吳建平.  軟件學(xué)報(bào). 2015(01)
[8]Walker星座星間鏈路分析[J]. 楊霞,李建成.  大地測量與地球動力學(xué). 2012(02)
[9]低軌道星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 馮少棟,徐志平,張昭,茍亮.  中國航天. 2009(08)
[10]我國移動衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)、覆蓋分析及動態(tài)仿真[J]. 張九龍,酆廣增.  南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào). 2002(02)



本文編號：3363547