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信息中心网络绿色QoS路由机制的设计与仿真实现

发布时间:2018-12-13 13:55
【摘要】:随着大数据时代的来临,当前互联网的端到端传输机制不能满足网络中海量数据的传输需求。与此同时,当前互联网的接入方式由传统的固定接入,发展到现在的固定接入与移动接入并驾齐驱的接入方式,使得终端位置不再完全固定,当前互联网以IP地址为核心、端到端的传输机制不适用于终端位置不固定的传输。为解决当前互联网这种传输方式带来的先天性缺陷问题,人们开始思考未来互联网的传输机制,由此对当前互联网的体系结构和路由机制进行革命性地重新设计,信息中心网络(Information-Centric Networking, ICN)在这背景下应运而生。学术界和业界都在思考信息中心网络的路由机制,本文也对信息中心网络的路由机制展开了研究。随着互联网耗电量与温室气体排放量的迅速增加,绿色和环保已经成为网络构建和发展的基本要求。因此,本文根据信息中心网络现有的体系结构及工作原理等相关基础研究成果,基于信息中心网络具有的为内容命名按内容名称检索和天然备份等特点,设计了信息中心网络的绿色路由机制。在内容传输过程中,根据链路能效状态及绿色路由算法,对网络流量进行动态调节,选择能效较高的路径传输内容。信息中心网络的路由节点要求具备寻路、交换、计算、存储、自感知和自管理能力。同时,近年来互联网中的新型网络应用(如网络学习、视频会议、在线培训和远程医疗等)也正在日益激增,用户对网络的服务质量(Quality of Service, QoS)和容错性要求越来越高。因此,信息中心的绿色路由机制的设计还需兼顾服务质量和容错性保证。本文考虑了用户QoS需求,在选路过程中,最大化所选路径的端到端QoS评价值。同时,为保证端到端的可靠性,本文在建立工作路径的同时还建立了保护路径。由于多QoS参量约束、多目标QoS路由问题已被证明是NP完全问题,因此本文引入智能水滴算法进行优化求解。本文对信息中心网络绿色QOS路由机制进行了仿真实现,并与基准机制进行了性能对比。其结果表明,本文提出的信息中心网络绿色QoS路由机制在节能和满足用户QOS需求方面是可行且有效的。
[Abstract]:With the advent of big data era, the current end-to-end transmission mechanism of the Internet can not meet the needs of mass data transmission in the network. At the same time, the current Internet access mode from the traditional fixed access to the current fixed access and mobile access parallel access mode, so that the terminal position is no longer completely fixed, the current Internet with IP address as the core, End-to-end transmission mechanism is not suitable for terminal position is not fixed transmission. In order to solve the problem of congenital defects brought about by the current Internet transmission mode, people begin to think about the transmission mechanism of the future Internet, and then carry out a revolutionary redesign of the current Internet architecture and routing mechanism. Information center network (Information-Centric Networking, ICN) came into being under this background. Both academia and industry are thinking about the routing mechanism of the information center network, and this paper also studies the routing mechanism of the information center network. With the rapid increase of Internet power consumption and greenhouse gas emissions, green and environmental protection have become the basic requirements of network construction and development. Therefore, according to the existing information center network architecture and working principle and other related basic research results, based on the information center network has the characteristics of content naming, content name retrieval and natural backup, etc. The green routing mechanism of information center network is designed. In the process of content transmission, according to the link energy efficiency state and the green routing algorithm, the network traffic is dynamically adjusted, and the more energy-efficient path transmission content is selected. Routing nodes in information center networks require routing, switching, computing, storage, self-sensing and self-management capabilities. At the same time, the new network applications (such as network learning, video conference, online training and telemedicine) in recent years are also increasing rapidly. Users are demanding higher quality of service (Quality of Service, QoS) and fault-tolerance of the network. Therefore, the design of green routing mechanism in information center should take into account the quality of service and fault tolerance. In this paper, the user's QoS requirements are considered, and the end-to-end QoS evaluation of the selected path is maximized during routing. At the same time, in order to ensure the end-to-end reliability, this paper establishes the working path and the protection path at the same time. The multi-objective QoS routing problem has been proved to be a complete NP problem due to the constraints of multiple QoS parameters, so the intelligent water drop algorithm is introduced to solve the optimization problem in this paper. In this paper, the green QOS routing mechanism of information center network is simulated and compared with the benchmark mechanism. The results show that the proposed green QoS routing mechanism in the information center network is feasible and effective in terms of energy saving and meeting the QOS requirements of users.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.5

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本文编号:2376649

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