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空间信息网络是以空间平台为载体,实时获取、处理和传输信息的网络系统。随着航天技术的发展与科技的进步,空间信息网络在政治、军事、经济等领域的地位在不断提高,已经成为全球范围内的研究重点。卫星网络作为空间信息网络的重要组成部分之一,能够对地球表面实现完整覆盖且不受环境、气候等地理条件限制,已经承载了越来越多的空间业务。卫星之间通过组网,不仅可以有效整合空间信息资源,提高空间信息网络的稳定性,还可以为网络中的数据传输提供多条路径。网络中的路由技术对数据传输的时效性与可靠性以及网络的整体性能有着重要意义,虽然在地面网络中路由问题已经得到了很好的解决,但是由于卫星具有高速移动的特点,使其网络拓扑一直处在动态变化的过程中,而且受到空间环境的影响,传统地面网络的路由算法不能适用于卫星网络,因此卫星网络中的路由问题是空间信息网络的基本问题,也是当前领域研究的热点之一。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是一种新型网络架构,SDN具有松耦合的控制平面与数据平面,实现了控制器对网络的集中控制,交换机只需要根据控制器下发的流表进行转发。网络管理员可以通过编程对网络进行管理,使网络的自动化管理和控制能力有了较大的提升。本文将SDN应用于空间信息网络,来解决空间信息网络中的路由问题。本文的主要工作包括:第一,提出了一种基于SDN的空间信息网络架构,该架构可以有效解决现有网络中网络管理不灵活、分组数据传输时延较大等问题。该架构采用SDN网络的转发分离思想,三颗地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星与地面控制中心组成控制器集群,GEO卫星在基于全局视图的基础上进行决策制定与流表下发,低层卫星只负责简单的数据转发,地面控制中心定期进行数据存储以及对空间信息网络的技术支持。卫星之间通过星间链路组成网络,使得卫星系统可以成为一个独立系统,减少对地面站的依赖。第二,根据卫星网络拓扑特点,借鉴国内外卫星网络路由算法的研究成果,利用卫星网络路由算法中覆盖区域划分机制的思想建立了近地轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络系统模型,隐藏了卫星的移动性,并根据卫星的轨道以及卫星在轨道中的位置,对网络中的所有卫星都设计了逻辑地址,在基于SDN的卫星网络中,主要利用逻辑地址进行路由转发等相应处理。第三,根据逻辑地址进行了 SDN网络中控制信令的设计。包括控制器与交换机的流表设计、多控制器信息同步设计。在控制器与交换机的流表设计部分主要根据逻辑地址对控制器下发流表中的匹配域以及动作指令进行相应设计;在多控制器信息同步设计部分,主要设计了多控制器之间关于网络拓扑信息的同步和任务信息的同步。最后,根据LEO卫星网络的拓扑结构以及具体特点,提出了基于SDN的LEO卫星网络中最短路径算法,利用SDN集中控制的特点,不仅可以保证路由结果全局最优,还可以减少交换机的计算任务,加快数据的传输速度。根据源卫星节点与目的卫星节点的相对位置,分三种情况讨论转发路径,保证从源卫星节点到目的卫星节点的路径最短,并且加入拥塞控制机制,有效避免网络中由于某一节点拥塞而影响整个网络的性能。仿真证明该算法有效的降低了数据分组端到端传输时延、丢包率,提高了网络吞吐量,能够有效的运用在LEO卫星网络中。