基于深度强化学习的海上网络资源分配研究
发布时间：2021-02-09 02:26
自“智慧海事”提出以来,海事信息管理系统向着自动化与智能化方向飞速发展。然而,为海洋用户提供可靠、高质量的网络服务质量（Qualityof Service,QoS）却成为了限制海上通信发展的瓶颈。在大量异构网络共存的海洋环境中,传统路由算法对于QoS的优化目标是单一的,并且需要反复建立模型、调整参数,不能满足大多数业务的QoS和在线信息获取需求。在处理多目标QoS优化问题（即时延,丢包率,能耗等）,由于问题的高复杂度使传统方法无法有效解决。因此,本文在多目标QoS约束下,针对海上无线网络的选路优化问题和资源高效分配问题进行相关研究:（1）针对海上通信网络的异构性,本文提出了一种软件定义的海事通信网络架构。该架构集成空、天、地、海的网络部署,并运用软件定义网络（Software Defined Network,SDN）打破了开放系统互联（Open System Interconnection,OSI）模型的垂直结构,实现了控制与转发的分离,简化了网络的运维管理过程。其次,通过其统一的Openflow标准实现数据集中式调度,解决了海洋异构网络中的通信问题,从而实现高效传输。（2）针对所提出...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１论文内容框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅｓｉｓ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ??
部署新服务。通过结合软件定义和虚??拟化［５４］的船岸通信、船船通信可以以直接编程的方式，控制抽象的底层基础设施通信连??接，以提高效率和网络管理的灵活性。??全局控制器??圖｜圍??局部控制器１，?２，?３??ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ??ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ?ｙ?ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ??Ｊｍｍ?Ｒｗｉ?Ｒｒａｌ?ｌ＆Ｓｉ?ｗａｒｎ??Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ??交换机１?交换机２?交换机３?交换机４?交换机５??图２．１基于ＯｐｅｎＦｌｏｗ的ＳＤＮ工作原理??Ｆｉｇ．?２．１?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＳＤＮ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ??基于ＯｐｅｎＦｌｏｗ的ＳＤＮ工作原理如图２．１所示。其中，ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机进行数据??转发；ＦｌｏｗＶｉｓｏｉ？对网络进行虚拟化；控制器对网络进行集中控制，实现控制层的功能。??－１２?－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???当业务到达时，ＳＤＮ全局控制器以集中式控制的方式将业务下发给局部控制器１，?２，??３。每个局部控制器再通过ＦｌｍｖＶｉｓｏｒ对其所在网络进行虚拟化，最终根据分配策略将业??务分配给对应的ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机进行数据层的转发。??２．２．?２?ＳＤＮ架构与接口协议??一、ＳＤＮ架构??应用层??＿＿麵，＿??北向接口?Ｉ?ＡＰＩ?Ｉ?ＡＰＩ??控制层?＊?善??ｇａｗｉ??ＳＤＮ控纖件＿??南向接口?｜?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ标准??基础设施层?暑??图２．２软件定义网络架构??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｒｃｈｋｅｃｔｕｒｅ??ｌ??ＳＤＮ架构最早由开放网络基金会（Ｏｐｅｎ?Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ?Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，?ＯＮＦ）组织提出，??受到学术界和商业界的广泛认可［５５］。ＯＮＦ提出的ＳＤＮ的体系架构共分三层，如图２．２??所示。顶层为应用层，包含各种不同类型的业务和应用；中间的为控制层，主要负责处??理数据平面资源的编排，维护网络拓扑和状态信息等；最底层为基础设施层，负责基于??流表的数据处理、转发和状态收集。??（１）应用层：它提供各种类型的应用程序，如服务质量、网络运行、负载均衡等，??通过ＡＰＩ?（应用程序编程接口）与控制层进行通信。??（２）控制层：ＳＤＮ控制器是软件定义网络的骨干，负责管理全局网络，并提供用??于实现应用层网络服务的ＡＰＩ。控制层是ＳＤＮ控制器管理网络基础结构，可以按需灵??活选择不同的控制器。在此层，控制器包含许多业务逻辑，用于获取和维护各种类型的??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流量工程的软件定义网络控制资源优化机制[J]. 胡宇翔,李子勇,胡宗魁,胡涛. 电子与信息学报. 2020(03)
[2]海事五代卫星通信系统关键技术分析[J]. 张华冲,韩星,谢华军,杨松. 无线电工程. 2019(11)
[3]无线Mesh网络的发展与应用[J]. 王乃祥. 电子世界. 2019(16)
[4]基于VDES的空天地海通信网络架构与关键技术[J]. 胡旭,林彬,王珍. 移动通信. 2019(05)
[5]智能航保 引领未来新潮流[J]. 中国海事. 2018(12)
[6]海上无线宽带网络架构研究现状及相关技术展望[J]. 段建丽,林彬,王莹,何荣希. 电讯技术. 2018(08)
[7]近海TD-LTE网络覆盖优化方法与应用[J]. 蓝俊锋,牛冲丽,余国辉. 电信科学. 2018(06)
[8]基于Ad Hoc移动节点模型的海上DTN建模与性能分析[J]. 石尧,李晖,杜文才,李发彬. 计算机工程. 2018(03)
[9]NAVDAT系统在舰船航海保障中的应用探究[J]. 雷波,刘文,彭汉国,张渊博,杨伟,董晓峰. 通信技术. 2018(02)
[10]海洋通信的发展现状与时代挑战[J]. 夏明华,朱又敏,陈二虎,邢成文,杨婷婷,温文坤. 中国科学:信息科学. 2017(06)
硕士论文
[1]基于深度强化学习的MEC计算卸载和资源分配研究[D]. 程百川.北京邮电大学 2019
[2]利用机器学习实现快速网络资源分配的研究[D]. 李彦君.电子科技大学 2015
本文编号：3024891
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１论文内容框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅｓｉｓ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ??
部署新服务。通过结合软件定义和虚??拟化［５４］的船岸通信、船船通信可以以直接编程的方式，控制抽象的底层基础设施通信连??接，以提高效率和网络管理的灵活性。??全局控制器??圖｜圍??局部控制器１，?２，?３??ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ??ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ?ｙ?ＦｌｏｗＶｉｓｏｒ??Ｊｍｍ?Ｒｗｉ?Ｒｒａｌ?ｌ＆Ｓｉ?ｗａｒｎ??Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ??交换机１?交换机２?交换机３?交换机４?交换机５??图２．１基于ＯｐｅｎＦｌｏｗ的ＳＤＮ工作原理??Ｆｉｇ．?２．１?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＳＤＮ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＯｐｅｎＦｌｏｗ??基于ＯｐｅｎＦｌｏｗ的ＳＤＮ工作原理如图２．１所示。其中，ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机进行数据??转发；ＦｌｏｗＶｉｓｏｉ？对网络进行虚拟化；控制器对网络进行集中控制，实现控制层的功能。??－１２?－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???当业务到达时，ＳＤＮ全局控制器以集中式控制的方式将业务下发给局部控制器１，?２，??３。每个局部控制器再通过ＦｌｍｖＶｉｓｏｒ对其所在网络进行虚拟化，最终根据分配策略将业??务分配给对应的ＯｐｅｎＦｌｏｗ交换机进行数据层的转发。??２．２．?２?ＳＤＮ架构与接口协议??一、ＳＤＮ架构??应用层??＿＿麵，＿??北向接口?Ｉ?ＡＰＩ?Ｉ?ＡＰＩ??控制层?＊?善??ｇａｗｉ??ＳＤＮ控纖件＿??南向接口?｜?Ｏｐｅｎｆｌｏｗ标准??基础设施层?暑??图２．２软件定义网络架构??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｒｃｈｋｅｃｔｕｒｅ??ｌ??ＳＤＮ架构最早由开放网络基金会（Ｏｐｅｎ?Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ?Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，?ＯＮＦ）组织提出，??受到学术界和商业界的广泛认可［５５］。ＯＮＦ提出的ＳＤＮ的体系架构共分三层，如图２．２??所示。顶层为应用层，包含各种不同类型的业务和应用；中间的为控制层，主要负责处??理数据平面资源的编排，维护网络拓扑和状态信息等；最底层为基础设施层，负责基于??流表的数据处理、转发和状态收集。??（１）应用层：它提供各种类型的应用程序，如服务质量、网络运行、负载均衡等，??通过ＡＰＩ?（应用程序编程接口）与控制层进行通信。??（２）控制层：ＳＤＮ控制器是软件定义网络的骨干，负责管理全局网络，并提供用??于实现应用层网络服务的ＡＰＩ。控制层是ＳＤＮ控制器管理网络基础结构，可以按需灵??活选择不同的控制器。在此层，控制器包含许多业务逻辑，用于获取和维护各种类型的??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流量工程的软件定义网络控制资源优化机制[J]. 胡宇翔,李子勇,胡宗魁,胡涛. 电子与信息学报. 2020(03)
[2]海事五代卫星通信系统关键技术分析[J]. 张华冲,韩星,谢华军,杨松. 无线电工程. 2019(11)
[3]无线Mesh网络的发展与应用[J]. 王乃祥. 电子世界. 2019(16)
[4]基于VDES的空天地海通信网络架构与关键技术[J]. 胡旭,林彬,王珍. 移动通信. 2019(05)
[5]智能航保 引领未来新潮流[J]. 中国海事. 2018(12)
[6]海上无线宽带网络架构研究现状及相关技术展望[J]. 段建丽,林彬,王莹,何荣希. 电讯技术. 2018(08)
[7]近海TD-LTE网络覆盖优化方法与应用[J]. 蓝俊锋,牛冲丽,余国辉. 电信科学. 2018(06)
[8]基于Ad Hoc移动节点模型的海上DTN建模与性能分析[J]. 石尧,李晖,杜文才,李发彬. 计算机工程. 2018(03)
[9]NAVDAT系统在舰船航海保障中的应用探究[J]. 雷波,刘文,彭汉国,张渊博,杨伟,董晓峰. 通信技术. 2018(02)
[10]海洋通信的发展现状与时代挑战[J]. 夏明华,朱又敏,陈二虎,邢成文,杨婷婷,温文坤. 中国科学:信息科学. 2017(06)
硕士论文
[1]基于深度强化学习的MEC计算卸载和资源分配研究[D]. 程百川.北京邮电大学 2019
[2]利用机器学习实现快速网络资源分配的研究[D]. 李彦君.电子科技大学 2015
本文编号：3024891
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