软件定义卫星网络架构设计研究

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1、４击才寺成Ａ聲ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥ它ＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕壬学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥｉ／巧这论文题目软件定义丑星闕络架构设计硏究￣专业学位类别工程硕±每＾Ｉ学号２０１３２２０１０３３５作者姓名杨诗璋—指导教师虞红芳教授、襄苗奔’Ｉ．；每宙；＇麵乐审

2、．沪■；－Ａ，Ｊ－－■蹲－巧Ｉ－．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师巧导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢的地方。据我所知夕ｈ，论文中不包含其他人已錢发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。巧－－－同工作的同志对本研究所做的任何贡献均我ｃｉ在论文中作了明确的说明并裴示谢意。作者签名：恥赛品日期年Ｉ月Ｗ日论支使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保

3、留、使用学位论文的规定，有权保留并向圃家有关部口或机构送交论文的复印件和磁撫，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部等或复部制手分段内保容荷编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描、汇编学位论文。（保密的学位论义在解密后应遵守此规定）作者签—Ｖ名：导师签名：（果円期：ｃ＞／若年Ｊ巧／口日分类号密级注1UDC学位论文软件定义卫星网络架构设计研究（题名和副题名）杨诗琦（作者姓名）指导教师虞红芳教授电子科技大学成都申请学位级别硕士专业学位类别工程

4、硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.5.10论文答辩日期2016.5.18学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonSoftware-DefinedSatelliteNetworkArchitectureAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor

5、:YangShiqiAdvisor:Prof.YuHongfangSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering摘要摘要卫星网络由于其诸多优点，已成为现代通信网络的重要组成部分。但传统卫星网络对卫星的星上处理和交换技术要求较高，导致卫星网络造价高、消耗大。同时卫星网络拓扑结构频繁变化，路由算法稳定性差等不足之处，给传统信息传输理论和技术带了非常大的挑战。因此，本课题提出软件定义卫星网络（Software-definedsatellitenetworks

6、，SDSN）架构来解决传统卫星网络的不足之处，将软件定义网络(Software-definednetworks,SDN)的核心技术思想应用于卫星网络。将卫星的数据平面和控制平面分离，使卫星只需要实施简单的转发和硬件配置功能，由此解决卫星节点设计复杂、造价高的弊端。全网的路由计算、配置生成以及资源管理等事项均交由控制器统一处理，不仅能够减轻卫星节点的负担，同时有利于全局的统一管理。通过集中化的管理，SDSN架构能够实时的优化路由表、部署细粒度的管理策略，达到更灵活的通信和协议配置。另外，将传统卫星网络软件定义

7、化后，卫星节点将与其他普通交换节点无差，由不同网络所带来的异同能够通过模块化统一实现，这使得多种网络的融合变得更加容易。本课题通过分析与研究现有卫星网络体系结构和组网架构，考量卫星网络技术的优势和不足之处，提出两种不同的SDSN架构：单层卫星单层控制器架构和单层卫星多层控制器架构，对两种架构的架构设计和交互设计进行了详细阐述。根据卫星网络的特点设计交互过程中使用到的报文格式，对南向接口进行定义。同时对现有的卫星网络路由算法进行研究，将快照序列路由算法应用于SDSN架构中，分析了在SDSN中使用时间虚拟化路由

8、算法的优势和不足，针对该不足之处和卫星网络的特点，提出了一种基于链路生存时间的卫星网络路由算法，并进行了仿真实现。本课题基于OPNET网络仿真平台对提出的两种架构模型进行了实现，详细设计了适用于卫星网络的软件定义控制器、软件定义交换机节点、用户节点，以及各节点间进行交互的报文格式。随后对SSSC和SSMC两种架构进行了测试和比较。最后在SSSC架构下实现了快照序列路由算法和基于链路生存时间的卫星网络路由算法，并对