[发明专利]一种基于SDN的天基信息网络多控制器失效处理方法

摘要

本发明公开了一种基于SDN的天基信息网络多控制器失效处理方法，包括以下步骤：构建基于SDN的天基信息网络多控制器失效备援架构；失效检测机制的设计；基于帕克索斯Paxos算法的故障恢复控制器选举算法。本发明将SDN的核心技术应用到天基信息网络上，从而简化了网络设备的结构，使卫星只需要实施简单的转发和硬件配置功能，由此解决了卫星节点设计复杂、造价高的弊端。基于SDN的天基信息网络可实现资源全局分配、全局优化，提高了资源利用率。采用多控制器架构可提高天基信息网络的扩展性，从而达到灵活高效的网络配置和管理。此外，这种集中式管理拥有整个网络中所有节点的全局视图，可把握卫星节点的状态，提高网络的抗毁性。

主权项

1.一种基于SDN的天基信息网络多控制器失效备援方法，其特征在于：包括以下步骤：A、构建基于SDN的天基信息网络多控制器失效备援架构所述的基于SDN的天基信息网络多控制器失效备援架构，包括应用层、控制层和转发层；架构中的控制层控制整个物理网络，因而获得全局的网络状态视图，并根据全局网络状态视图实现对网络的优化；B、失效检测机制的设计失效检测机制为鉴别一个网络是否存在故障提供了有效的方法，为提高检测效率，采用心跳同步与双向转发检测相结合的方式进行失效检测机制的设计，其数学模型表示为：O＝M×L (1)其中，O为失效检测的输出，表示为：M为心跳同步的输出，表示为：同理双向转发机制的输出L表示为：只有当心跳同步和双向转发机制两种方法的输出都为1的时候，整个天基信息网络才正常运行，否则当某一种方法检测出故障时，则说明整个天基信息网络存在失效状况；B1、心跳同步GEO与其管辖区域内的每一个MEO保持固定间隔的心跳，心跳报文用于主控制器确定普通控制器是否存在；如果在规定时间内，主控制器没有收到来自于普通控制器心跳返回消息，那么就判断主控制器与此普通控制器失去连接；这种方法的数学模型为： M = R × η T h e a r t - - - ( 5 ) ]]>其中Theart为MEO发出心跳同步消息到GEO收到心跳同步信息的时延，如果GEO未收到心跳同步消息，则Theart＝∞；R表示链路的时延带宽积：R＝ti(Trec,Tsend)×B (6)时延带宽积代表当发送端发送的第一个比特即将到达终点时，链路中存在的比特数；ti(Trec,Tsend)表示链路的传播时延，即Trec-Tsend；B表示链路的带宽；η为带宽利用率，用公式表示为： η = lim n → ∞ Σ i = 1 n [ u i t i ( T r e c , T s e n d ) × 1 B ] n × 100 % - - - ( 7 ) ]]>天基信息网络处于高动态的环境中，因此星间链路的通断状态频繁切换，当链路断开时一段报文可能还未完成发送；因此，将报文u分为n组，分别用ui表示，其中i＝1,2,…,n；B2、双向转发检测当MEO与某个LEO之间连接中断时，作为交换机的LEO根据自身的反应机制自动向GEO发送出现故障的普通控制器MEO和交换机LEO的信息，这个信息被称为反馈信息；这时，GEO会判断故障的情况，并产生解决方案；其数学模型表示为： L = 0