LEO卫星网络中TCP协议性能及路由策略研究

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【国家自然科学基金】_移动卫星通信_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
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2011年科研热词推荐指数卫星移动通信 3 多普勒频移 2 卫星移动信道 2 判决反馈pll环 2 马尔可夫过程 1 频率选择性 1 隐私保护 1 长期预测 1 遗传算法 1 通信信道 1 路由算法 1 资源利用率 1 译码前传 1 触发点 1 衰落特性 1 衰落信道 1 自适应调制 1 群集 1 网络编码 1 空时分组码 1 移动通信 1 移动接入网关 1 移动对象 1 移动卫星通信 1 独特码 1 波束切换 1 机会网络 1 更新 1 无缝切换 1 旁瓣抑制 1 数字通信 1 数字卫星移动突发通信系统 1 干扰抑制 1 差分协同 1 容错 1 容迟网络 1 容断网络 1 定位技术 1 天线 1 多极化 1 多智能体系统 1 多子阵平板天线 1 基于位置的服务 1 地球静止轨道 1 地球同步轨道 1 圆极化 1 可靠性 1 发展思路 1 双向中继 1 去噪转发 1 卫星通信 1 卫星网络 1

天通一号卫星移动通信系统发展与物联网应用

自然灾害
突发事件
3
一、天通一号卫星移动通信系统简介
总体架构
系统管理与控制中心
性能管理
资源管理
切换管理
运控代理
西安信关站
01星 02星接入网 03星备用
广州信关站
01星 02星接入网 03星备用
站控系统
核心网
网管代理
OMC-R
OMC-N
业务系统
射频操作维护
站控系统
核心网
网管代理
国外发展现状-基于卫星通信系统的物联网应用作为卫星物联网的雏形，基于卫星通信系统实现数据采集、系统监控、跟踪定位、报文传递等方面的应用，在国外建成的典型商用系统主要有Orbcomm、Argos、铱星SBD和Inmarsat D+等。
19
三、天通一号的物联网应用
国外卫星物联网
ORBCOMM是美国轨道通信公司开发运营的首个全球双向短数据卫星采集和通信系统，包含约60颗LEO卫星分布在7个轨道面上组成星座网。可提供全球范围内提供低成本、双向、窄带数据通信（但不包括语音）服务
北斗用户机北斗用户机
26
三、天通一号的物联网应用
我国的卫星物联网计划
商业航天中的卫星物联网计划虹云工程：航天科工，以天基互联网接入为主要目标，计划于十三五期间年完成4颗业务试验星发射。行云工程：航天科工，行云工程以物联网服务为主要目标，计划于2023年底完成系统构建。鸿雁星座：航天科技，2018年调整目标，移动、宽带、ADS-B、AIS、导航增强等多功能综合，324颗卫星，2018年首星发射。商业卫星：天启星座等。
整星重量太阳阵出功率
使用寿命载荷重量平台重量通信频段上行速率上行通道数其它载荷姿态控制

ei收录的计算机类核心源计算机研究与发展计算机学报软件学

中国计算机类期刊调查2007-9-5 西安交大系统结构与网络研究所曹宁(一)EI收录的计算机类期刊（2007/05/15）核心源（Compendex）：计算机研究与发展计算机学报软件学报电子学报西安交通大学学报计算机集成制造系统非核心源（Page One）：计算机辅助设计与图形学学报2007/05/15 EI中国网站显示，《小型微型计算机系统》《计算机工程》不被Ei收录。

说明：（1）《计算机科学技术学报》(JCST)是中国计算机科学技术领域唯一的英文学术性期刊,也是目前本领域唯一被SCI检索系统收录的刊物；不过《电子学报（英文版）》好像也被SCI收录；EI中国官方网站最新显示JCST不在被收录的中国期刊之列，不过JCST杂志社网站标明自己仍被EI收录（可能是被列为国际杂志，不算作中国期刊？）；（2）ISTIC就是中国科技期刊引证报告统计源期刊，也就是所谓的核心期刊。

不过不同的学校和专业有不同的认定，要以学校的具体规定为准。

(三)EI核心源期刊调查（原创）（1）计算机研究与发展（EI核心源，中文核心）I.官方网站投稿指南学术论文：有创新学术见解的研究成果的完整论述，对该学术领域的发展有积极意义。

字数不超过8,000字。

技术报告：面向国民经济和社会发展的、先进实用的开发成果的技术总结。

字数不超过8,000字。

短文：创新的学术研究成果或阶段性成果的简要论述。

字数不超过5,000字。

简报：先进、实用的技术开发成果的简要报导。

字数不超过3,000字。

综述：对新兴的、活跃的学术研究领域或技术开发领域的评述。

字数不超过10,000字。

研究热点论文：对目前国内外计算机前沿热点研究领域的介绍文章。

字数不超过8000字。

注意：本刊优先刊登有以下基金项目资助的论文：1.国家基金项目（如国家自然科学基金项目、“八六三”、“九七三”等）。

2. 省部级基金项目。

II.个人调查结论（浏览已出版的文章）1.每篇文章至少有一项国家基金支持，大多有两三项（国家自然科学基金，863,973）；2.大部分文章与算法相关；3.基本每篇都有实验仿真及数据分析，看来比较注重此项；4.中科院下属各研究所文章占据绝大部分（本杂志由中国科学院计算技术研究所与中国计算机学会联合主办）；5.第一作者至少是博士研究生；6.网格方面的文章数较多，但逐年递减；7.Web服务和QoS方面的文章一直很少；III.数据统计1.07年前72.063.04（4.5.04-07年与（2）电子学报（I.官方网站投稿指南1.投稿需另行寄出稿件评审费(中文150元；英文180元）。

基于OPNET的低轨卫星星座通信系统仿真研究

基于OPNET的低轨卫星星座通信系统仿真研究胡宸华;黄圣春;王玲;孟祥龙【摘要】基于OPNET搭建了一个低轨道卫星星座移动通信系统仿真平台,介绍了网络拓扑、节点模型、进程模型和无线链路模型的相关设计过程,并结合STK软件生成的极地圆轨道模型,对自主设计的一套低轨星座移动通信协议进行了验证.仿真结果表明,该平台能够正确模拟LEO星座通信系统中寻呼、建链等通信过程,以及长时延、频繁切换等卫星通信的特性,为低轨星座移动通信协议研究提供了有力支撑,可为卫星通信仿真工作提供借鉴和指导.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)010【总页数】7页(P2382-2388)【关键词】低轨卫星网络;通信协议;OPNET建模;无线链路【作者】胡宸华;黄圣春;王玲;孟祥龙【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙420082;国防科技大学电子科学学院,湖南长沙410073;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙420082;海军潜艇学院,山东青岛266199【正文语种】中文【中图分类】TN927+.230 引言低轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星星座移动通信系统在军用和民用上都具有重大意义，是“一带一路”等国家战略中不可或缺的一环。

相比国外低轨卫星移动通信的高速发展，国内的LEO通信系统建设刚刚起步[1]。

通过软件仿真进行验证测试，对LEO星座移动通信系统建设具有重要的指导意义。

OPNET是一款主流的通信仿真软件，拥有丰富的无线网络和有线网络仿真模型，但在卫星仿真上却缺少相关功能模块[2-3]。

当前，基于OPNET的LEO网络仿真大多基于固定的卫星节点，甚至用有线节点来模拟低轨卫星通信，没有根据LEO卫星高速运动的特点来真实反映卫星通信链路和服务卫星的切换过程[4-5]。

本文旨在对OPNET环境下的LEO通信系统搭建过程进行分析，为低轨卫星移动通信协议设计的仿真验证工作提供支撑。

卫星通信知识点

卫星通信卫星通信：是指利用人造地球卫星作为终极辗转发或发射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。

（特点：它覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信频带宽、容量大、机动灵活，因而在国际和国内通信领域中，成为不可缺少的通信手段）卫星通信系统：由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统、监控管理分系统四大功能部分组成。

（①跟踪遥测及指令系统对卫星进行跟踪测量控制其准确进入静止轨道上的指定位置，并对在轨卫星的轨道位置及姿态进行监视和校正。

②监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的监测和业务开通后的例行监测和控制，以便保证通信卫星的正常运行和工作。

③空间分系统指通信卫星）卫星转发器：装在卫星上的收、发系统称为转发器，作用是接受由各地面站发来的信号，经变换频率和放大后，再发给各收端站。

它主要是由天线、接收设备、发射设备和双工器组成。

（主要的功能收到地面发来的信号（上行信号）后，进行低噪声发大，然后混频，混频后的信号再进行功率放大，然后发射回地面（下行信号）。

上行信号和下行信号的频率是不同的，这是为了避免在卫星天线中产生同频率信号干扰）卫星通信频率选择中考虑的损耗(电波传播的特点)工作频段的选择主要考虑电离层的反射、吸收；对流层的吸收、散射损耗等因数与频率的关系。

常用波段：L波段（1.6/1.5GHz）C波段（6.0/4.0GHz ）Ku波段（14.0/12.0GHz 14.0/11.0GHz）Ka波段30/20GHz）一般工作频率选择在1-10GHz，最理想为4-6GHz。

考虑的传播损耗：1.自由空间的传播损耗。

2.大气损耗（对流层的影响和电离层的影响）3.移动卫星通信电波的衰落现象（多径传播和多径衰落）4.多普勒频移（由于通信双方相对位置在移动时，由多普勒效应引起的附加频移）同步卫星：如果卫星的轨道是圆形且在赤道轨道上，卫星离地面约35860km时，其飞行的方向与地球自转的方向相同，则从地面上任何一点看去，卫星都是相对静止的，这种对地静止的同步卫星简称为静止卫星。

CCSDSSCPS网络层与传输层协议分析与仿真验证_刘俊

2009年12月第　6　期中国空间科学技术C HINESE SPACE SCIENCE AND T ECH NOLOGYCCSDS SCPS网络层与传输层协议分析与仿真验证刘俊王九龙石军(中国空间技术研究院,北京100094)摘要　空间数据系统咨询委员会(CCSDS)针对空间通信的特点制定了空间通信协议标准SCPS(Space Comm unications Pro to cal Specification)。

文章从CCSDS标准在中国空间技术的实际应用出发,对CCSDS SCPS协议中网络层协议(N P)和传输层协议(TP)进行研究,分析其特点和适用性,并与TCP/IP协议进行对比,最后设计演示验证系统对所提方案进行验证并得出结论:在空间通信环境下,采用SCPS协议后的性能优于采用TCP/IP协议。

关键词　空间通信　协议标准　网络层　传输层　仿真1引言计算机和网络技术的飞速发展以及因特网在地面的成功应用,为在空间采用网络技术奠定了技术基础。

如果能够建立一个空间数据系统,将空间资源和地面测控手段有机地结合起来,形成空间综合信息网,则可将各类空间数据的获取、传输、处理、分发和应用有机融合起来,实现对航天器的实时无缝测控,尤其是能够实时获得航天器发生故障时的真实数据,大大增加挽救机会[1]。

作为地面网络应用的代表,Internet无疑是一个已经大规模应用,可以提供良好的可升级、稳健、有效,并且自适应网络结构的最成功的例子。

在空间网络中利用Internet协议特别具有吸引力,但是已经可以得出结论:虽然Internet协议(如TCP/IP、UDP、FTP)作为地面应用范围最广泛的网络协议能提供空间通信的许多功能,尤其是端到端的能力、高层协议功能等,但Internet协议是为陆基网络开发的,而地面网络的环境条件与航天器在空间通信时遇到的情况大不相同。

空间网络环境不同于地面的几个主要特点:空间通信传输时延大和时延变化大、信号电平弱、信道噪声大、多普勒频移大、空-地通信频繁中断等,因此空间通信网络不能完全照搬Interne t协议[2]。

低轨大型遥感星座发展现状及其关键技术

第44卷第1期航天返回与遥感2023年2月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING93低轨大型遥感星座发展现状及其关键技术柯知非黄石生李玉良乔凯滕飞阮航王晓婷魏楚奇马星亮（北京跟踪与通信技术研究所，北京100094）摘要近年来，低轨大型遥感星座计划发展迅速，高频次、低成本、弹性高的大型低轨遥感星座系统成为了各国争相发展的技术。

文章概述了Flock、Capella、BlackSky Global、Lemur-2、NewSat等低轨大型遥感星座的发展现状，以及中国大型遥感星座的基本情况；在此基础上，分别从遥感星座涉及的通信网络、自主协同、星座部署、星座管控、信息处理等5个方面，就低轨大型遥感星座涉及到的多载荷任务协同、星上自主任务规划、快速响应调度、星箭一体化设计、卫星星座构型设计、星座智能管控、遥感图像数据融合、星座数据处理等关键技术进行了总结分析，并对未来的发展趋势进行了阐述。

关键词低轨星座遥感卫星星间通信卫星任务规划星座部署卫星信息处理中图分类号: P151文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)01-0093-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.01.010Research on the Development Status and Key Technologies of LargeLEO Remote Sensing ConstellationsKE Zhifei HUANG Shisheng LI Yuliang QIAO Kai TENG Fei RUAN Hang WANG XiaotingWEI Chuqi MA Xingliang（Beijing Tracking and Communication technology Institute, Beijing 100094, China）Abstract In recent years, the large LEO remote sensing constellation project has developed rapidly. With high frequency, low cost and high flexibility, the large LEO remote sensing constellation system has become a technology that countries are competing to develop. Firstly, the development status of LEO large remote sensing constellations such as Flock, Capella, Blacksky Global, Lemur-2, Newsat and the basic overview of China's large remote sensing constellations are summarized. On this basis, from the five aspects of communication network, remote sensing monitoring, constellation deployment in management and control, and information processing involved in the remote sensing constellation, the technologies involved in the LEO large-scale remote sensing constellation, such as multi payload task coordination, on-board autonomous task planning, rapid response scheduling, satellite rocket integration design, satellite constellation configuration design, constellation intelligent management and control, remote sensing image data fusion, constellation data processing, are summarized and studied, and its research direction is described.Keywords LEO constellation; remote sensing satellite; intersatellite communication; satellite scheduling; constellation deployment; information processing on satellite收稿日期：2022-08-24基金项目：高分辨率对地观测系统重大专项（GFZX040412）引用格式：柯知非, 黄石生, 李玉良, 等. 低轨大型遥感星座发展现状及其关键技术[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(1): 93-101.KE Zhifei, HUANG Shisheng, LI Yuliang, et al. Research on the Development Status and Key Technologies of Large94航天返回与遥感2023年第44卷0 引言当前遥感技术为国土、应急、减灾、环保、水利、农业、气象等多个领域提供了重要应用，世界各国各行业对航天遥感应用的需求日益增加，推动了商业遥感卫星应用的不断发展。

混合无线网络容量及延迟性能的研究

维普资讯
计算机科学２０Ｖｏ．３ｏ４０６１３．Ｎ
混合无线网络容量及延迟性能的研究
戴沁芸胡修林张蕴玉
（华中科技大学电子与信息工程系武汉４０７）３０４
摘要混合无线网络是在Ａｏ网络中添加基站的新型网络模型，ｄｈｃ其容量是评估网络性能的重要参数。本文研究
（ｅａｔｎｆｌｃｒｎｃｎｎｏｍａｉｎＤｐｒｍｅｔｅｔｏｉａｄＩｆｒｔ，ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅ＆ＴｅｈｏｏｙＷｕａ３０４ｏＥｓｏａｈｎｉｅｓｙｏｃｃｔｅｃｎｌｇ，ｈｎ４０７）
ＡｂｔａｔＨｙｒｒｌｓｅｗｏｋｉｏｅｅｗｏｋｍｏｅ。ｗｈｒｐｒｅｎｔｒｆｂｓｔｔｎｌｃｄｗｉｉｓｒｃｂｉｗｉｅｓｎｔｒａｎｖｌｔｒｄｌｄｅＳｎｅｅａｓａｓｅｗｏｋｏａｅｓａｉｓｉｐａｅｔｎｏＳｈａｏｅｗｏｋＣａａｉｎｈｙｒｒｌｓｅｗｏｋｉａｐｒａｔｐｒｍｅｅｏｅａｕｔｈｅｗｏｋｐｒｏｌｎＡｄｈｅｎｔｒ．ｐｃｔｏｂｉｗｉｅｓｎｔｒＳｎｉｏｔｎａａｔｒｔｖｌａｅｔｅｎｔｒｅｆｒｌｙｄｅｍＴａｃＩｈｓｐｐｒｎｅｎｔｉａｅ，ｗｅｓｕｙａｏｔｔｅｃｐｃｔｆｈｂｉｒｌｓｅｗｏｋ．Ｗｅｅｔｂｉｈａｈｙｒｄｗｉｅｅｓｎｔｒｔｄｂｕｈａａｉｏｙｒｄｗｉｅｅｓｎｔｒｓｙｓａｌｂｉｒｌｓｅｗｏｋｓｍｏｅａｄｐｏｓｈｅｒｕｉｇｐｌｙｂｓｄｏｌｈｅａｄｌｎｒｐｅｔｅｎｗｏｔｉａｅｒｔｅｄｌｙ，ｗｈｃｓｕｅｈ￣ｌｔｒｎｍｉｓｏｏｓｍｅｅｔｎｏｎｏｃｉｈａｓｒｓｔｅｒｉｔａｓｓｉｎｔｏｘｅＬｍｅＢｕｄ１ｙｏｒｍｏｅ．ｗｅｄｒｖｈｎｌｔａｘｒｓｉｎｆｍａｈｍａｉａｘｅｔｄｖｌｅｏｈａａｉｙｒｒｌｓｅｉｅｔｅａａｙｉｌｅｐｅｓｏｓｏｔｅｔｌｅｐｃｅａｕｎｔｅｃｐｃｔｉａｈｂｉｗｉｅｅｓｃｅｙｎｄｎｔｒｃｏｄｎｏｔｅｇａｈｃｏｕｉｇ，ｗｈｃｓｔｅｍａｎｃｎｒｕｉｎｏｈｓｐｐｒｔａａｈｉｅｔｖｉｎｆｅｗｏｋａｃｒｉｇｔｈｒｐｉｓｃｍｐｔｎｉｈｉｈｉｏｔｉｔｆｔｉａｅｈｔｈｓｔｅｄｒｃｉｅｓｇｉ— ｂｏｉｃｎｅｔｅｉｎａｄａａｙｅｈｂｉｒｌｓｅｗｏｋｎｔｅｆｔｒ．ａｃＯｄｓｇｎｎｌｚｙｒｄｗｉｅｅｓｎｔｒｓｉｈｕｕｅＫｅｗｏｄＨｙｒｄｗｉｅｅｓｎｔｒ。Ａｄｈｃｎｔｒ，Ｎｅｗｏｋｃｐｃｔ，Ｄｅａ，ＭｏｉｔｄＩｙｒｓｂｉｒｌｓｅｗｏｋｏｅｗｏｋｔｒａａｉｙｌｙｂｌｙｍｏｅｉ

【国家自然科学基金】_移动卫星网络_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
2011年科研热词非线性集合预报隐私保护随机采样遗传算法路由算法群集网络编码移动接入网关移动对象神经网络片上存储核心工作集机会网络无缝切换嵌入式处理器容错容迟网络容断网络定位技术多智能体系统基于位置的服务可靠性双向中继去噪转发卫星网络卫星云图切换延时分散式便签存储器低密度奇偶校验码代理移动ipv6 丢包率不同时延一致性条件推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
科研热词隧道网络移动卫星移动通信重路由认证密钥交换协议航空节点移动性管理移动卫星通信系统移动卫星网络移动卫星ip网络移动ip 杭州湾服务质量悬浮物浓度反射光谱卫星切换前向保密性信关站管理人工神经网络 uc安全模型 ip地址映射更新
科研热词路由算法软切换路由优化网络移动移动性管理移动agent 服务质量无线传感网络改进策略抗毁路由应急通信网络导航星座卫星通信网络卫星通信卫星网卫星星座切换分群管理全球覆盖信令代价低轨道传输控制协议 wimax技术 ad hoc网络
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1词移动ad hoc网络重路由连续旋转技术车载自组网路由算法路由协议资源借用节点运动模型网络移动网络仿真移动卫星通信海上移动通信机会网络星间链路无线网络效用模型接入控制技术前沿探测对等网络(p2p) 宽带全球局域网(bgan) 容迟网络容断网络叠层贴片天线卫星网络卫星网卫星移动通信卫星切换单馈电圆极化动态位置区分组寻呼信息可视化体系结构专利计量三维过渡段 walker星座 vanet仿真 tcp/ip ns2 leo卫星网络

基于SDN架构的NFV技术在低轨卫星网络中的应用

中国空间科学技术J u n ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o ３㊀８９Ｇ９６C h i n e s eS p a c eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI S S N １０００Ｇ７５８X ㊀C N １１Ｇ１８５９/V h t t p :ʊz g k jc a s t c n D O I :１０１６７０８/jc n k i １０００Ｇ７５８X ２０２１００４２基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用侯筠仪１,赵黎晔２,∗,申景诗１,冯飞２,王韶波２１山东航天电子技术研究所,烟台２６４６７０２航天东方红卫星有限公司,北京１０００９４摘㊀要:针对当前卫星网络通信业务需求复杂㊁星上设备对多业务兼容性差的问题,提出了一种面向低轨卫星网络的软件定义网络(S D N )架构.该架构设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,具有高度灵活和可编程的特性.通过网络功能虚拟化(N F V )技术实现了数据平面虚拟化和集群化控制器的功能分割,给出了架构实现的关键技术方案,使其能够实现数据传递的高效动态分配.最后仿真验证了在快速路由重构方面,该S D N 卫星网络架构相较于传统卫星网络,在反向缝场景下全网平均网络查询时延更为稳定,且平均时延缩短了８２４％,进一步验证了其控制器数量选择的科学性,体现了该S D N 卫星网络架构的先进性.关键词:低轨卫星网络;卫星通信;软件定义网络;网络功能虚拟化;控制器集群中图分类号:V １９㊀㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:２０２０Ｇ０９Ｇ０５;修回日期:２０２０Ｇ１１Ｇ２７;录用日期:２０２０Ｇ１２Ｇ１４;网络出版时间:２０２０Ｇ１２Ｇ２１㊀１０:３９基金项目:高分辨率对地观测系统重大项目基金(G F Z X ０４０６１２０２０３)∗通信作者．E Ｇm a i l :m i e t y＠s o h u ．c o m 引用格式:侯筠仪,赵黎晔,申景诗,等．基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用[J ]．中国空间科学技术,２０２１,４１(３):８９Ｇ９６．HO UJY ,Z H A OLY ,S H E NJS ,e ta l ．T h ea p pl i c a t i o no fN F V b a s e do nS D Na r c h i t e c t u r e i nL E Os a t e l l i t en e t w o r k [J ]．C h i n e s eS p a c eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０２１,４１(３):８９Ｇ９６(i nC h i n e s e )．T h e a p pl i c a t i o no fN F Vb a s e d o nS D Na r c h i t e c t u r e i nL E O s a t e l l i t e n e t w o r kH O UJ u n y i １,Z H A OL i y e ２,∗,S H E NJ i n gs h i １,F E N GF e i ２,W A N GS h a o b o ２１ S h a n d o n g I n s t i t u t e o f S p a c eE l e c t r o n i cT e c h n o l o g y ,Y a n t a i ２６４６７０,C h i n a ２ D F H S a t e l l i t eC o ．,L t d ．,B e i j i n g １０００９４,C h i n a A b s t r a c t :I nt h ec o n t e x to fs a t e l l i t en e t w o r kc o mm u n i c a t i o ns e r v i c e s w i t hc o m p l e xr e q u i r e m e n t sa n d p o o rs e r v i c e c o m p a t i b i l i t y o fo n Ｇb o a r de q u i p m e n t ,as o f t w a r e Ｇd e f i n e dn e t w o r k (S D N )a r c h i t e c t u r e f o r l o w Ｇo r b i t s a t e l l i t en e t w o r k w a s p r o p o s e d ．A v i r t u a l i z e dd a t a p l a n eb a s e do ni n t e r Ｇs a t e l l i t el i n k sa n dad i s t r i b u t e dc o n t r o l p l a n e w i t h m u l t i pl e c o n t r o l l e r sw e r ed e s i g n e di nt h i sa r c h i t e c t u r e ,w h i c h w a sh i g h l y f l e x i b l ea n d p r o g r a mm a b l e ．T h r o u ght h en e t w o r k f u n c t i o nv i r t u a l i z a t i o n (N F V )t e c h n o l o g y ,t h ed a t a p l a n ev i r t u a l i z a t i o na n dt h ef u n c t i o n a ld i v i s i o no ft h ec l u s t e r e d c o n t r o l l e rw e r e r e a l i z e d ,a n d t h ek e y t e c h n i c a l s o l u t i o n s f o r t h e r e a l i z a t i o no f t h e a r c h i t e c t u r ew e r e g i v e n t oe n a b l e t h e e f f i c i e n ta n d d yn a m i c a l l o c a t i o n o f d a t a t r a n s m i s s i o n ．T h e s i m u l a t i o n v e r i f i e s t h a tt h e S D N s a t e l l i t e n e t w o r k a r c h i t e c t u r e i sm o r es t a b l et h a nt h et r a d i t i o n a l s a t e l l i t en e t w o r ki nt h er e v e r s es e a m s c e n a r i oi nt e r m so f f a s tr o u t er e c o n f i g u r a t i o n ．I n t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s ,t h ea v e r a g e r e c o n s t r u c t i o nd e l a y i ss h o r t e n e db y ８２．４％,a n dt h es c i e n t i f i c c h o i c eo f t h en u m b e r o f c o n t r o l l e r s i sv e r i f i e d ．T h e s i m u l a t i o nr e s u l t s r e f l e c t t h e a d v a n c e dn a t u r eo f t h eS D Ns a t e l l i t e n e t w o r ka r c h i t e c t u r e ．K e yw o r d s :L E O ;s a t e l l i t e c o mm u n i c a t i o n ;S D N ;N F V ;c o n t r o l l e r i n t e g r a t i o n９０㊀中国空间科学技术J u n ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o ３在５G生态系统的大背景下,地面用户数量和服务类型呈现爆发增长的趋势,星地网络的集成一体化被视为增强网络功能㊁完善网络部署的一种解决方案.目前,全球已有超过２０个卫星通信系统在轨运行,以新一代的O n e w e b系统㊁S p a c e X系统等为代表的巨型星座网络[１]作为通信网络广域建设的一种补充,有效克服了地面网络基站的布设限制,旨在缓解全球剩余２/３人口的宽带上网问题.在卫星网络领域,传统卫星通常将控制和数据转发功能集中于同一网络设备,卫星节点在进行数据传递前需先完成链路维持㊁状态监控㊁路由计算等多种网络控制功能,占用了大量星上载荷资源.面对未来网络不断增长的用户需求和异构化的应用程序,学术界提出了引入软件定义网络的概念进行卫星网络应用方案的研究.软件定义网络(s o f t w a r e d e f i n e d n e t w o r k, S D N)是网络虚拟化的一种实现方式,其核心是分离网络设备的数据平面与控制平面以实现网络流量的灵活控制.F e r rús等[２]在５G背景下在卫星地面段中引入S D N/N F V技术,实现星地间网络资源管理能力和业务敏捷性的提升. T a n g等[３]将路由计算和网络配置任务放在地面站,设计了一种基于O p e n F l o w的软件定义卫星网络架构.X u等[４]设计了S o f t S p a c e架构并讨论了S D N的故障发现机制和移动性管理能力. K a k等[５]研究了低小卫星在S D N网络体系下配置不同载波频率和轨道参数对时延和吞吐量的影响.X u等[６]设计了一种３层分层控制器架构,并进一步提出了一种从控制器选择策略以促进成本降低和稳定性增强.传统S D N方案的共同点是利用全局统一的S D N控制平面实现路由计算,控制策略需要在全网进行刷新.然而卫星自身拓扑动态异构的特征会导致控制器的计算及同步负担很大.可见,低轨卫星空间段的软件定义网络架构设计依然有较大的研究潜力和应用价值.针对上述问题,本文主要关注将S D N设计思想在卫星网络架构中进行扩展,简化卫星节点的工作负担㊁实现大量流量的高效传输,并融合网络功能虚拟化(N F V)技术以使该架构能够面对未来空间信息网络发展中可能遇到的挑战性问题.本文首先从低轨星座设计入手,从物理层面进行优化,使其通信水平的性价比最大化.基于该低轨卫星星座,进一步提出了软件定义卫星网络架构设计方案,设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,并给出了架构实现的关键技术方案,使其能够实现数据传递的高效动态分配.１㊀低轨卫星星座设计低轨星座设计是构建卫星通信系统的基础,星座构型的合理优化有助于低轨星座功能的最大化实现.卫星星座设计优化过程首先应根据目标场景选取基础星座构型.本文的设计背景为设计一种有效补充地面网络局限性㊁实现广域补充覆盖且能够搭建S D N架构的卫星星座.极轨道星座属于对称星座,轨道面分布均匀,每个轨道面上卫星数目相同,轨道面经过两极且与赤道面垂直,能够实现对全球的覆盖.极轨道星座中的卫星在运动过程中保持相对静止,可以通过固定的星间链路实现卫星间的切换与通信,且星间链路建设简单,易于维护,能够为S D N架构提供合理的物理基础.因而,本文采用极轨道作为星座基础构型.铱星系统是一种典型的极轨道通信卫星星座.但考虑未来通信系统所面临的高速率传输下,文献[７]基于轨道高度与边缘通信仰角的约束关系指出,低通信仰角的铱星系统无法满足宽带L E O星座卫星通信系统要求,需要通过提高轨道高度来解决这一问题.然而,在地面用户边缘通信相同的情况下,卫星的轨道高度越高则会导致单星所需要的点波束数量越多.考虑到软件定义卫星星座未来发展定位于卫星通信㊁导航㊁遥感等多方面星上功能的实现,本文参考由法国国家空间研究院和美国宇航局合作的第一个全球定位和数据采集系统A r g o s系统的星座设计理念,将星座轨道高度提升至８５０k m,以贴合多功能的星上实现需求.卫星通信仰角的设计需保证星座实现对全球的覆盖,但单颗卫星不应覆盖面积过大而造成功率指标的浪费,故本星座单颗卫星的边缘通信仰角设计为３０ʎ.根据全球覆盖星座原理[８],在已知轨道高度和边远通侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用９１㊀信仰角的前提下能够计算出最优的卫星总数㊁轨道面数及每个轨道上的卫星数量,最终构建卫星星座.该星座共有９个轨道平面,每个轨道面上分布１１颗低轨卫星,轨道高度８５０k m ,轨道倾角为８６４ʎ.通过S T K 软件对星座的对地覆盖性能进行仿真,结果证明该星座对地覆盖率在全时段达到１００％,满足任务所需的通信要求.极轨道卫星星座网络的联通依赖于星间链路的构建.参考铱星星间链路的设计模式,该星座中的每一颗卫星都与其同一轨道的相邻卫星建立２条星间链路,并与相邻轨道上实时临近的卫星建立２条星间链路.第１轨道和第９轨道之间的反向旋转关系是一种例外情况,这两条轨道间的卫星不存在相邻轨道的星间链路.拓扑结构如图１所示.图１㊀数据平面拓扑结构示意F i g １㊀S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no f d a t a p l a n e t o p o l o g y卫星通信网络地面段网络拓扑采用多点落地的设计思想.仅依靠单一地面站接收全网卫星的下传数据这一模式在面对海量数据时易发生网络拥塞,而将多地面站引入卫星网络的路由规划能够充分利用地面网路资源.地面设备具有可维护㊁鲁棒性高的特点,通过光纤传输数据更为高效,分担了卫星网络的传输压力,体现了卫星网络与地面网络的互补性,实现了星地传输负载均衡.如图２所示,本文选取三亚㊁佳木斯㊁喀什３处地面站为示例,图中标注了３处地面站的地理位置及当前时刻向对应地面站下传数据的卫星(圆标注).图２给出了一条路由示例:当前时刻喀什地面站上空西侧的卫星(三角标注)作为源点进行数据传输,数据流在喀什地面站上空完成数据下传,经地面光纤网络传递至目的地三亚地面站.这样的传输路径有效减少了数据流在星间的传递跳数,降低了传输延迟与传输损耗.此外,多点落地结构能够有效解决极轨道星座反向缝两侧卫星无法建立星间链路导致路径规划复杂的问题.图２中佳木斯地面站上空,存在两个间隔反向缝的数据下传卫星(矩形标注).虽然两颗卫星间无法完成东西向数据传输,但是能够通过将数据下传至佳木斯地面站,最终借由地面网络完成服务,避免了星上传输路径过长的问题.图２㊀多点落地结构示例F i g ２㊀ M u l t i p o i n t l a n d i n g s t r u c t u r e e x a m pl e ２㊀基于低轨星座的软件定义网络架构设计与实现S D N 的核心在于控制平面和数据平面的分离,其基本架构如图３所示.图３㊀S D N 基本架构F i g３㊀S D Na r c h i t e c t u r e９２㊀中国空间科学技术J u n ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o ３２１㊀数据平面在低轨卫星网络中,卫星作为S D N交换机的载体可被视为数据平面的节点.低轨星座中所有卫星以节点形式构成完整的数据平面,依靠星间链路实现数据流的交换传输.数据平面的主要功能是通过一系列的链路操作对到来的数据分组进行处理,这些操作通常包括数据分组的收集和完整性检查.卫星网络这一场景的特点是底层物理资源有限,发射入轨后很难对交换机进行硬件设备的二次更新或功能变更维护,因而缺乏应对多种服务需求的灵活性.本文提出引入N F V技术,在数据平面上搭建虚拟的环境抽象层 ,用以解决数据平面的灵活性问题,并进一步阐明虚拟化转发功能的实现方式.环境抽象层将设备的物理功能分割为更轻量级的网络虚拟功能,通过映射机制将用户需求的虚拟资源与物理资源相对应,能够有效地节省底层的物理资源,实现卫星平台的长期可用性.如图４所示,I n t e l公司开发的一种数据平面开发套件(d a t a p l a n ed e v e l o p m e n tk i t,D P D K)能够很好地实现网络功能的虚拟化.该套件提供了数据平面库和轮询模式的L i n u x用户空间网卡驱动,通过间接的A P I提供队列管理㊁缓存管理和流量分组功能,使得上层应用和控制平面可以直接调用这些环境抽象层的功能来完成相关计算和转发.通过虚拟化交换机(即环境抽象层),端口在传递流表时不再需要硬件设计提前预留专用的缓存队列存储空间,其缓存空间由C P U管理的内存动态化临时分配.在数据转发图４㊀数据平面I/O结构F i g ４㊀D a t a p l a n e I/Oa r c h i t e c t u r e 过程中,仅通过表头的地址匹配字段送入C P U 进行地址匹配,待完成匹配后才会在需要转发时将完整数据包输出网络端口.卫星网络数据平面的虚拟化计算类功能的实现方式与普通星载计算机运行应用程序的方式完全相同,而虚拟化的转发类功能则有比较大的变化.在S D N网络设备中,网络层功能虚拟化的本质是通过流表抽象数据平面,通过流表可以精确地匹配和识别业务类型,完成对流的操作.数据转发形成的流表由多个基础流表构成,基础流表包含了地址匹配字段㊁计数字段㊁操作字段３项功能,如图５所示.考虑到卫星网络是一种无线网络,其转发和资源分配均基于终端,传统的S D N可能造成１个卫星终端的不同流会使用相同的信道和窗口.本方案在传统S D N协议基础上扩展性地引入I E E E８０２１１e协议,该协议通过对流量的窗口和帧间间隔区别对待,能够赋予流不同的优先级.图５㊀S D N流表项F i g ５㊀S D Nf l o wt a b l e随着星载载荷处理能力的提高,在支持基础数据包的转发之外,数据平面还需支持流量优先级的分类功能,以便针对不同类型数据实现S L A(服务级别协议).通过采用D P I(深度包检测)[９],应用能够确定转发决策的优先级,进而满足Q o S(服务质量)要求.数据平面的虚拟化处理缓解了C P U的压力,使得这些服务有了实现的可能.２２㊀控制平面卫星网络的控制功能由S D N控制器实现,侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用９３㊀其任务是更新数据平面设备(即星上S D N 交换机)的转发规则.目前,大量的研究成果集中于将控制器放置于地面站或静止轨道卫星上,且数量较少.然而,随着网络流量需求的提升和数据平面的扩大,控制器数量不足将难以满足星地无线网络高动态㊁大跨度的路径配置计算需求,进而使得配置转发规则所需的流建立时间增长,用于改善网络延迟的相关规则下发失效,因而需要增加控制器布设数量来减少流建立时间[１０].此外,控制器放置于地面站或静止轨道卫星上意味着控制平面与数据平面之前存在巨大的数据传输损耗,并需要建立更为庞大的拓扑分析库来处理网络拓扑的动态化问题[１１].基于上述背景问题,本文提出将多控制器直接部署于低轨卫星上构成分布式控制平面.这样的控制器部署方式,一方面保证了控制器数量能够满足功能实现的需求,另一方面控制平面与数据平面的拓扑一致化减少了控制平面的数据处理压力.根据改进的N S G A ＧⅡ的多控制器初始化部署算法[１２]可知,控制器与卫星节点数量比例为０３~０４时,网络端到端时延将至最低.因此本文的控制器静态放置方案将控制器数量选取为３６,每条轨道可有４个控制器,分别位于该轨道的１号㊁４号㊁７号㊁１０号卫星.如图６所示,被放置S D N 控制器的卫星同时具备数据交换和网络控制的功能,控制器与控制器之间由东西向接口相互连通,形成一个物理上分散㊁逻辑上集中的控制平面.每个控制域内约有２~３颗卫星.这样的部署方式不仅减少了星地间的数据传输损耗,还降低了控制器与交换机之间的数据传播时延.此外,集群式控制器通过虚拟化设计能进一步实现多功能平台的分割,提升卫星平台图６㊀控制平面组网示例F i g ６㊀C o n t r o l p l a n en e t w o r k i n g对载荷的支撑能力,更好地把握全网资源视图,改善通信资源的交付质量.多控制器的部署意味着同时还需解决控制器动态放置问题[１３].控制器动态放置问题即控制域界定问题,该问题可被公式化为I L P 算法,其优化目标是使得配置转发规则所需的平均流建立时间最小化,并通过G u r o b i 优化器进行求解.与控制器放置问题相关的约束表述如下.约束１:用于确保要放置在网络中的控制器总数为K .ðc ɪCyc＝K(１)式中:C 为控制器集合(该集合中元素c 为控制器集合中各控制器的编号);K 为控制器放置数量;y c 为一个二进制变量,指示是否将控制器放置在c ɪC 上,yc 为１表示控制器在控制器集合C 中,yc 为０表示控制器不在控制器集合C 中.约束２:用于确保只有c 号控制器处于活动状态时,s 号卫星才会被c 号控制器控制.x s ,c ɤy c ,∀s ɪS ,∀c ɪC (２)式中:S 为卫星集合(该集合中元素s 为卫星集合中各卫星的编号);x s ,c 为一个二进制变量,指示是否将卫星节点s 分配给c ɪC 上,x s ,c 为１表示将卫星节点s 分配给c ɪC ,x s ,c 为０表示不将节点s 分配给c ɪC .约束３:用于确保每个卫星s 被有且只有一个控制器c 控制.ðc ɪCxs ,c＝１,∀s ɪS (３)约束４:如果两个卫星属于不同的控制器集群,则需要给他们分配给不同的控制器.约束４给出一种辅助的二进制变量z c ,s ,k 用于量化这种情况,将卫星划分为不同的控制域.z c ,s ,k ＝x s ,c x k ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC (４)约束５:为使该约束能被线性优化器运算解决,由约束５的３个公式进行替代.z c ,s ,k ɤx s ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC z c ,s ,k ɤx k ,c ,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC z c ,s ,k ＝x s ,c ＋x k ,c －１,∀s ɪS ,∀k ɪS ,∀c ɪC üþýïïïï(５)本文所设计的由多控制器共同构成的控制９４㊀中国空间科学技术J u n ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o ３平面经东西向接口相互连通形成,物理上分离但逻辑上集中.在此基础上,结合N F V 技术进一步提出了对控制平面的软件层面功能切割.经虚拟化处理,控制平面基于卫星通信需求设计为３个平台和２个数据库:请求指令平台㊁负载均衡平台㊁控制器系统平台㊁全网视图库㊁路由算法库.其中,全网视图库包含了拓扑分析库㊁链路分析库㊁网络状态库.为适应卫星拓扑的动态性,引入拓扑快照的方法,每分钟检查一次网络状态变化并形成快照集,每小时计算一次由于卫星移动而产生的所有网络拓扑.通过南向接口,控制平面必须处理３类流量控制信息:流量配置信息㊁流量重新配置信息和迁移信息.如图７所示,数据平面收到新业务请求后向控制平面发送流量配置信息,控制平面的请求指令平台接收该信息,并将任务分发至相关的全部控制器.流量配置信息仅提供源地址及目的地址信息,不包含业务的转发相关内容.当网络中某卫星节点或多卫星节点因数据传输任图７㊀控制平面实现流程F i g ７㊀C o n t r o l p l a n e i m pl e m e n t a t i o n p r o c e s s 务过量而出现拥塞状态时,发生拥塞的卫星节点向控制平面发送流量重新配置信息,请求指令平台收到此类信息后将其转发至负载均衡平台,触发卫星路由重构.该过程中,控制平面将更新全网视图库,负载均衡算法库调用更新后的链路状态和数据平面上传的数据传输任务需求重新计算路由,新的路由规则由控制器下发至数据平面.此外,每一次流量传输过程完成后,起点交换机和目的交换机分别向所属控制器发送第一流量配置信息时间和传输结束时间,由起止时间的差值除以路由传输跳数计算出平均流建立时间.若平均流建立时间超过系统规定阈值,同样视为发生网络拥塞,由目的交换器向控制平面发出流量重新配置信息,降低该路由途径的分配权重.考虑到控制器系统平台内包含数量较多的控制器,本文采用Z o o k e e pe r 系统框架[１４]实现该平台内部的管理.每台搭载控制器的卫星对应于不同的控制域(多颗交换机卫星),同时在多颗控制器的卫星中选举出一个L e a d e r (图中为控制器１,实际通过选举规则设定为地面站过顶卫星所搭载的控制器,以实现更好的星地交互),负责与收集全网的信息并发送给全网视图库进行更新,确保流量传输资源不被复用.其余搭载控制器的卫星作为M e m b e r 负责控制其所属控制域内卫星上的交换机进行数据传递,并通过迁移信息将各控制域内的网络状态信息发送给L e a d e r.由于卫星拓扑的动态性,各控制器卫星所属控制域内所需控制的卫星节点动态变化,需采用一种基于度的均衡控制节点部署算法[１５]实现对控制卫星控制域的自适应动态划分.该算法调用全网视图库,生成星座交换机节点链表并设置链表的遍历方向参数,最终获得每个控制器对应控制域的卫星交换机节点集合.卫星控制器系统平台上的控制器通过调用全网视图库和路由算法库进行路由规划,并负责向其控制域内的交换机下发路由表.２３㊀初步验证该验证基于本文第２节设计的低轨星座,对所设计的多控制器架构与传统地面站控制架构,在反向缝区域发生路由重构情况的路由重构查侯筠仪,等:基于S D N 架构的N F V 技术在低轨卫星网络中的应用９５㊀询时延进行仿真验证对比.本文随机选取某时刻卫星拓扑快照对卫星节点查询时延进行计算.假设反向缝位于北京地面站上空,因而地面站选取为北京地面站.在该时刻下,传统地面站控制架构所对应的地面站过顶卫星为第９轨道３号卫星(卫星编号９１,卫星Ｇ地面站跳数记为０).通过S T K 软件仿真可以获得该时刻下卫星网络中各节点位置及其间距,并假设每颗卫星节点数据转发处理时间为１m s .而本文所设计的多控制器架构在该场景下,每颗卫星发送路由重构查询请求仅需１跳或０跳即可将请求发送至控制器.假设数据传输速度为光速,计算得到各节点重构路由所需的查询时延,并以卫星Ｇ过顶卫星间隔跳数作为分组依据计算均值进行对比.如图８所示,传统意义上地面控制器的部署架构受反向缝影响大,间隔跳数越大的卫星所需的路由重构查询时延越大,而低轨部署多控制器的S D N 架构则具有较低且稳定的路由重构查询时延.在传统地面站控制架构,该时刻全网卫星节点通过地面站控制器实现路由重构的查询时延均值为８２９７m s .而在本文设计的低轨道多控制器部署架构下,路由重构的单跳查询时延稳定在１４５８m s .该仿真结果说明该架构可以较好实现路由的动态调整,快速实现路由收敛重构.图８㊀各节点不同架构下所需路由重构查询时延F i g ８㊀R o u t i n g r e c o n f i g u r a t i o n q u e r y d e l a y fo r d i f f e r e n t a r c h i t e c u t r e s本文进一步对控制器数量对网络端到端时延的影响做出仿真.网络端到端时延为星上交换机Ｇ控制器平均时延及控制器Ｇ控制器平均时延的总和.交换机Ｇ控制器平均时延为所有交换机与其控制器间最短星间链路数据传输时延的平均值.控制器Ｇ控制器平均时延为所有控制器与控制器之间最短控制链路传输时延的平均值.最短路径通过S T K 软件仿真可以得到.如图９所示,可以看出随着控制器数量的增加,网络端到端时延不断降低,在控制器数量为４时达到最低值,继续部署控制器会导致时延呈现上升趋势.这主要是因为当控制器数量较少时,星上交换机与控制器之间所需的最短传输路径较长,导致路由重构请求发送时延较长.随着控制器数量的增加,星上交换机与控制器间所需最短路径减少,网络端到端时延不断下降直至达到最佳的控制器部署比例.随着控制器数量的继续增加,网络端到端时延出现上升趋势的原因是控制器部署数量冗余,此时交换机Ｇ控制器间已达到最短路径,过多的控制器反而增加了网络负担,网络端到端时延主要由控制器间控制链路的传输时延组成.图９㊀控制器数量对网络端到端时延的影响F i g ９㊀I n f l u e n c e o f c o n t r o l l e r n u m b e r o n e n d Ｇt o Ｇe n dd e l a y３㊀结束语从体系结构的角度出发,可以预见S D N 作为一种解决方案能够为未来卫星网络带来可编程的灵活性和控制部署的自适应功能.本文提出了一种基于低轨卫星网络的S D N 架构设计.在低轨卫星网络合理优化设计的背景下,该架构充分结合N F V 技术,实现了在控制平面与数据平面相分离的基础上对各平面功能的二次切分.数据平面基于N F V 技术构建环境抽象层,将计算和转发功能虚拟化,实现了缓存的实时分配,有效提高数据传输效率.控制平面由多控制器共同构成集群,物理上分离但逻辑上集中,经虚拟化处理设计为３个平台和两个数据库用以高效生成流量配置规则并下发,同时进一步实现了控制器系统平台内的自适应动态重构.该S D N 架构设计对未来软件定义卫星网络架构建设具有重要的参考意义.在后续研究中,作者团队将。

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ＡｂｔａｔｈａｄｆＥａｅｌｅｎｔｏｋｋｓＴｒｔｃｌｅｒｎｍｉｐｃｅｌｄｙｎｓｒｃ：ＴｅｈｎｏｉＬＯｓｔｌｔｅｗｒｓｍａｅＣＰｐｏｏｏｔｓｔａｋｔｉｌ，ａｄｎｉｒａｂｎ
作者简介：王平（９７一）男，１７，吉林人，博士生，主要研究方向：低轨卫星网络通信， — ａｌｌｓｐｍｉｃｎ；Ｅｍｉｅｓ＠ｇａ．ｏ通：ｂｗｌ讯作者：顾学迈（９７一）男，授，１５，教博士生导师，主要研究方向：数据通信系统、讯网络多址技术、通卫星通信系统仿真设计等，－ａ：ｇｘｅａ＠ｈｐ．ｉｅｕｃ。Ｅｍｉｕｕｍｉｏｅｈｔｄ．ｎｌ．
维普资讯
第３卷第１ｌ期
２００７年２月
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南京理
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学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
报
Ｖｏ＿Ｎｏ．ｌ３ｌ１
ｎ／ｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｏｌＪｕｒｎａｏｆＮｉｌＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｄＴ
卫星Ｉｔｎｔ卫星通信领域的一个重要研ｎｒｅ是ｅ
究方向。低轨卫星网络具有低延时，高带宽，星上
处理，星上交换，富的时间空间连通性，以组丰可
网络中的路由和移动性能管理等问题进行了研究。为了实现ＩＶｒＥＰＯｅＬＯ卫星网络，必须考虑
ＳｔｌｔｔｒａｅｌｅＮｅｗｏｋｉ
ＷＡＮＧｉｇ，ＧＵｅｍａＰｎＸｕ — ｉ
（ｏｍｕｉａｏｓＲｓａｃｅｔ，Ｈｒｉｓｔｔｏｅｈｏｇ，Ｈｒｉ１００，ｈｎ）ＣｍｎｃｔｎｅｅｒｈＣｎｅｉｒａｂｎＩｔｕｅｆｃｎｌｙａｂｎ０１ＣｉｎｉＴｏ５ａ
ｒｔａｓｔｄｂｉｄｙａｄｉｒｖｈｅｆｒｎｅｏＣｅｒｎｍｉｅｌｌｎｍｐｏｅｔｅｐｒｍａｃｆＰ。ＴｅｍｅｈｄｈｓｇｏｏａｉｉｔｗｔｔｎｏＴｈｔｏａｏｄｃｍｐｔｌｙｉｂｉｈｔｅｉｔｒｅｎｔｅｔｒｅｔａｎｔｏｋｈｎｅｎｔｈｅｒｓｒＩｅｗｒ．ｏｉＫｅｒｓａｅｌｅｃｍｍｕｉａｉｎ；ｌＷｅｃｒｉ；Ｔｒｔｃｌａｄｆ；ｆｓｒｔｎｍｉｉｎｙｗｏｄ：ｓｔｌｔｏｉｎｃｔｏＯａｈｏｂｔＣＰｐｏｏｏ；ｈｎｏａｔｅｒｓｓｏａｓ
ｍｅｈｄｉｕｅｎｎａｇｒｈｏｏｔｇｉｐｏｏｅｖｉｈａｋｔｅｎｅｒｎｍｉｅｌｄｔｏｓｓｄａｄａｌｏｉｍｆｕｉｓｒｐｓｄｔａｏｄｔｅｐｃｅｉｇｒｔｓｔｄｂｉ・ｔｒｎｏｂａｔｎｌ．ＴｅｓｍｕａｅｅｕｔｙＯＰＥｄｃｔａｔｅａｇｒｈａｆｉｉｎｌｖｉｅｐｃｅｅｎｙｈｉｌｔｄｒｓｌｂＮＴｉｉａｅｔｔｈｌｏｉｍｃｎｅｆｅｔａｏｄｔａｋｔｉｇｓｎｈｔｃｙｈｂ
ｄｃｉｅＴｅｆｒｎｅｈｅｓｎｆｒｔｎｍｉｉｇｐｃｅｌｄｙａｅａａｙｅ，ＡｐｅｈｎｏｅｌＣＰｐｒｍａｃ．Ｔｅｒａｏｓｏｅｒｓｔｎａｋｔｂｉｌｒｎｌｚｄｎｏａｔｎｒ— ａｄｆ
ＴＰ协议在ＬＯ卫星网络中的性能。在ＴＰ中ＣＥＣ
成全球网络等特点。文献［］一［］ＬＯ卫星１６对Ｅ
收稿日期：０６— ３— ４２００２修回日期：０６—１２２０２— ５
做了数据包丢失是由拥塞引起的、传播时延是稳
基金项目：国防预先研究项日
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Ｆｂ２０ｅ．０７
ＬＯ卫星网络中ＴＰ协议性能及路由策略研究ＥＣ
王平，顾学迈
（哈尔滨工业大学通信技术研究所，黑龙江哈尔滨１００）５０１
摘要：该文分析了低轨卫星网络中ＴＰ报文盲目重传的原因，用预切换方法，出了避免Ｃ采提了报文盲目重传路由策略。采用ＯＮＴ仿真软件对改进的策略进行了仿真，ＰＥ结果表明：出的提路由策略能够有效避免ＬＯ卫星网络中数据包盲目重传，Ｅ改善了ＴＰ连接性能，Ｃ并且与地面
维普资讯
Ｉｔｎｔｎｅｅ网络具有很好的兼容性。ｒ
关键词：卫星通信；低轨卫星；ＣＴＰ协议；换；速重传切快
中图分类号：Ｎ９７Ｔ２
文章编号：０５— ８０２０）１０８０１０９３（０７Ｏ — ０５— ４
ＲｏｔｇＳｒｔｇｏＡｖｉｉｄＲｅｒｎｍｉｓｏｆＴＣＰｉｕｉｔａｅｙｔｏｄＢｌｔａｓｓｉｎｏｎｎｎＬＥＯ