软件定义广域网时空二维流量工程与跨层资源调度方法研究

发布时间：2020-09-18 10:02

　　随着互联网企业的迅速发展,网络流量爆炸式的增长,网络虚拟化、开放化以及智能化成为广域网技术的未来发展趋势。传统广域网面临着管道固化、网络管理复杂、业务调整不灵活等问题,从而导致网络资源利用率低、用户体验差等一系列问题。因此,本文首先对广域网业务流量特征展开分析。然后基于软件定义广域网技术,分别从云服务提供商以及运营商两个角度对数据中心间流量工程以及光传送网的智能专线展开研究。主要研究设计成果如下。(1)针对云提供商的数据中心间网络以及智能专线运营商的光传送网两种场景对流量特征进行分析。在“IP+光传送”的软件定义广域网集中控制架构之上,提出一种面向用户的带宽日历业务模型,以实现广域网带宽用户可控和灵活调度。(2)数据中心间网络中的非交互性流量数据量大,具备明显的时间窗口且可调度。针对上述场景,提出一种基于调度窗口的时空二维流量工程方案,联合考虑“IP+光层资源”的空间维度和时间维度,结合光层周期重构技术,对数据中心间网络流量调度和带宽分配进行全局优化;基于此设计并实现了数据中心间广域网带宽日历提供和资源调度系统。一方面可以为用户业务提供期限保障服务,另一方面可提高业务调度灵活性,最大化网络的传输效率以及利用率。仿真结果表明该系统的网络请求接受率最高可提升20%,同时网络吞吐量最高可提升33.3%左右。(3)政企专线业务是目前运营商的重要业务和收入来源,然而传统的传送网专线业务控制管理复杂,开通周期长,管道僵化,不具备面向用户的灵活调度和调整能力。本文基于华为T-SDN远程实验室和开放的北向接口,设计并实现了基于带宽日历的智能传送网专线业务发放系统。通过网络可视化、一键开通以及专线带宽窗口定制功能,将专线的控制能力开放给用户,让其能够根据自身的业务特征灵活调整专线带宽资源,以提高业务承载能力,实现广域网带宽的高效利用,达到客户和运营者双赢的目的。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.2
【部分图文】：

流量分布,时间维度

维度以及流量分布优化的空间维度研究时空二维流量工程和跨层资源调度方法，逡逑实现业务隔离避免互相影响，同时提高数据中心间广域网资源利用率。其中时间逡逑维度是将时间作为网络优化的考虑因素，特别是针对未来时间。如图１－１所示，图逡逑中Ａ、Ｂ、Ｃ分别为同源同目的点的ｄｅａｄｌｉｎｅ－ａｗａｒｅ的业务，右侧表格中是各业务逡逑的参数，其中Ａ的到达时间为１，要求的截止时间为３，经过预分配之后业务开始逡逑时间为１；邋Ｂ的到达时间为１，请求的截止时间为４，经过预分配后业务开始时间逡逑为２；邋Ｃ的到达时间为３，截止时间为６。若在Ｃ到达时即开始传输则会导致３－４逡逑时间网络繁忙，容易造成阻塞。我们可以从全局的角度调度，如左侧的图使Ａ在逡逑１开始３结束，Ｂ在２开始４结束，Ｃ在４开始６结束，从而错开传输的高峰期，逡逑避免阻塞，提高用户的体验，也提升网络的利用率，因此，Ｃ在预分配后业务开始逡逑时间为４。这就是一个简单的考虑未来时段对网络进行优化的流量工程

工作流图,工作流,最大化

状态以及业务传输期限，为请求预留未来网络资源，将传输任务分配到多时隙以逡逑及多路径上。逡逑图１－２为ＴＥＭＰＵＳ工作流，在每个时隙，ＴＥＭＰＵＳ首先尝试为请求进行公平逡逑分配比如最大化最小保证带宽。然后分配剩余带宽使得资源利用率最大化。该方逡逑法提出的主要目的如下：逡逑１）逦实现高优先级流量的零延误、零丢包。逡逑２）逦当网络传输容量没有限制时，为长传输请求提供期限保障。逡逑３）逦当需求超过网络容量限制时，最大最小业务传输部分或者说是最大化逡逑网络资源利用率。逡逑Ｐｅｒ邋ｔｉｍｅｓｔｅｐ逡逑＇W＿ＥＥＩ邋W 一逡逑＇邋．．．逡逑图１－２邋ＴＥＭＰＵＳ工作流［１］逡逑４逡逑

架构图,架构,方案,定制化

、、ＢＧＰ－ＬＳ等ＳＤＮ架构下的协议。除此之外，网络转发层ｐｅｎｆｌｏｗ等硬件转发，为网络提供高性能的转发平面，优化制器＋ＡＰＰ层：ＡＤＷＡＮ在ＯＤＬ平台的基础上，集成各种场景的不同，如数据中心间网络、骨干网等，开发合适的上提供定制化、差异化的服务；通过标准的南向接口协议与底户可通过定制化的北向接口与控制器交互，通过控制器给物理编排层．？通过调用ＡＰＰ开放的ＡＰＩ，实现业务流组定义（、ＶＰＮ等）和业务的策略定义以及管理编排，对全网进行络拓扑可视化展示、及故障监控等，从而加强网络可视化能管理。逡逑司针对传送网专线业务发放场景，提出了传送网的ＳＤＮＵＰ：该方案也是基于ＳＤＮ技术集中式控制特点实现的一个开放、

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