郭子桢,梁俊,肖楠,陈威龙

(空军工程大学信息与导航学院,710077,西安)

由于传统卫星网络存在可拓展性差、设备难以更新升级、多种协议并存、无法为不同需求的用户提供细粒度服务等问题[1],近年来软件定义卫星网络(SDSN)开始走进研究人员的视野。SDSN采用控制与转发分离的软件定义网络(SDN)架构,通过控制器管理整个网络,提高了网络的可扩展性和可编程性[2-3]。低轨道(LEO)卫星星座作为卫星网络转发平面的主要组成部分[4-5],如何高效地对其进行管理是SDSN的核心问题之一。不同于地面SDN网络,LEO卫星拓扑高速动态变化、业务时空分布不均匀,因此需要针对性的进行控制器的部署。

Wu等建立了SDSN开销模型,以开销为优化目标,将最差时延作为衡量网络可靠性的指标,却忽略了链路失效、节点失效对网络性能的影响[6]。Hu等提出SoftLEO策略,按轨道将卫星分为6组,挑选6个运动方向相同、纬度相近且由轨道间链路相连的节点部署控制器[7],保证了网络的时延性能,但对可能的节点失效及链路失效缺乏考虑。Xu等的部署方法与SoftLEO类似,不过为避免卫星进入两极地区时对控制器间通信的影响而动态地选择赤道附近的卫星节点部署控制器,且控制器的数量增加了一倍[8],同时也欠缺对可靠性的考虑。刘治国等以端到端时延为控制器部署评价指标,但部署模型以管理节点数表征控制器负载,对于业务分布极不均匀的卫星网络难以做到控制器间负载均衡[9]。杨力等通过负载门限判别控制器状态,进而实现负载的动态迁移,然而仿真实验并未基于卫星网络拓扑[10]。……