一种基于SDN和NFV的卫星网络架构制造技术

本发明专利技术一种基于SDN和NFV的卫星网络架构，采用了基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构，起到了显著改善通信服务传送的作用，比起现有方法，SDN和NFV技术的组合为应用媒体服务的流量控制提供动态调节，或者根据问题和解决问题的方式执行动态适应。

A satellite network architecture based on SDN and nfv

【技术实现步骤摘要】
一种基于SDN和NFV的卫星网络架构
本专利技术涉及一种基于SDN和NFV的卫星网络架构。
技术介绍
卫星网络正进入卫星地面一体化的信息传输网络时代，其特点是全球覆盖、多种业务、可靠传输。但卫星网络仍有配置缓慢、流量调度低效以及服务提供不灵活等缺点。一直以来，将卫星和地面网络组合以形成单个和集成网络被认为是显著改善通信服务的有前景的方法。尽管卫星通信技术取得了重要且持续的进步，但由于经济规模的约束和相关技术固有的复杂性，卫星通信产品的发展速度与地面通信系统的发展速度仍有差距。为此，卫星产业致力于重新审视和改进卫星通信在下一代5G网络中的作用。因此，需要提出一种有效且灵活的卫星网络架构。近年来，软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,SDN)和网络功能虚拟化(NetworkFunctionVirtualization,NFV)等新兴网络技术为解决传统卫星网络问题提供了新的方法。基于SDN和NFV的卫星网络虚拟化，指的是将SDN和NFV引入卫星通信系统来改进卫星和地面网络，让卫星网络通过先进的网络资源管理技术进一步保障服务创新和业务敏捷性，从而可以提高服务质量和满足细粒度管理的需求。通过这种方式，卫星通信系统将成为面向服务和租户的系统。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于SDN和NFV的卫星网络架构，采用了基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构，起到了显著改善通信服务传送的作用，比起现有方法，SDN和NFV技术的组合为应用媒体服务的流量控制提供动态调节，或者根据问题和解决问题的方式执行动态适应。本专利技术的技术方案是：一种基于SDN和NFV的卫星网络架构，包括联合层、卫星运营商模块和移动网络模块；所述联合层包括混合接入网络和网络功能虚拟化协调器；其中，混合接入网络用于并行组合卫星和地面固定或移动接入链路，实现向终端用户提供多样性的服务；网络功能虚拟化协调器对媒体服务提供商和卫星运营商模块进行协调；所述网络功能虚拟化协调器包括静态虚拟化映射算法模块和动态虚拟化映射算法模块；在静态虚拟化映射算法模块中，在映射之前掌握所有虚拟网络的信息，虚拟网络一旦形成则不会改变，并将固定形式的虚拟网络投射到物理网络上，分析相应的资源利用率与成功的映射速率；在动态虚拟化映射算法模块中，根据虚拟网络的动态变化进行对应的资源映射，即当形成虚拟网络时，根据需求映射，完成映射的网络的自由恢复，具体为分别映射底层网络基础设施，将虚拟链路映射到底层网络的多个物理链路，并将不可分割流问题转换为多项式可求解问题；同时网络功能虚拟化协调器通过允许虚拟网络功能的多个实例在公共的计算、网络和存储资源池中共存来提高物理资源的利用率；网络功能虚拟化协调器还将网络功能与专有硬件分离，从而在通用商用服务器、交换机和存储单元中运行，进而将联合层与卫星运营商模块联系起来；所述卫星运营商模块包括卫星网关和卫星终端；所述卫星网关和卫星终端通过通信卫星的一个或多个信道的资源互连；所述卫星终端支持软件定义网络技术，在网络控制方面，一旦网络被划分为网络切片，就在支持服务质量的专用分区中将这些切片提供给多个媒体服务提供商；所述切片为可编程的，允许媒体服务提供商开发任意软件定义网络应用程序以根据需要在多个路径上操纵或转移媒体流；通过采用软件定义网络技术，卫星网络呈现供应商普遍支持的开放接口，实现与移动网络模块的统一管理；所述移动网络模块包括地面核心网、基站、终端用户以及服务提供商；终端用户接入基站，应用软件定义网络技术和网络功能虚拟化技术的组合为应用媒体服务的流量控制提供动态调节，或根据问题和解决问题的方式执行动态适应；所述软件定义网络是一种数据控制分离、软件可编程的网络体系结构；网络功能虚拟化技术包括叠加组网技术、虚拟化资源调度技术、虚拟集群技术；其中，叠加组网技术承载网络应用并隔离其他核心网络服务；虚拟资源调度技术在流量调度方面以集中路由方式计算和调度流量，消除分布式路由的局限，促进网络中流量的均衡，在业务链的调度方面，虚拟化网络中的网关、防火墙与负载均衡器功能，与网络虚拟化技术一起构成服务链，将流量调度到相关的功能点进性处理；虚拟集群技术中包括同构技术和异构技术，同构虚拟集群技术用于控制平面扩展过程，将多个类似设备转换为一个虚拟化设备，使资源调度灵活，便于信息共享，而异构技术将不同类型的设备与分布式技术集成在一起，减少网络管理中的设备数量。本专利技术的有益效果是：1、现有技术通常采用卫星通信系统架构，而本专利技术采用了基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构，起到了显著改善通信服务传送的作用，比起现有方法，SDN和NFV技术的组合为应用媒体服务的流量控制提供动态调节，或者根据问题和解决问题的方式执行动态适应。2、现有技术通常单独采用联合或者基于SDN切片的方法，而本专利技术采用了将联合与基于SDN切片相融合的方法，起到了轻松控制资源的作用，比起现有方法，这有利于克服在操作灵活性、可演化性和端到端服务供应方面的若干现有限制。3、现有技术通常单独采用卫星通信或者地面基站通信，而本专利技术采用了将卫星系统与地面基站一体化的技术，起到了扩大通信范围的作用，比起现有方法，更有利于信号的全球覆盖以及可靠传输。附图说明图1为基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构示意图。下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术设计的基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构如图1所示，图中包含两种卫星通信场景：第一种场景是终端连接到卫星端站，卫星端站将信号发送到卫星，之后卫星将信号转发到基站，最后进行连接；第二种场景是终端连接到基站，基站再通过卫星端站将信号发射到卫星，卫星再将信号发射到核心网。本架构主要采用将联合与基于SDN切片相融合的方法。在当前的卫星地面网络体系结构(以下简称为卫星网络)中缺乏普遍的标准，并且许多功能主要部署在执行特定功能的特定供应商的网络设备上，这使得网络基础设施设置非常容易造成供应商锁定，在将来自不同供应商的解决方案一起操作时难以管理。通过引入SDN和NFV技术来实现主要创新，预计卫星网络运营商将获得更大的灵活性，在卫星网络内部署和管理SDN和NFV的同时实现网络设备的运营和资本支出的减少。因此，将SDN和NFV应用于卫星网络是实现卫星和地面网络灵活整合的关键推动因素，这有利于克服在操作灵活性、可演化性和端到端服务供应方面的若干现有限制。基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构主要包括三个部分，分别是联合层、卫星运营商和移动网络运营商。在该架构中引入SDN和NFV技术与基于SDN的网络切片技术。Ⅰ.基于SDN和NFV卫星网络虚拟化架构1.联合层混合接入网络是并行组合卫星部分和地面部分的网络。适当组合在一起的卫星和地面链路可以实现向终端用户提供更好的服务质量(QualityofService,QoS)或体验质量(QualityofExperience,QoE)以及多样性的服务。解决卫星和地面接入网络组合的一种重要方法是联合。联合是指从两个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SDN和NFV的卫星网络架构，其特征在于：包括联合层、卫星运营商模块和移动网络模块；/n所述联合层包括混合接入网络和网络功能虚拟化协调器；其中，混合接入网络用于并行组合卫星和地面固定或移动接入链路，实现向终端用户提供多样性的服务；网络功能虚拟化协调器对媒体服务提供商和卫星运营商模块进行协调；所述网络功能虚拟化协调器包括静态虚拟化映射算法模块和动态虚拟化映射算法模块；在静态虚拟化映射算法模块中，在映射之前掌握所有虚拟网络的信息，虚拟网络一旦形成则不会改变，并将固定形式的虚拟网络投射到物理网络上，分析相应的资源利用率与成功的映射速率；在动态虚拟化映射算法模块中，根据虚拟网络的动态变化进行对应的资源映射，即当形成虚拟网络时，根据需求映射，完成映射的网络的自由恢复，具体为分别映射底层网络基础设施，将虚拟链路映射到底层网络的多个物理链路，并将不可分割流问题转换为多项式可求解问题；同时网络功能虚拟化协调器通过允许虚拟网络功能的多个实例在公共的计算、网络和存储资源池中共存来提高物理资源的利用率；网络功能虚拟化协调器还将网络功能与专有硬件分离，从而在通用商用服务器、交换机和存储单元中运行，进而将联合层与卫星运营商模块联系起来；/n所述卫星运营商模块包括卫星网关和卫星终端；所述卫星网关和卫星终端通过通信卫星的一个或多个信道的资源互连；所述卫星终端支持软件定义网络技术，在网络控制方面，一旦网络被划分为网络切片，就在支持服务质量的专用分区中将这些切片提供给多个媒体服务提供商；所述切片为可编程的，允许媒体服务提供商开发任意软件定义网络应用程序以根据需要在多个路径上操纵或转移媒体流；通过采用软件定义网络技术，卫星网络呈现供应商普遍支持的开放接口，实现与移动网络模块的统一管理；/n所述移动网络模块包括地面核心网、基站、终端用户以及服务提供商；终端用户接入基站，应用软件定义网络技术和网络功能虚拟化技术的组合为应用媒体服务的流量控制提供动态调节，或根据问题和解决问题的方式执行动态适应；所述软件定义网络是一种数据控制分离、软件可编程的网络体系结构；网络功能虚拟化技术包括叠加组网技术、虚拟化资源调度技术、虚拟集群技术；其中，叠加组网技术承载网络应用并隔离其他核心网络服务；虚拟资源调度技术在流量调度方面以集中路由方式计算和调度流量，消除分布式路由的局限，促进网络中流量的均衡，在业务链的调度方面，虚拟化网络中的网关、防火墙与负载均衡器功能，与网络虚拟化技术一起构成服务链，将流量调度到相关的功能点进性处理；虚拟集群技术中包括同构技术和异构技术，同构虚拟集群技术用于控制平面扩展过程，将多个类似设备转换为一个虚拟化设备，使资源调度灵活，便于信息共享，而异构技术将不同类型的设备与分布式技术集成在一起，减少网络管理中的设备数量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于SDN和NFV的卫星网络架构，其特征在于：包括联合层、卫星运营商模块和移动网络模块；
所述联合层包括混合接入网络和网络功能虚拟化协调器；其中，混合接入网络用于并行组合卫星和地面固定或移动接入链路，实现向终端用户提供多样性的服务；网络功能虚拟化协调器对媒体服务提供商和卫星运营商模块进行协调；所述网络功能虚拟化协调器包括静态虚拟化映射算法模块和动态虚拟化映射算法模块；在静态虚拟化映射算法模块中，在映射之前掌握所有虚拟网络的信息，虚拟网络一旦形成则不会改变，并将固定形式的虚拟网络投射到物理网络上，分析相应的资源利用率与成功的映射速率；在动态虚拟化映射算法模块中，根据虚拟网络的动态变化进行对应的资源映射，即当形成虚拟网络时，根据需求映射，完成映射的网络的自由恢复，具体为分别映射底层网络基础设施，将虚拟链路映射到底层网络的多个物理链路，并将不可分割流问题转换为多项式可求解问题；同时网络功能虚拟化协调器通过允许虚拟网络功能的多个实例在公共的计算、网络和存储资源池中共存来提高物理资源的利用率；网络功能虚拟化协调器还将网络功能与专有硬件分离，从而在通用商用服务器、交换机和存储单元中运行，进而将联合层与卫星运营商模块联系起来；
所述卫星运营商模块包括卫星网关和卫星终端；所述卫星网关和卫星终端通过通信卫星的一个或多个信道的资源互连；所述卫星终端支持软...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁宇，尹浩琼，曹旸，德力格尔，郑年波，马俊俊，
申请(专利权)人：中国卫通集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11