基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法的低轨卫星组网方法

摘要

基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法的低轨卫星组网方法，涉及信息与通信技术领域，具体涉及空间信息网络的可视化技术，是为了解决目前空间网络存在的控制和部署困难，以及服务的灵活性差的问题。本发明针对目前国内外广泛研究的空间信息网络，利用控制器对整个空间网络的流量状态、路由等进行实时监测，将其映射到虚拟网络中，利用网络功能虚拟化，在控制端集中管理，形成一个可视化的空间信息网络系统。本发明可以提高空间信息网络资源的整体优化配置和管理效率，尽可能为更多的业务提供更高质量的服务。

说明书

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，。

背景技术

空间网络是一个全空间、全时间、全频率、面向多用户的信息网络，相比于传统的地面网络更加复杂。以卫星星座架构为基础，由于其卫星节点众多，传统的分布式架构应用在大规模卫星网络中，对其控制非常困难，用户需求增大，网络流量激增且不可控。

空间信息网络配置缓慢，传统的卫星网络中，当卫星飞到地面站上方时，地面站对其进行配置，因此想配置整个网络时，则需要很长的时间。

卫星服务大部分部署在地面卫星集线器中的供应商特定位置，为用户提供服务的灵活性差。

因此为了解决空间信息网络中配置资源成本高，不灵活的问题，因此在传统的空间网络中上希望得到如下的调整：

1)、对网络资源形成可视化。对包括节点资源、链路资源，节点资源包括各类卫星等，链路资源包括跨层间链路资源、同层链路资源等进行可视化分析。

2)、实现空间网络的集中管理。对虚拟化后的空间信息网络资源进行集中管理，将空间网络资源进行灵活、合理的配置，节省空间网络资源。利用控制器对整个空间网络的流量状态、路由等进行实时监测与调整，形成一个可视、动态、按需调整的空间信息网络系统。目前，空间网络存在以下问题：

1)、控制和部署困难。

2)、服务的灵活性差；

发明内容

本发明是为了解决目前空间网络存在的低轨卫星组网困难，以及服务的灵活性差的问题，从而提出了一种基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法的低轨卫星组网方法。

基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法的低轨卫星组网方法，它包括以下步骤：

步骤一、根据现有的卫星星座系统使用进程虚拟化仿真工具Mininet搭建网络拓扑进行仿真；

步骤二、根据步骤一搭建的网络拓扑对空间信息数据进行采集获得网络资源；

步骤三、将步骤二获得的网络资源映射到SDN控制器，在SDN控制器实现可视化界面；

步骤四、在SDN控制器中添加新的模块PacketinHistory，进行Packet_In数据包数目的统计，实现对Packet_格式消息的解析和Packet_In报文数量的周期性统计；

步骤五、对链路的带宽进行采集与存储，并对原始数据进行进一步转化；

步骤六、测量网络的时延，信息采集模块通过计算交换机之间不断的发送链路层发现协议，来实现对各个链路时延的采集。

步骤七、在步骤一搭建的网络拓扑中进行一次基于SDN控制器的空间信息网络可视化表达；

步骤八、根据步骤七表达的网络空间信息对低轨卫星进行组网。

它还包括：

步骤九、添加新的类PacketLoss用来测量网络的丢包率。同样通过发送端口统计信息，通过获取交换机的接到数据包与传输数据包进行比较，获得整个网络的丢包率；

步骤五中，对链路的带宽进行采集与存储，并对原始数据进行进一步转化，的具体方法是：

创建MonitorBandMeter类实现对链路带宽的采集与存储。其流表项以 Map的形式存储，并包含一个StatisticsCollector的类对象引用，通过StatisticsCollector搜集上来的原始数据在MonitorBandMeter中进行进一步转化。

步骤六中，测量网络的时延的具体方法是：

添加新的类DelayMeter用来测量网络的时延，信息采集模块通过计算交换机之间不断的发送链路层发现协议，来实现对各个链路时延的采集。

步骤六中：

对网络的时延测量包括两部分，一是对整个网络的传输时延进行实时检测与存储，二是对控制器到交换机的网络实验进行实时检测与存储。

本发明取得的有益效果：本发明中由于空间网络主要有卫星网络组成，低轨卫星为目前国内外的研究热点，低轨卫星若想达到全球覆盖需要几十颗甚至上百颗卫星，因此所组成的网络节点众多，相比于地面网络，卫星网络中的节点难以观测且不易控制，同时网络设备极其昂贵。用户量激增给网络带来极大的负担，同时导致网络资源无法得到合理的利用。本发明利用信息网络可视化工具配置低轨卫星网络，低轨卫星组网容易，大大提升了空间网络的服务灵活性。

附图说明

图1为搭建好的仿真网络拓扑映射到控制器的可视化界面示意图；

图2为SDN控制器对网络中Packet In消息的监控和采集示意图；

图3为SDN控制器对网络中节点间带宽的监控和采集示意图；

图4为SDN控制器对网络中时延的监控和采集示意图；

图5为SDN控制器对网络中丢包率消息的监控和采集图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图5说明本发明的具体实施方式：

首先根据卫星星座搭建使用的仿真拓扑，链接SDN控制器，在控制器实现可视化界面，同时控制器监控网络资源并采集关键信息，实现空间网络的可视化和集中控制。

本发明方法，即基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法描述如下表1所示。

表1.方法描述

最后通过各个部分的仿真测试，说明了基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法的可行性。

本发明具有以下特点和显著进步：

1、本发明所提出的基于SDN控制器的空间信息网络可视化方法，解决了空间信息网络不可视的问题，在控制器的界面实现了网络的可视化。

2、本发明在控制器的基础上，增加了对网络中关键资源的监控和数据采集。对虚拟化后的空间信息网络资源进行集中管理，将空间网络资源进行灵活、合理的配置，节省空间网络资源。利用控制器对整个空间网络的流量状态、路由等进行实时监测与调整，形成一个可视、动态的空间信息网络系统。