[發明專利]一種軟件定義機載網絡系統及內容驅動的路由方法

有效

• 申請號: 201910058417.6
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109547345B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳柯帆;呂娜;鄒鑫清;曹芳波;劉創;周家欣;朱夢圓;劉鵬飛
• 申請（專利權）人: 陳柯帆;呂娜
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04W40/02;H04W84/06
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫民興

本發明公開了一種軟件定義機載網絡系統及內容驅動的路由方法，數據平面通過南向接口與控制平面相連，控制平面通過北向接口與應用平面相連，管理平面通過管理接口分別與應用平面、控制平面和數據平面相連；本發明以軟件定義機載網絡系統為基礎，從端到端接入延時、吞吐量等網絡性能參數角度入手，進一步設計一種內容驅動的路由方法。本發明的軟件定義機載網絡系統將軟件定義網絡、信息中心網絡和機載戰術網絡進行融合，提升網絡管控的靈活性和效率，為網絡提供差異化的網絡服務以及高價值信息的高效傳輸；此外，本發明的路由方法，為不同的信息內容提供不同等級的差異化路由轉發能力，從而實現為網絡提供高效的差異化服務的目的。

技術領域

本發明涉及路由協議技術領域，具體涉及一種軟件定義機載網絡系統及內容驅動的路由方法。

背景技術

近年來，由大規模有人/無人航空平臺組成的航空集群進行的協同作戰已經替代了單一平臺作戰成為航空作戰的主要模式。集群成員通過協同工作實現單一或少量復雜任務，進而實現平臺能力最大化以及集群新能力的涌現。當前采用“煙囪式”架構的機載網絡通常針對指揮、控制、攻擊、情報、監視與偵察等具體的空戰通信需求設計。這種設計思路使得機載網絡提供的通信服務緊耦合于具體的作戰應用。受“煙囪式”架構制約，當前機載網絡中擔負建立連接、轉發數據等重要作用的路由協議，也存在著僅能滿足有限任務背景下模式固定的信息交互需求，但難以支撐航空集群各成員間的靈巧作戰協同的問題。

當前，軟件定義網絡(SDN,software defined networking)范式的出現為解決機載網絡如何滿足未來航空集群作戰應用過程中信息交互需求的問題提供了思路。SDN將網絡的控制平面和數據平面徹底分離，從上至下形成了應用平面、控制平面和數據平面的三層結構。在SDN中，數據平面只需要轉發數據包，所有的路由決策、負載平衡和流量工程等操作都是在邏輯集中的控制平面中進行的，充分提升網絡管控的靈活性和效率?，F已有研究人員嘗試將SDN的范式應用于機載網絡中，如趙尚弘等《軟件定義航空集群機載戰術網絡》(通信學報,2017,38(8):140-155.)分析了航空集群作戰應用對航空集群機載網絡的基本能力需求，提出了軟件定義機載網絡(SDAN-AS,software defined airborne networkingfor aeronautic swarm)架構。對支持未來航空集群成員間高效信息交互的機載網絡形態進行了探索，為明確未來機載網絡的演進方向提供了參考和借鑒。

另一方面，隨著網絡應用的主題逐步向內容獲取和信息服務演進，人們對于信息獲取的應用需求日益增長?，F有以主機為中心的體系結構難以滿足未來以信息為核心的應用需求。信息中心網絡(ICN,information centric networking)作為一種以信息內容為中心的具有革命性的網絡架構應運而生，為解決體系架構與應用需求間的矛盾提供了新方法。ICN直接對信息內容進行命名，并基于信息內容實現路由轉發、網內緩存及傳輸控制等功能，解決了信息“是什么”而不是“在哪兒”的問題，符合人們獲取信息的直觀感受。同時，基于信息內容的命名將信息與位置解耦，提高信息內容的獲取效率，為機載網絡無法支撐任務所需高價值信息的高效獲取及傳輸提供了新的思路。

上述現有技術所存在的缺點為：

當前機載網絡主要采用煙囪式的架構，面對不斷擴展的多類型平臺、多作戰階段、多作戰任務的航空集群作戰功能，通過不斷疊加新的通信協議、通信終端、通信天線等軟硬件，以滿足持續增長且不斷變化的航空作戰通信需求。這種方式簡單，但造成不同系統間的相互獨立、設備重復，導致網絡管控困難，互操作性、可擴展性較差。加之受平臺載荷和集成技術等因素制約，機載網絡性能提升有限，靈活性、開放性、互操作性明顯不足，難以滿足航空集群作戰的復雜通信需求，限制了航空集群的能力涌現。