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空天地一體化網絡時間確定網絡路由器

2023-08-03 11:02:44
云上高博會 http://www.a00n.com
所屬領域:
新一代信息技術
項目成果/簡介:

(一)項目背景

空天地一體化信息網絡是“科技創(chuàng)新 2030 重大項目”,它 將融合多個獨立低軌道衛(wèi)星星座與地面網絡,構成綜合互聯(lián)網,提供全球移動通信與互聯(lián)網業(yè)務。其重要特征在于為天基、空基、海基、偏遠地域用戶提供通信與算力服務,為地面移動通信系統(tǒng)及互聯(lián)網提供承載服務,為森林、江河、路軌、電力傳輸的安全運維提供物聯(lián)網服務。路由器是空天地一體化信息網絡的關鍵部件,為網絡資源的高效調度、業(yè)務的精準部署提供支撐。
面臨的挑戰(zhàn)之一是:高資源利用率與高服務質量之間的矛盾。作為網絡基礎設施,該網絡須提供與地面網絡相比擬的服務質量,讓天基、空基、海基、偏遠地域用戶愿意使用,提升網絡用戶量。同時,網絡的資源利用率高,降低網絡的建造與運維成本,支持網絡的自我發(fā)展。空天地一體化信息網絡與地面網絡差異較大,直接應用地面網絡路由技術,網絡的資源利用率與 QoS 保障水平均會下降,基于此,提出了空天地一體化網絡時間確定網絡路由器解決方案,旨在解決高資源利用率與高服務質量之間的矛盾,在大規(guī)模動態(tài)網絡中保障業(yè)務時延,該方案亦適用于斷續(xù)連通網絡,且與 Ipv6 網絡兼容。該技術為大規(guī)模時間確定網絡的構建提供理論與技術支撐。

(二)項目簡介

面向空天地一體化網絡,針對傳統(tǒng)路由技術難以兼顧高資源利用率與高服務質量的問題,探索其背后的科學問題,提出了空天地一體化網絡時間確定網絡路由器解決方案,研制了星載路由器原理樣機。主要部件及性能如下所述。

1)提出具有時間屬性的路由算法。在網絡表征中引入了時間屬性,設計了具有時間屬性的路由算法,解決了傳統(tǒng)路由算法缺乏時間屬性,易造成網絡擁塞和分組丟失,時間確定性難保障;

2)提出了基于傳輸資源與存儲資源關聯(lián)調度方法,適應業(yè)務隨機性與衛(wèi)星網絡拓撲的時變性出提出了表征網絡時變特征;

3)設計了自適應拓撲發(fā)現(xiàn)與維護機制,能以較低負荷維護網絡時變拓撲信息;

4)提出了低負荷的移動管理機制,避免衛(wèi)星移動引入的大量移動管理負荷,保障了服務時延;

5)提出了基于時間屬性的數據面轉發(fā)方法,保障敏感業(yè)務傳輸的同時,提升了網絡資源利用率;

6)提出 DTN 網絡與 IP 網絡兼容方案,支持斷續(xù)連通網絡路由構建與分組的托管傳輸;

7)研制了時間確定網絡路由器原理樣機,支持相關算法與協(xié)議的在線驗證;

8)開發(fā)了大規(guī)模空天地一體化網絡鏈路模擬系統(tǒng),在線模擬網絡時變鏈路,支持路由器、路由協(xié)議在規(guī)模化的網絡環(huán)境中驗證。

路由器、鏈路模擬器及路由協(xié)議驗證界面

(三)關鍵技術

時變網絡多維資源的圖模型表征與多維資源聯(lián)合調度技術。課題組拓展了時變圖理論,解決了傳輸資源與存儲資源的關聯(lián)調度問題,提升了傳輸資源利用率;設計了基于時間屬性的路由算法,在時變的天地一體化網絡中,構建了具有時間屬性的端到端路徑,解決了傳統(tǒng)路由技術難以保障端到端時延的問題。
技術成熟度:
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