基于网络分域的航空信息网络控制器部署方法

利用SDN的技术优势,可建立航空信息网络平台集中管控与资源统一调度的能力,显著提升网络管理能力与任务服务水平。为构建SDN范式的航空信息网络,首先需要解决控制节点的部署问题。结合航空场景特点,提出一种网络划分与区域部署的控制器部署方法,首先依据网络关键性能指标实现网络的快速划分,接下来基于可靠性最大化在网络中部署控制器。仿真结果表明:所提算法具有较低的计算复杂度,并对平均请求时延、负载均衡指数、网络部署成本及可靠性等指标具有较好的优化性能,适用于解决航空场景下的控制器部署问题。

天基信息网络的软件定义网络应用探析

现有各种空间、地面网络节点的互连互通,在一定程度上可满足特定应用需求,但由于各节点在空间、物理以及功能的局限,限制了天基信息高效传输、融合以及按需地应用。分析了天基信息网络的发展趋势,提出了网络架构构想,并对主要关键技术的研究方向进行了梳理。在空间核心节点上采用软件定义的多功能载荷平台,并基于软件定义网络(SDN)架构和空间容中断网络协议构建天基信息网络。通过资源虚拟化、处理多元化、应用无阻化的方式,保障天基信息网络适应信息按需定制和高效共享等应用需求。

基于SDN与NFV的航空信息网虚拟化体现结构研究

未来的航空环境将面临任务复杂多样,单一的航空电子系统处理和数据存取资源难以满足航空电子任务所需资源要求,多系统、跨平台、信息融合、协同合作是未来航空体系发展趋势,因此需要进行多系统跨平台综合。多系统跨平台综合需要航空信息网具备覆盖范围广、网络拓扑结构动态可变、资源利用充分以及应用服务多样化的特性。针对多跨系统跨平台综合对航空信息网的要求,基于软件定义网络(software defined network, SDN)和网络功能虚拟化(network functions virtualization, NFV)构建SDN-NFV网络,分析其在网络覆盖范围、网络拓扑结构动态构建、资源分配利用以及在应用服务多样化的优势,从而解决多系统跨平台综合的航空信息网要求。

软件定义网络在军事信息网络中的安全应用

军事信息网络中,大部分安全问题受制于传统的网络架构,软件定义网络(SDN)为解决这一问题提供了新思路.根据SDN的架构及特点,研究了新型军事信息网络的构建方案,利用网络逻辑结构能够便捷改变的特性,提出了基于SDN的结构控制方法,介绍了阻断拒绝和未知缓解2种安全应用,为新型军事信息网络的构建及实现提供了方法和思路.

航空信息网络集中控制器部署优化策略研究

针对逻辑集中控制式软件定义航空信息网络架构下的控制器优化部署问题,提出了一种基于改进蝙蝠算法的控制器优化部署方法(OBA-CP)。以全局平均时延、全网中断概率和控制器负载失衡度为优化目标建立了多控制器部署问题的整数规划模型,在基本蝙蝠算法中引入变速度修正因子和高斯变异扰动,避免了陷入局部极值的困境,通过不断迭代进化研究航空信息网络中传输节点与控制器的优化分配方案。仿真实验结果表明,通过该方法寻优能够在保证算法快速收敛的同时提高解的收敛精度,从而获得控制器优化部署方案的非劣最优解集,实现对网络中多控制器的合理有效配置。与传统算法相比,OBA-CP算法在网络延迟、可靠性和负载均衡等方面具有更好的网络性能。

基于SDN的一体化信息网络业务流分类策略

一体化信息网络有多种类型协议的网络接入,流量管理与调度困难,针对这种情况设计基于软件定义网络(SDN)架构的一体化信息网络业务流分类技术。根据SDN框架转控分离的特点,设计流量感知节点采集流量信息,针对一体化信息网络流量连续特征属性多、业务类别分布不平衡、存在大量噪声的特点,设计基于Fayyad边界点定理改进CART算法,与基于弱分类器系数和分类误差相似度改进的Adaboost算法相结合的分类模型。实验结果表明,该技术能够对采集到的业务流进行分类,与相关算法相比,分类精度和用时均有明显改进。

基于系统最优的航空信息网络流量均衡方案

随着未来空战的需求,当前的航空信息网络逐渐暴露出种种不足,如针对不同作战任务网络应具备较强的差异化服务能力、网络中各平台节点间的信息不能得到及时共享、网络规模的增加导致网络中流量发生拥塞和网络架构更加臃肿等问题,而SDN的出现较好地解决了这一问题,通过将SDN与航空信息网络相结合,创新性地提出了一种软件定义航空信息网络。文中面向航空信息网络中的流量传输问题,针对网络中流量分布不均衡的情况,提出了一种基于系统最优(System Optiminzation,SO)的流量负载均衡方案。文中通过构建混合SDN/IP航空信息网络模型,在网络中利用SDN控制器的集中控制特性使SDN节点对业务流量进行多路径转发,进而实现对其调度优化,并定义链路拥塞系数和SDN数据流,以链路利用率最小为目标,利用Wardrop均衡理论分析求解,参照系统最优原则,并提出一种基于SO的流量均衡分配算法。为体现所提算法的优越性,仿真中同时设置了SMR算法和MSR算法,结果表明SOA算法在业务完成率与业务吞吐量方面均有显著提升,如在大规模网络中,MSR和SMR算法的业务完成率分别为58.4%和52.2%,而SOA算法的业务完成率大约为70.5%,性能分别提升了20.7%和35.1%,因此所提算法对网络中流量的转发实现了较好的处理,为解决未来航空信息网络下的流量传输问题提供了一种新思路。

面向航空信息网络的控制器可靠性部署方法

结合软件定义航空信息网络架构中的控制平面可扩展性,提出一种多控制器部署方案。该方案包括集群域划分和域内控制器部署两个阶段。在集群域划分阶段,针对k-means算法初始聚心不稳定的缺点设计基于离散因子的改进k-means算法,将航空信息网络划分为多个航空集群域。在域内部署阶段,以网络控制路径故障率最小为目标,采用离散粒子群优化算法对控制器进行部署,以此实现对网络的有效管控。仿真结果表明,该方案在对航空信息网络合理划分的同时能够保证各控制器间的负载均衡,其中离散粒子群优化算法能够有效降低控制路径的故障率,解决动态及大规模网络下的多控制器部署问题。

基于SDN/NFV的航空信息网络架构

航空信息网络作为集群作战效能涌现的关键支撑,其设计架构将影响航空领域作战模式。基于航空集群未来作战需求,介绍传统航空信息网络存在的不足,分析SDN/NFV的技术特点,在此基础上将SDN/NFV技术与航空信息网络相结合,提出基于SDN/NFV的航空信息网络架构,并简要阐述其组成部分;总结基于SDN/NFV的航空信息网络架构的未来研究方向和挑战。对建立航空信息网络高效信息交互和资源的细粒度聚合能力进行探索,为未来航空信息网络的发展提供参考。

软件定义航空集群机载战术网络

航空集群是受生物集群行为启发而产生的一种全新航空作战力量体系,在引发未来航空作战力量运用方式产生新变革的同时,也将给作为集群成员间联系与沟通纽带的机载战术网络(ATN,airborne tactical network)带来全新的挑战。基于航空集群作战应用需求,对航空集群机载战术网络(ATNAS,airborne tactical network of aeronautic swarm)进行了介绍,分析了航空集群作战应用对航空集群机载战术网络的基本能力需求,总结了将软件定义网络(SDN,software defined network)设计思想运用于航空集群机载战术网络构建的优势;在此基础上,提出软件定义航空集群机载战术网络(SDATN-AS,software defined airborne tactical networking for aeronautic swarm),并对其基本架构进行了阐述;归纳总结了软件定义航空集群机载战术网络的未来研究方向和挑战。对支持未来航空集群成员间高效信息交互的机载战术网络形态进行了探索,为明确未来机载战术网络的演进方向提供了参考和借鉴。

基于虚拟化和SDN的装备保障信息网络构建方案研究

针对装备保障信息网络在信息化建设中的新需求,研究了一种新型装备保障信息网络的构建方案。从当前装备保障信息网络在任务和安全两方面的需求分析出发,利用虚拟化和软件定义网络(SDN)灵活性高的特点,给出了装备保障信息网络的整体构建方案和详细构建方案,阐明了该方案能够实现较高的管理运行效率,以及具备动态的安全防护能力。

基于时延的软件定义航空网络控制器部署策略

在软件定义航空信息网络架构中,针对控制平面单点失效问题,提出一种多控制器部署方案。通过构建航空集群域,在航空集群域中部署集群控制器,控制器进一步控制该域内飞机来获得网络的高效管理以及信息的有效处理。定义数据传输时延、控制路径时延以及控制器同步时延,以航空信息网络全网时延最小为优化目标,在构建航空集群方面,提出一种k-means改进算法;在集群域中部署控制器时,提出一种时延约束的可靠部署方案。仿真结果表明,该方案能够有效保证全网络的可靠性,并可以有效降低网络中的时延开销,为解决多控制器部署提供了思路。

面向软件定义航空集群机载网络的更新策略

软件定义网络(software-defined networking,SDN)的出现为突破机载网络在航空集群作战应用背景下存在的性能瓶颈提供了全新的思路。针对航空集群机载网络的更新问题,提出适用于软件定义架构下航空集群机载网络的更新策略——可靠性增强的两阶段提交更新策略(reliability-enhenced two-phase commit,RE-TPC)。首先设计最高可靠性算法以及多路径算法搜索下发指令消息的高可靠路径。然后引入基于ACK(acknowledge)消息的确认机制和ACK消息高效融合传输机制,进一步提升网络更新过程的可靠性和实时性。仿真结果表明,与已有经典网络更新策略相比,所提更新策略能够有效提高更新的可靠性,同时更新持续时间更低、开销更小。

软件定义航空集群机载网络自适应邻居探测方法

针对航空集群机载网络中优化链路状态路由(optimized link state routing,OLSR)协议周期固定式邻居探测方式不能及时获取节点邻居分布状况,导致路由可靠性不足问题,提出软件定义航空集群机载网络自适应邻居探测方法。首先在现有软件定义网络(software defined networking,SDN)架构基础上,提出航空集群机载网络架构并设计网络模型;其次设计待调节点集合选举算法,以节点移动距离为标准筛选待调节点集合;最后设计邻居探测周期分配算法,为待调节点分配邻居探测周期。通过SDN集中式高效地调整节点邻居探测周期,能够实现对邻节点分布状况的及时有效探知。仿真表明该方法能及时获取节点邻居分布状况,提高了数据包到达率并降低端到端时延和协议控制开销,增强了OLSR协议在航空集群机载网络中的可靠性。

软件定义多平台航空电子网络架构

针对当前航空电子网络无法满足复杂战场环境下航空编队协同作战需求的现状,对综合模块化系统航空电子网络与软件定义网络进行介绍,从航空编队协同作战实际应用的角度出发,分析传统航空电子网络架构在编队协同作战条件下的局限性。结合航空编队协同作战的信息交互需求,构建软件定义多平台航空电子网络架构,并在此基础上分别对该架构的数据平面与控制平面进行设计与描述。仿真结果表明,该网络架构可使信息接收平台在单位时间内获取的信息价值更高,并保证信息快速收敛于当前执行任务,为软件定义多平台航空电子网络应用于未来战场中的航空编队协同作战提供理论支撑。

软件定义航空集群机载网络自适应更新策略

软件定义网络的出现为突破当前机载网络在航空集群作战应用中存在的固有技术瓶颈开辟了全新途径,然而软件定义机载网络动态的网络拓扑以及有限的链路容量导致网络更新过程中链路拥塞现象频发,造成网络更新过程极易引发网络拥塞,并降低网络更新的成功率。针对该问题,提出一种基于拥塞避免的软件定义航空集群机载网络更新策略。首先通过混合更新策略计算得到各业务流的初始更新操作序列;然后提出拥塞链路感知算法,实现更新过程中对潜在拥塞链路的感知;最后提出基于拥塞避免的软件定义机载网络更新算法,根据各业务流的初始操作序列以及感知到的潜在拥塞链路状态,计算无拥塞更新操作约束,并最大限度实现网络的无拥塞更新。仿真结果表明,与现有网络更新策略相比,所提更新策略能够有效避免网络更新过程中软件定义机载网络的拥塞,提升网络更新的成功率。

软件定义的航空集群网络特点及前景探讨

近年来随着无线移动通信系统的发展,航空集群网络在国内外有广泛的关注与研究。软件定义网络(Software Defined Networks,SDN)通常被认为是下一代网络范式。为了解决传统网络的各种限制,SDN采用集中式路由方式,通过将控制平面实体与数据或转发平面实体进行分离来实现。本文主要分析了软件定义的航空集群网络的特点,并探讨了软件定义的航空集群网络相关技术的未来前景与发展方向,希望能为相关人员提供一些思路。

专题:基于软件定义的空天地一体化网络技术

内容导读,近年来,随着低轨卫星商业计划的相继落地、高空平台的逐渐普及、地面移动通信技术的持续演进,空天地网络融合已成为重要的发展趋势。当前,发展空天地一体化信息网络已成为6G的共识,技术融合需要在5G时代起步实践,在6G时代全面实现。我国也将其作为重大使命纳入“新基建”范畴。

软件定义网络技术在战术无线互联网的应用构想

本文结合指挥信息网络构建需要,提出了基于软件定义网络技术的指挥信息网络,并对其架构进行了描述。同时根据野外环境下作战指挥实际,将该技术引入战术无线自组织网络,并对其整体构建方案进行了描述,为未来军事云网络的发展提供参考。

“软件定义”掀开信息经济新图景

以软件为代表的信息网络技术，正在驱动分享经济、平台经济、算法经济、数字经济等新业态快速成长。软件正在重构生产模式、组织体系、资源配置方式，孕育新的产品生态。当前，无处不在的软件正在定义整个世界，开启信息经济发展新图景——