[發明專利]基于SDN與ICN技術的衛星網絡系統

有效

• 申請號: 201810365819.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108540211B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉治國;宋廣躍;朱杰;潘成勝
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開了一種基于SDN與ICN技術的衛星網絡架構，包括：應用層、控制層、轉發層；所述應用層實現內容緩存、名字解析、消息路由和安全等業務；該應用層與控制層之間的北向接口實現業務的部署；所述控制層為分層分布式，其內部的控制器間通過東西向接口實現通信，同時各個控制器提供開放接口實現應用層對控制器的可編程功能；所述轉發層，包括低軌基于OpenFlow的衛星節點和地面OpenFlow交換機，該層根據控制下發的流表實現消息的轉發。該架構通過SDN轉控分離的特點在簡化衛星網絡管理的同時利用ICN緩存的特性提高網絡數據傳輸的速度。并且通過這種結合方式使得ICN的部署可以做到最小限度的修改網絡協議和最大程度的兼容現有網絡基礎設施。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體是說是一種基于SDN與ICN技術的衛星網絡系統。

背景技術

SDN作為一種未來網絡架構，將網絡層數據的轉發與控制進行解耦，通過控制器的可編程特點實現新業務的快速部署。ICN使用“內容”來替換“IP”層，通過發揮網絡對內容固有的請求聚合、數據廣播和緩存等特點，從而提升網絡傳輸數據的速度。但是ICN作為一種clean-state的未來網絡，其直接實現受到多方面因素的制約。

基于SDN的衛星網絡架構在軟件定義網絡的思想下將衛星網絡中數據路由、資源分配、網絡故障及安全監測等功能集中到控制器上，從而簡化了衛星網絡的管理功能。然而基于SDN的衛星網絡設計依然是基于IP的傳統網絡協議棧，面對新的大數據網絡環境依然不能從本質上提升數據傳輸的速度?；赟DN的信息中心網絡中，應用層實現ICN思想中的名字解析、名字路由和內容緩存等業務，通過控制層提供的開放接口實現業務的部署。但基于SDN的信息中心網絡主要基于地面網絡，其網絡拓撲結構固定，已有的方案不能直接應用于衛星網絡。

發明內容

針對傳統的天地一體化網絡控制與業務部署復雜和大數據環境下視頻等流媒體數據請求延時大等問題，本申請提供了一種基于SDN與ICN技術的衛星網絡系統ContentSDSN，該架構通過SDN轉控分離的特點在簡化衛星網絡管理的同時利用ICN緩存的特性提高網絡數據傳輸的速度。并且通過這種結合方式使得ICN的部署可以做到最小限度的修改網絡協議和最大程度的兼容現有網絡基礎設施。

為了實現上述目的，本發明方案的技術要點是：一種基于SDN與ICN技術的衛星網絡系統，包括：應用層、控制層、轉發層；所述應用層實現內容緩存、名字解析、消息路由和安全等業務；該應用層與控制層之間的北向接口實現業務的部署；所述控制層為分層分布式，其內部的控制器間通過東西向接口實現通信，同時各個控制器提供開放接口實現應用層對控制器的可編程功能；所述轉發層，包括低軌基于OpenFlow的衛星節點和地面OpenFlow交換機，該層根據控制下發的流表實現消息的轉發，同時增加了對返回內容的緩存功能。

進一步的，每個控制器，均包括：網絡拓撲管理模塊、路由管理模塊、內容管理模塊；所述網絡拓撲管理模塊，包括：鏈路狀態監控模塊和網絡拓撲管理模塊；所述路由管理模塊，包括：網絡流量管理監測模塊、基于名稱的路由計算模塊、轉發信息庫FIB管理模塊和待處理請求表PIT管理模塊；所述內容管理模塊，包括內容分片管理模塊、名字解析器和內容緩存管理模塊；控制器通過OpenFlow交換機的安全通道，使用OpenFlow協議實現對轉發設備的控制。

進一步的，本架構采用覆蓋IP協議的方式來識別ICN請求，用IF(ICN-Flag)值來區分請求類型；對于ICN請求，使用IP協議的Options字段攜帶內容名稱信息。

進一步的，在本架構中，地面網絡的控制器采用分層分布式控制方式，根據區域特點劃分為若干個自治區域(AS)，每個自治區域由一個名字路由系統(Name RoutingSystem,NRS)控制器管理，控制器之間通過北向接口交換網絡狀態信息。

進一步的，該架構中的衛星網絡采用雙層軌道設計，其中3顆同步衛星作為控制器實現全球實時監測，低軌采用Walker星座實現全球覆蓋。