基于SDN的媒体分发网络的接入控制研究

发布时间：2017-04-25 12:18

  本文关键词：基于SDN的媒体分发网络的接入控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机网络技术的发展和进步,以及服务带宽的不断提高,人们对视频媒体业务的需求也在日益增加,网络视频服务正处于高速发展阶段。目前,流媒体技术广泛应用于网络视频服务领域,由于它对传输时延和服务带宽具有高度灵敏性,因此,各视频业务提供商纷纷建立了自己的媒体分发网络,以期提高业务响应能力和媒体分发的效率,并为视频应用提供灵活、有效的内容传输。但由于传统的网络中,网络层上采用尽力而为的服务方式,并没有考虑不稳定的网络状态和网络拥塞对视频传输以及用户服务质量(Quality of Service,QoS)造成的影响。而软件定义网络(Software Defined Network, SDN)作为一种可以克服上述缺陷的新型网络系统架构,已经得到了学术界和工业界的持续关注和研究,利用SDN控制器可以实现网络层上视频流的路径选择和优化控制。而接入控制作为媒体分发网络的重要组成成分,在资源有限的情况下,对于提高系统资源利用率,提供服务质量保障方面起到关键作用。因此研究SDN系统架构下的媒体分发网络的接入控制问题具有重要意义。本文的主要工作如下：1.针对SDN环境下媒体分发网络的接入控制问题,提出了一种综合考虑服务节点和传输链路服务性能优化问题的接入控制方案。与传统接入控制方案的不同之处在于,该方案利用SDN控制器对路由器的直接管控和全局信息感知能力,在获取服务节点的资源分配和服务状况信息的同时,可以获取网络中数据传输路径上的资源使用情况,并通过寻找最优策略来对应用层上服务节点服务性能和网络层上服务节点到用户之间的传输链路的服务性能进行联合优化,减少了链路拥塞对数据传输和用户服务质量的影响。2.在分析SDN环境下媒体分发网络特点的基础上,为系统的接入控制过程建立部分可观Markov决策过程(Partially Observable Markov Decision Process, POMDP)模型,并在系统建模时综合考虑服务节点和传输链路的性能优化问题。在模型构建完成后,选择基于观测的随机策略作为系统的接入控制策略,最后,通过策略梯度优化方法对其进行优化,并求解出模型的最优策略。3.基于上述理论分析和研究,设计仿真实例,通过分析实验结果验证所提方案和所建模型的有效性。仿真结果表明,与尽力而为的服务策略相比,基于POMDP模型的最优接入控制策略可以有效提升系统性能,增强系统的运营能力。
【关键词】：SDN 接入控制 POMDP 随机策略 策略梯度
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.09
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势12-15
• 1.2.1 媒体分发系统的演化过程12-14
• 1.2.2 媒体分发网络接入控制14-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 1.4 本文的组织结构16-18
• 第2章 媒体分发系统与相关技术18-26
• 2.1 基于SDN的媒体分发网络18-21
• 2.1.1 基于OpenFlow的SDN网络18-20
• 2.1.2 媒体分发系统的基本架构20-21
• 2.2 服务系统的接入控制策略21-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第3章 媒体分发网络的接入控制26-42
• 3.1 POMDP模型和优化算法26-32
• 3.1.1 POMDP的基本元素27-28
• 3.1.2 基于观测的随机策略28-29
• 3.1.3 策略梯度优化算法29-32
• 3.2 系统参数32-35
• 3.2.1 建模依据32-33
• 3.2.2 系统参数33-35
• 3.3 基于POMDP的建模35-39
• 3.4 本章小结39-42
• 第4章 系统仿真与结果分析42-52
• 4.1 基于样本轨道的仿真估计方法42-44
• 4.2 仿真实例44-47
• 4.2.1 仿真参数44-46
• 4.2.2 基于模型的仿真流程46-47
• 4.3 实验结果和数据分析47-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 总结和展望52-56
• 5.1 总结52-53
• 5.2 展望53-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-62
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果62

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