软件定义光网络中跨层抗毁策略研究

发布时间：2017-10-17 23:51

  本文关键词：软件定义光网络中跨层抗毁策略研究

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【摘要】：随着用户带宽需求的增长和先进光调制技术的应用,光网络的传输容量得以实现几何增长,相应地,这要求光网络拥有更加智能的管控能力和抗毁能力。将软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)技术应用到对大容量光网络的控制中,可以很好地提高光网络的管控能力,但这造成控制平面的可靠运行完全依赖于为数不多的几个远端SDN控制器,加剧了控制平面的抗毁问题。与此同时,数据平面大容量业务的抗毁问题仍然存在。传统的抗毁策略往往是针对单层设计的,然而,由于层间抗毁策略的不共享,容易导致保护资源重复分配,造成资源浪费,严重时会造成层间抗毁策略冲突。为此,本文在相关研究的基础上,在能实现全局、跨层集中管控的SDON网络架构中,针对SDON控制平面和数据平面的抗毁问题,开展了软件定义光网络中跨层抗毁策略研究。为了有效提升SDON控制平面的可靠性,提出了基于最小点覆盖的控制平面跨层抗毁策略,包括基于最小点覆盖的控制器部署算法和基于跨层信息模型的控制信道抗毁算法。以最小点覆盖理论为基础,建立可靠的分级管控模型,设定控制器的管控优先级。在此基础上,基于跨层信息模型为控制信道路由和资源分配进行抗毁冗余设计。仿真表明,该策略能够满足网络对控制时延的要求,使控制平面的故障概率降低了30%,有效提升了网络在恶劣环境下的可靠性。为了保证SDON数据平面中业务的可靠传输,同时实现保护资源的最小化消耗,提出了基于跨层联合优化模型的数据平面抗毁策略。首先,建立跨层联合优化模型,通过重新划分数据平面的层次结构,以实现对网络资源的细粒度化;其次,依据跨层联合优化模型,对网络资源进行细粒度的数学建模,以此在SDN控制器中形成4层的“网络状态信息数据库”,在此基础上跨层地计算业务的工作和保护路由,并对保护资源进行共享压缩。仿真表明,该策略能在保证业务可靠性的前提下,有效提升网络的资源利用率。
【关键词】：软件定义光网络 控制平面 数据平面 跨层 抗毁
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 注释表9-11
• 第1章 引言11-22
• 1.1 智能光网络的发展概述11-17
• 1.1.1 基于GMPLS的ASON概述12-14
• 1.1.2 基于PCE的多域光网络概述14-16
• 1.1.3 基于SDN的SDON概述16-17
• 1.2 光网络抗毁技术概述17-19
• 1.3 SDON抗毁设计的关键问题19-20
• 1.3.1 跨层抗毁问题19
• 1.3.2 控制平面的抗毁问题19-20
• 1.3.3 数据平面的抗毁问题20
• 1.4 论文结构安排20-22
• 第2章 软件定义光网络架构22-28
• 2.1 SDON集中控制结构22-23
• 2.2 控制平面与数据平面间的控制接口23-26
• 2.2.1 扩展的Open Flow协议23-25
• 2.2.2 扩展的流表结构25-26
• 2.3 控制器功能扩展26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 基于最小点覆盖的控制平面跨层抗毁策略28-44
• 3.1 研究背景28-29
• 3.2 分级管控网络模型29-30
• 3.3 控制器部署的理论分析30-33
• 3.3.1 部署目标30-31
• 3.3.2 最小点覆盖的抗毁优势31-33
• 3.4 C-MPC算法实现33-37
• 3.5 SCC-CLIM算法实现37-39
• 3.6 仿真与数值分析39-42
• 3.6.1 性能指标39
• 3.6.2 数值分析39-41
• 3.6.3 仿真验证41-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 基于跨层联合优化模型的数据平面抗毁策略44-69
• 4.1 研究背景44-46
• 4.2 跨层联合优化模型46-50
• 4.2.1 网络层次的细化46-48
• 4.2.2 层间协同控制48-50
• 4.3 多层资源的数学建模50-57
• 4.3.1 多层建模的必要性50-54
• 4.3.2 多层建模54-57
• 4.4 跨层抗毁策略描述57-63
• 4.4.1 跨层路由与资源分配的实现58-61
• 4.4.2 共享压缩的实现61-63
• 4.5 仿真性能分析63-68
• 4.5.1 仿真环境63-64
• 4.5.2 时间复杂度分析64
• 4.5.3 性能指标64
• 4.5.4 仿真分析64-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第5章 工作总结及展望69-71
• 5.1 全文总结69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 纪越峰;张杰;赵永利;;软件定义光网络(SDON)发展前瞻[J];电信科学;2014年08期

2 何锐颖;张杰;赵永利;杨辉;张维伟;;基于OpenFlow协议的光与IP网络统一控制架构的研究(英文)[J];光子学报;2014年S1期

3 熊余;张鸿;王汝言;吴大鹏;;基于光通路状态感知的分簇式故障定位机制[J];电子与信息学报;2014年01期

4 张杰;赵永利;;软件定义光网络技术与应用[J];中兴通讯技术;2013年03期

5 赵继军,纪越峰,徐大雄;IP/GMPLS/Optical多层网络生存性机制的协调[J];光子学报;2003年07期

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本文编号：1051767