基于市场机制的新一代网络资源分配算法

发布时间：2017-11-21 14:12

  本文关键词：基于市场机制的新一代网络资源分配算法

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【摘要】：网络虚拟化是电信界和互联网界为解决网络容量、网络灵活性以及网络安全等诸多问题的一种有效手段。但在网络资源映射和拓扑发现、虚拟化网络资源分配、虚拟网络监控和故障管理等方面仍存在问题,本文将针对虚拟化网络资源分配展开研究。现有的分配算法中基于网络本身的,经济效益低；而基于经济效益的,分配效率不高。高效虚拟网络资源分配方法的研究是网络虚拟化技术商业化的关键。本文以提高网络资源利用效率和VNO以及SP的效益为着眼点,提出基于市场机制的虚拟网络资源分配算法。在网络虚拟化环境中,改变了传统的网络商业模型,将网络服务提供商(ISP:Internet Service Provider)拆分为三个独立的实体：底层网络提供商(InP:Infrastructure Provider)、虚拟网络运营商(VNO, Virtual Network Operation)和虚拟网络服务提供商(SP:Service Provider)。本文主要研究SP与VNO之间的交互过程。首先,通过对虚拟网络资源分配应用场景的分析,分别对不同场景下的网络资源分配方法进行需求分析,确定完全垄断和完全竞争为本文研究网络资源分配的市场类型。然后在完全垄断下提出基于两阶段混合拍卖(Two-Stages Hybrid Auction, T-SHA)的虚拟网络资源分配模型,即第一阶段采用向上叫价式拍卖以及第二阶段采取第一价格密封拍卖的方式。随着新的VNO不断进入,市场类型最终会进入完全竞争状态,在此状态下本文确定了社会最优分配的VNO数目。随后提出动态双向拍卖机制(Dynamic Double Auction, DDA),将交易的资源价格和数量当做是VNO和SP的服务质量要求,并在不同的网络资源供求关系的情况下采取不同的拍卖规则,从而增加了VNO和SP的满意度,提高了市场经济效率。最后,通过JADE平台对本文提出的两种机制进行实验分析,T-SHA、先到先服务的公平性指数和资源利用率分别为0.58和0.9、0.5和0.78,T-SHA更有助于提升用户之间的公平性。G-SP的资源利用率和T-SHA相当,但T-SHA效率更高。向上叫价拍卖、T-SHA、VCG的SP参与率分别为0.7、0.93、0.83,T-SHA可以吸引SP的参与,从而增加拍卖的激烈程度,提高最终的成交价,但是相对于单阶段拍卖,T-SHA实际操作要复杂一点。而动态双向拍卖机制DDA相对于其他机制VNO和SP的满意度更高。随着买卖双方交易者的增加,经济效率随之增加,并逐渐接近100%。本文中提出的T-SHA和DDA都基于代理的建模方法进行了计算实验,实验结果也更贴近实际资源分配场景,可以为真实虚拟网络资源交易提供参考。但是这两种方法都没有考虑到负载均衡,需要进一步研究。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.0

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