CN113872669A - 一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统 - Google Patents

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王旭阳
孙晨华
董飞虎
高佩
于相声
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Abstract

本发明涉及卫星通信领域中星间路由交换领域，公开一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，该系统在低轨SDN组网架构的控制与转发分离基础上，构建一套可星地部署的无状态分布式组网控制系统，通过SDN控制器和分布式数据库的结合，达到SDN控制器的控制逻辑与SDN控制器的状态数据分离，提高组网控制系统的健壮性、灵活性及吞吐率，满足大规模低轨组网需要。

Description

一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统
技术领域
本发明公开一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，涉及卫星通信领域中星间路由交换领域。
背景技术
低轨接入网由于具有低时延特点，已成为天基网络的重要组成部分。低轨接入网因为星载节点资源受限、网络拓扑高动态等特点，传统分布式网络架构应用于低轨接入网会导致路由不稳定等问题。
低轨接入网采用控制与转发分离架构对网络功能进行重组，将路由计算和交换转发相分离。星载节点作为数据平面负责数据转发，复杂的路由计算功能放在地面天基网络控制器。天基网络控制器利用星间链路和馈电链路搭建与卫星节点的控制通道，用于卫星节点的转发表控制和低轨接入网网络状态采集。
在控制与转发分离架构下，SDN控制器部署于中心节点，组网控制逻辑高度集中，存在网络单点故障、扩展性差和处理时效性差等问题。
发明内容
本发明用于解决低轨SDN组网架构下，天基网络控制器单点故障和计算负荷压力大等问题。通过SDN控制器和分布式数据库的结合，达到SDN控制器的控制逻辑与SDN控制器的状态数据分离，提高组网控制系统的健壮性、灵活性及吞吐率，满足大规模低轨组网需求。
本发明采用的技术方案为：
本发明公开一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，全网采用分域模式，每个域包括数据库、控制器和转发设备；
数据库，用于获取本域内的网络拓扑和本域内控制器计算的全网路由表，并进行域间数据库同步；
控制器，用于发现本域内网络拓扑和进行本域内路由计算，或从本域内的数据库获取全局网络拓扑进行跨域的路由计算，将本域内网络拓扑和计算的路由表存储到本域内的数据库；还用于从本域内的数据库获取本域的路由表后生成转发表并下发给本域内转发设备；
转发设备，用于向本域内控制器上报网络拓扑，并根据本域内控制器下发的转发表进行数据交换转发；
其中，每个域内数据库包括主数据库和备份数据库，域间通过主数据库间进行同步。
其中，每个域内部署多个控制器，每个控制器管理不同的转发设备。
其中，控制器和数据库支持星载部署和地面部署两种模式。
其中，数据库使用订阅发布模式把更新的网络拓扑或者路由表发布到固定的频道上，相关控制器订阅该频道，获取实时数据。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在低轨SDN组网架构的控制与转发分离基础上，实现SDN控制器的控制逻辑与SDN控制器的状态数据分离，解决SDN控制器单点故障问题，提高组网系统的健壮性。
2、本发明的控制器和数据库支持星载部署或者地面部署模式，控制器与数据库通信关系灵活，提高组网系统的灵活性。
3、本发明的控制器和数据库可以就近处理网络的路由请求，提高组网系统的时效性。
附图说明
图1是本发明的应用场景示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明公开一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，该系统采用分域模式，每个域包括数据库、控制器和转发设备；
数据库，用于获取本域内的网络拓扑和本域内控制器计算的全网路由表，并进行域间数据库同步；其中，域内数据库包括主数据库和备份数据库，域间通过主数据库间进行同步。
控制器，用于发现本域内网络拓扑和进行本域内路由计算，或从本域内的数据库获取全局网络拓扑进行跨域的路由计算，将本域内网络拓扑和计算的路由表存储到本域内的数据库；还用于从本域内的数据库获取本域的路由表后生成转发表并下发给本域内转发设备；其中，每个域内部署多个控制器，每个控制器管理不同的转发设备。
转发设备，用于向本域内控制器上报网络拓扑，并根据本域内控制器下发的转发表进行数据交换转发；
其中，控制器和数据库支持星载部署和地面部署两种模式。
其中，数据库使用订阅发布模式把更新的网络拓扑或者路由表发布到固定的频道上，相关控制器订阅该频道，获取实时数据。
本发明独创了一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，该系统在低轨SDN组网架构的控制与转发分离基础上，构建一套可星地结合部署的无状态分布式组网控制系统，通过SDN控制器和分布式数据库的结合，达到SDN控制器的控制逻辑与SDN控制器的状态数据分离，提高组网控制系统的健壮性、灵活性及吞吐率，满足大规模低轨组网需要。

Claims (5)

1.一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，其特征在于，全网采用分域模式，每个域包括数据库、控制器和转发设备；
数据库，用于获取本域内的网络拓扑和本域内控制器计算的全网路由表，并进行域间数据库同步；
控制器，用于发现本域内网络拓扑和进行本域内路由计算，或从本域内的数据库获取全局网络拓扑进行跨域的路由计算，将本域内网络拓扑和计算的路由表存储到本域内的数据库；还用于从本域内的数据库获取本域的路由表后生成转发表并下发给本域内转发设备；
转发设备，用于向本域内控制器上报网络拓扑，并根据本域内控制器下发的转发表进行数据交换转发。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，其特征在于，每个域内的数据库包括主数据库和备份数据库，域间通过主数据库间进行同步。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式控制器方法，其特征在于，每个域内部署多个控制器，每个控制器管理不同的转发设备。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，其特征在于，控制器和数据库支持星载部署和地面部署两种模式。
5.根据权利要求1所述的一种适用于低轨卫星网络的无状态分布式组网控制系统，其特征在于，数据库使用订阅发布模式把更新的网络拓扑或者路由表发布到固定的频道上，相关控制器订阅该频道，获取实时数据。
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