[发明专利]适合空基节点资源受限情况下的SDN南向接口控制方法

说明书

本发明公开了一种适合空基节点资源受限情况下的SDN南向接口控制方法，SDN交换设备采用基于多目组播的南向接口协议与SDN控制器进行信令交互，用于南向控制信息处理，其握手信息、资源状态信息、Packet‑in信息采用如下处理机制：握手信息：当SDN控制器连接到本节点SDN交换设备上时，通过链路状态路由协议获取当前SDN交换设备在线状态；资源状态信息：SDN控制器通过链路状态路由协议获取网络拓扑状态，从而获得网络的资源状态信息；Packet‑in/out信息：对于未知报文直接在SDN交换设备侧进行处理，若SDN交换设备对不能进行匹配转发的数据直接丢弃处理。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的，涉及一种适合空基节点资源受限情况下的SDN南向接口控制方法。

背景技术

空基通信系统以平流层高空平台(无人机、飞艇、高空气球等)为承载平台，搭载各类通信载荷构建空基通信节点，空基节点间动态组网构建公共空基接入网络，还可对上连接天基节点、对下与地基、海基节点动态互联，实现天基、空基和地面、海上的“天空地一体化”立体组网，最终为地面、海上和空中各类机动用户提供常态化、远距离、高带宽、随遇接入的通信服务。

将SDN技术应用到空地一体化组网中，通过转发与控制分离，集中式网络控制，能够合理利用网络资源、简化节点间组网协议、将计算和存储放置在控制器端完成、基于控制器修改即能完成技术升级迭代等，既能实现节点间组网，又能解决传统网络面临的网络拥塞控制和服务质量保障上难以从全网的角度进行资源调整和控制问题。

南向OpenFlow控制协议应用到空基通信系统时，将面临较大的问题，主要表现在以下几个方面。

a)标准OpenFlow协议需专用控制网络

民用SDN网络需要构建专用的控制信道，在控制网络行为之前，SDN控制器和交换设备之间控制通道已经建立TCP/IP连接，后续SDN控制器南向控制沿着控制通道通过OpenFlow协议到交换设备。但是，空基通信系统网络资源受限，不可能构建专用SDN控制信道网络。

b)标准OpenFlow协议未考虑无线使用环境

标准OpenFlow协议主要解决的是数据中心、园区网等有线应用环境下的组网控制问题，对控制器和交换设备之间的控制网性能要求较高。协议要求控制器和交换设备之间的主通道必须通过TCP协议承载，而由于TCP协议的拥塞处理机制并未针对高丢包、高时延和低带宽的无线通信环境进行有效优化。因此，无线网络上承载TCP协议非常容易受其拥塞处理机制影响，从而对控制通道的吞吐量带来不必要的影响，造成控制通道的传输性能下降，影响控制器对全网的控制。

c)标准OpenFlow协议未考虑网络动态变化，异常处理机制不健全

标准OpenFlow协议采用TCP进行承载，因此存在协议报文不丢包的假设，所有消息均未设计接收响应。但是，在传输层采用TCP协议并不意味着应用层消息在任何情况下都不丢包。空基通信系统组网信道包括无线激光和HNR，无线激光在平流层无人机姿态变化后，存在链路通断情况和网络动态变化，HNR在组网时也会存在链路通断情况和网络动态变化，这些网络动态变化可能导致缓存数据在发送端发送缓冲中丢失，而应用层OpenFlow协议将无法检测到丢包状态，这可能对网络的控制能力带来较严重的影响。

d)标准OpenFlow协议对链路层承载性能考虑较少

标准的OpenFlow协议没有对链路层承载性能进行有效考虑和设计。由于常用的OpenFlow协议控制消息都是属于几十至几百字节的短消息，大量短消息在网络中传输可能给承载性能带来不利影响。

e)标准OpenFlow协议未考虑高时延的网络环境