一种基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法技术

本发明专利技术提出一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，该方法步骤包括以下步骤：S1、某个LEO卫星转发节点接收到业务数据转发时，对业务数据分类识别后放入到缓冲区中，并根据业务的优先级进行路由转发；S2、利用加权轮询算法对低优先级的业务数据进行带宽分配以进行下一跳的路由转发；S3、控制平面利用LEO卫星的链路状态报告检测网络间的链路状态，更新网络拓扑；S4、网络拓扑更新完成后，GEO控制器计算当前卫星的下一跳的最佳路径，将最佳路径转发给LEO卫星；数据转发平面的LEO卫星根据路由表进行数据转发。所述基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法利用基于SDN的GEO/LEO卫星网络模型来解决业务的QoS需求，减少时延，减少对单个控制器的依赖。制器的依赖。制器的依赖。

A QoS aware routing method for satellite networks based on SDN

【技术实现步骤摘要】
一种基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法


[0001]本专利技术属于卫星网络
，尤其涉及到一种基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法。

技术介绍

[0002]在传统的分布式卫星网络中，转发策略是由每个卫星决定的，会导致网络耦合，给网络管理带来困难。此外，传统卫星网络过于依赖卫星的星载处理能力。卫星管理困难且卫星上的资源有限，但卫星网络将提供却比以往更多的业务类型，不同的业务需要保障不同的QoS要求。
[0003]对于传统卫星网络耦合，过度依赖卫星的星载处理能力的问题，采用软件定义网络(SDN)的思想，将复杂的控制逻辑转移给一个集中的控制器，降低卫星的星载处理能力。传统研究中利用SDN定义卫星网络架构只是部署单层控制器，将控制器全部署在GEO卫星或地面上。对于业务QoS保障的问题，已经提出的路由方法有：一种卫星网络的网络状态自适应QoS动态方法、一种低复杂度路由方法。但是，上述的路由方法只能保证卫星网络整体网络的QoS，不能区分不同任务的QoS。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为解决上述问题，本专利技术提出的一种基于SDN的卫星网络的QoS路由方法。
[0005]技术方案：所述基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法利用基于SDN的GEO/LEO卫星网络模型来解决业务的QoS需求，减少时延，减少对单个控制器的依赖；所述模型将卫星网络划分为控制平面和数据转发平面，控制平面包括三个GEO卫星控制器和一个地面控制器，数据转发平面包括LEO卫星。
[0006]本专利技术提出一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，该方法步骤包括以下步骤：
[0007]S1、LEO卫星转发节点接收到业务数据转发时，对业务数据分类识别后放入到缓冲区中，并根据业务的优先级进行路由转发；
[0008]S2、利用加权轮询算法对低优先级的业务数据进行带宽分配以进行下一跳的路由转发；
[0009]S3、控制平面利用LEO卫星的链路状态报告检测网络间的链路状态，更新网络拓扑；
[0010]S4、网络拓扑更新完成后，GEO控制器计算当前卫星的下一跳的最佳路径，将最佳路径转发给数据转发平面的LEO卫星；数据转发平面的LEO卫星根据路由表进行数据转发。
[0011]进一步的，步骤S1的具体方法为：
[0012]当网络中传输的业务数据包到达某个LEO卫星转发节点时，首先识别数据包头部标签，将数据包分为A、B、C三类；借助队列调度算法通过分类器将数据包放入编号为0、1、2
的缓冲区中，其中，A类被转移至缓冲区0为高优先级，在控制平面更新网络拓扑得到最新路由表后通过星间链路进行路由转发；B类、C类转移至缓冲区1、2中，B类、C类数据为低优先级，当缓冲区0为空时，缓冲区1、2中的低优先级的数据包利用加权轮询队列算法分配带宽转发，进行路由转发时共享链路剩余带宽。
[0013]进一步的，步骤S2的具体方法为：
[0014]地面控制器计算B、C类数据包转发所需要的带宽，根据计算所得的带宽值给B、C类数据包分别配置一个加权值，依次为W0、W1,加权值表示在进行路由转发时获取带宽资源的比重；GEO控制器对数据包进行轮询，当W0＞W1时，B、C类数据包按照比重分配剩余带宽，进行路由转发时，B类数据包优先转发；当W0＜W1时，B、C类数据包按照比重分配剩余带宽，进行路由转发时，C类数据包优先转发；在控制平面更新网络拓扑得到最新路由表后，进行下一跳的路由转发。
[0015]进一步的，步骤S3的具体方法为：
[0016]控制平面利用LEO卫星维护的链路状态报告检测网络间的链路状态，更新网络拓扑，每个LEO卫星维护一个链路状态报告，它由一个二元组(、B
QoS
)表示，在二元组中，表示当前LEO卫星节点m和下一跳LEO卫星节点n计算链路L
m,n
的剩余带宽；B
QoS
表示传输数据包所需的最小带宽；每个LEO卫星定期向覆盖该卫星的GEO控制器发送链路状态报告。
[0017]进一步的，步骤S3包括以下分步骤：
[0018]S31、利用当前LEO卫星节点m的端口数据和下一跳LEO卫星节点n计算链路L
m,n
的剩余带宽：
[0019][0020]式中，curr
speed
表示当前卫星节点m指定端口的带宽，int
bytes(m，p)
表示节点m的p端口的字节接收率，out
bytes(m，p)
表示节点m的p端口的字节发送率；
[0021]S32、每个LEO卫星维护一个链路状态报告，如果一个方向没有星间链路，则剩余带宽设置为0，每个LEO卫星定期向覆盖该卫星的GEO控制器发送LSR；
[0022]S33、控制器收到链路状态报告后，根据和B
Qos
的值更新网络拓扑，如果，，则对应的链路将断开；如果，链路将继续保持连接。
[0023]进一步的，步骤S4具体方法如下：GEO控制器根据当前LEO卫星节点m和下一跳卫星节点n的位置信息利用Dijkstra路由算法集中计算到达下一跳的最佳路径，得到路由表并转发给LEO卫星，数据转发平面的LEO卫星根据路由表进行数据转发。
[0024]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益技术效果：
[0025]本专利技术方法提出了一种基于SDN的卫星网络的QoS感知路由方法。所述方法利用优先级队列方法和加权轮询调度算法解决业务数据包的在路由转发过程中的拥塞和带宽问题，为数据转发提供QoS保证；利用当前LEO卫星节点m和下一跳卫星节点n的位置信息采用Dijkstra路由算法集中计算到达下一跳的最佳路径集中计算得到最优路径，解决最短路径的QoS问题。
附图说明
[0026]图1是本专利技术方法的实现结构框图；
[0027]图2是本专利技术方法所述的A类、B类、C类业务的交通调度框架图；
[0028]图3是本专利技术方法所述的每个LEO卫星维护一个链路状态报告图。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术精神和范围内，这些变化显而易见，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0030]如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，本专利技术提出一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，该方法具体步骤包括以下步骤：
[0031]S1、当网络中传输的业务数据包到达某个LEO卫星转发节点时，首先识别数据包头部标签，将数据包分为A、B、C三类；借助队列调度算法通过分类器将数据包放入编号为0、1、2的缓冲区中，其中A类被转移至缓冲区0为高优先级，在控制平面更新网络拓扑得到最新路由表后进行路由转发；B类、C类转移至缓冲区1、2中为低优先级，进行路由转发时共享剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，其特征在于，该方法步骤包括以下步骤：S1、LEO卫星转发节点接收到业务数据转发时，对业务数据分类识别后放入到缓冲区中，并根据业务的优先级进行路由转发；S2、利用加权轮询算法对低优先级的业务数据进行带宽分配以进行下一跳的路由转发；S3、控制平面利用LEO卫星的链路状态报告检测网络间的链路状态，更新网络拓扑；S4、网络拓扑更新完成后，GEO控制器计算当前卫星的下一跳的最佳路径，将最佳路径转发给数据转发平面的LEO卫星；数据转发平面的LEO卫星根据路由表进行数据转发。2.根据权利要求1所述的一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，其特征在于，步骤S1的具体方法为：当网络中传输的业务数据包到达某个LEO卫星转发节点时，首先识别数据包头部标签，将数据包分为A、B、C三类；借助队列调度算法通过分类器将数据包放入编号为0、1、2的缓冲区中，其中，A类数据被转移至缓冲区0，A类数据为高优先级，在控制平面更新网络拓扑得到最新路由表后通过星间链路进行路由转发；B类、C类转移至缓冲区1、2中，B类、C类数据为低优先级，当缓冲区0为空时，缓冲区1、2中的低优先级的数据包利用加权轮询队列算法分配带宽转发，进行路由转发时共享链路剩余带宽。3.根据权利要求1所述的一种基于SDN卫星网络的QoS感知路由方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：地面控制器计算B、C类数据包转发所需要的带宽，根据计算所得的带宽值给B、C类数据包分别配置一个加权值，依次为W0、W1,加权值表示在进行路由转发时获取带宽资源的比重；GEO控制器对数据包进行轮询，当W0＞W1时，B、C类数据包按照比重分配剩余带宽，进行路由转发时，B类数据包优先转发；当W0＜W1时，B、C类数据包按照比重分配剩余带宽，进行路由转发时，C类数据包优先转发；在控制平面更新网络拓扑得到最新路由表后以进行下...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永安，董理想，张啸，佘昊，钱琪杰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：