弹性光网络下虚拟网络映射和资源分配策略

发布时间：2020-03-31 23:07

【摘要】：云计算、视频会议、高清电视、物联网的快速发展,对现有骨干网的传输能力提出了巨大的挑战。传统采用波分复用技术的骨干网络是将一根光纤划分若干个波长子信道,因此提高了每根光纤上的资源利用率。但是,随着万物互联进一步推进,基于波分复用的骨干网由于其固定的频谱分配方式,以及调制等级单一等缺点,从而导致资源利用率低,业务无法正常传输。光网络,特别是基于正交频分复用的弹性光网络应运而生,弹性光网络凭借其细粒度的带宽分配以及灵活的选择带宽调制等级,可以提高网络中的资源利用率。同时,为了解决网络存在的“僵化”问题,网络虚拟化作为关键技术被研究者们提出。通过网络虚拟化技术将底层网络所拥有的物理资源虚拟化为虚拟资源池,可以支持多个异构网络来共享底层物理基础上的物理资源,从而提高资源的利用率。其中虚拟网络技术最关键的是虚拟网络映射问题,因此研究弹性光网络中虚拟网络映射和资源分配具有非常重要的意义。本文主要从虚拟网络映射以及资源分配方面深入分析和总结弹性光网络中虚拟网络映射和资源分配问题,提出新的虚拟网络映射和资源分配策略,提高资源的利用率。论文的主要工作如下:首先,针对弹性光网络中虚拟网络映射阶段,为了解决两阶段映射过程中,虚拟节点映射过远导致消耗更多频谱资源和能耗,论文提出一种遗传多目标优化策略。该策略将消耗的能耗和频隙数作为优化目标,根据虚拟节点映射和虚拟链路映射设计了种群初始化方案。在交叉过程,为了提高种群的多样性,加快收敛速度,提出了一种基于分层比较的自适应交叉算子。仿真结果表明论文所提的算法可以有效地降低阻塞率和能耗,提高资源的利用率。其次,针对弹性光网络映射中资源消耗不均匀的问题,论文提出了一种时频联合碎片感知的资源均衡虚拟光网络映射算法。算法综合考虑频隙在时间域和频谱域上的碎片问题,设计了时频联合碎片公式,最小化分配过程中产生的频谱碎片。同时,为了均衡网络中的资源消耗,在原有算法基础上提出基于节点度数的负载均衡感知虚拟网络映射算法。在节点映射阶段,设计物理节点平均资源承载能力的公式,优先映射物理节点平均资源承载能力大的节点。为了均衡路径上资源情况,在链路映射阶段考虑路径权重值,并根据每条路径的权重值对虚拟链路进行映射,从而降低阻塞率。从仿真结果可以得知,论文所提的算法在阻塞率方面有明显的降低,提高资源利用率。
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波分复用技术

ぷ有诺溃噱沟妹扛猹庀松献试吹氖褂寐蚀蟠蟮靥岣吡叄1,2]。WDM 技术是将若干个波长信道复用到一根光纤上面来进行业务传输。如图1.1 所示，在发射端采用复用器将多个波长子信道复用到一根光纤上，在传输到接收端的时候再采用解复用器将不同的波长信道分割开来[3]。这种复用和解复用的技术可以大大地提高资源的利用率。然而，国际电信联盟规定传统的 WDM 技术应用在光网络中需要采用最小分配粒度为 50GHz 的固定带宽大小的分配方式。这种分配方式造成采用 WDM 为技术的光网络存在以下的缺点：首先，网络中业务的传输速率大小不唯一，从 10Gbps 到 Tbps 数量级不等，如一个业务需要 20Gbps速率请求，在 WDM 网络中会为其分配一个波长带宽，这样会造成网络中带宽资源的浪费，使得网络中资源利用率普遍降低。其次，WDM 网络无法自适应选择调制等级，调制等级单一，这导致网络资源配置不灵活[4]。图 1.1 波分复用技术原理与实现

虚拟网络,技术,基础设施,服务提供商

买和使用服务提供商的服务。如图 1.3 所示，虚拟网络设施提供商 1 和基础设施提供商 2 构建。SP 向基础设建虚拟网络 VON1，而连接在 VON1 上的用户 1、用户的服务。同理，，SP2 通过向基础设施提供商 1、基础设源来构建虚拟网络 VON2，而连接在 VON2 上的用户 .........VON1 VON2 VONm用户1 用户2 用户3...用户u用户4用户5
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】