SDN-SAE架构中的OpenFlow协议扩展及SGW选择算法

发布时间：2017-09-21 06:26

  本文关键词：SDN-SAE架构中的OpenFlow协议扩展及SGW选择算法

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【摘要】：传统系统架构演进SAE的网络架构将控制逻辑和数据转发结合于同一网络设备,导致当前架构呈现网络管控和架构灵活性等方面的局限性。软件定义网络SDN将网络控制功能与转发功能解耦,促使网络设备转化为简单的转发部件,网络控制功能被置于SDN控制器的上层并以软件形式实现。控制功能软件可以根据网络运营商或者用户的不同需求而灵活差异化定制,从而增强网络的易管控性和提高网络资源利用率。然而,SDN架构尚不支持当前移动通信网络中的GTP隧道处理,这是SDN未能在LTE/SAE网络中实际应用的重要原因之一。我们可借助SDN的技术优势以优化SAE网络的功能实现,故SDN为移动通信网络带来的挑战与机遇并存。本文研究SDN-SAE架构下的OpenFlow协议扩展和服务数据网关SGW两个方面,以期为SDN技术在移动通信网络中的实际应用提供借鉴。本文简要阐述选题背景以及相关国内外研究现状,概述LTE/SAE网络架构和SDN技术的基本原理,并简要分析利用SDN改进LTE/SAE架构的优势,主要工作包括以下两个方面:(1)综述SDN与LTE/SAE网络的融合方案。为解决SDN不支持基于GTP隧道传输用户数据的问题,扩展OpenFlow v1.5.1协议,使得网络用户面能够利用OpenFlow协议从控制面获取GTP参数并实现GTP隧道传输。本文还设计了SGW和分组数据网关PGW利用流表处理用户GTP数据包的流程以及基于OpenFlow扩展协议的承载管理流程。(2)网元选择是SAE网络控制面的重要功能之一。当前对SAE网元选择方案的研究关注点主要集中在网元本身,尤其集中在如何提高网元负载的均衡程度,但仅依据负载状态选择网元并不能为用户提供可靠的服务质量QoS保障。据此提出一种新型的SGW选择算法NSSA,它适用于基于SDN的SAE网络中。NSSA借助SDN网络控制面具有全网视图的优势,可综合考虑SGW的实时负载状态和实时网络状态,以实现SGW负载均衡和为用户提供可保障QoS的业务传输路径。此外,本文采用C/C++语言编程完成所提算法NSSA的性能评估,并在多种场景中进行仿真测试,通过对比所提算法与已有的其它算法的仿真结果,验证NSSA算法的可行性与有效性。仿真结果表明,本文提出的NSSA算法在降低业务阻塞率、优化业务路径和均衡SGW负载方面具有一定的优越性。
【关键词】：系统架构演进 软件定义网络 OpenFlow协议扩展 服务数据网关选择 性能评估
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究背景与意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-19
• 1.2.1 EPC网元选择方案17-18
• 1.2.2 引入SDN的LTE/SAE网络18-19
• 1.3 研究内容及章节安排19-22
• 第二章 LTE/SAE网络与SDN技术及其结合22-36
• 2.1 LTE/SAE网络基本原理22-27
• 2.1.1 LTE/SAE网络架构概述22-26
• 2.1.2 EPC主要网元部署趋势分析26
• 2.1.3 现有LTE/SAE架构的局限性分析26-27
• 2.2 SDN技术基本原理27-33
• 2.2.1 SDN的基本架构28-29
• 2.2.2 SDN的关键组件29-33
• 2.3 利用SDN改进LTE/SAE架构的优势33-36
• 第三章 基于SDN的LTE/SAE架构中的OpenFlow协议扩展36-50
• 3.1 基于SDN的LTE/SAE架构概述36-38
• 3.2 携带GTP参数的OpenFlow协议38-47
• 3.2.1 SDN网络支持GTP隧道传输的主要方案39-40
• 3.2.2 需要传递的GTP参数40-41
• 3.2.3 OpenFlow协议的扩展方式41-44
• 3.2.4 PGW和SGW处理GTP数据包的流程44-47
• 3.3 基于OpenFlow扩展协议的承载管理流程47-50
• 第四章 SDN-SAE环境下的SGW选择算法设计及其性能评估50-70
• 4.1 SGW选择问题50-51
• 4.2 SGW选择模型51-53
• 4.3 NSSA算法的原理与流程53-55
• 4.4 NSSA算法的仿真程序设计与实现55-57
• 4.5 NSSA算法的仿真结果及分析57-67
• 4.5.1 仿真场景设计57-59
• 4.5.2 算法的性能指标59-60
• 4.5.3 仿真结果与分析60-67
• 4.6 NSSA算法的适用场景67-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 全文总结70
• 5.2 研究展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 周文瑜;周金芳;黄科;刘永金;;EPC引入SDN/NFV的关键问题分析[J];互联网天地;2014年12期

2 丁慧;;云计算环境下基于并行计算熵的负载均衡算法[J];计算机测量与控制;2014年05期

3 吴强;符涛;周娜;;移动网络网元分布式部署研究[J];邮电设计技术;2010年05期

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本文编号：892907