可重构网络中端到端模型及其关键技术研究

发布时间：2017-12-30 13:43

  本文关键词：可重构网络中端到端模型及其关键技术研究　出处：《郑州大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 可重构网络 元服务 端到端模型 服务提供 服务承载网 服务路径 资源补充 粒子群优化

【摘要】：互联网僵化的体系结构已经难以支持多样化的终端设备,难以承载大量异构的网络自治域,难以支撑新型的通信模式。针对该问题,当前未来互联网体系结构的研究焦点集中在扩展与增强网络核心固有能力,提升网络的适应性和演进性。以可重构网络、网络服务体系结构、网络功能虚拟化为代表的以服务为中心的网络体系对网络功能进行分解与抽象,形成细粒度的功能单元,通过功能单元的动态组合提供多样化定制服务,完成业务需求的适配。然而,这种端到端的服务提供机制还面临着以下问题亟需解决:(1)由于网络核心引入了复杂多样的功能,端到端设计原则发生变化,但目前缺少相应成熟的模型。(2)大量异构网络并存,上层业务与下层网络功能匹配效率较低。(3)网络瓶颈的存在使服务路径构建性能降低。(4)现有服务路径构建方法目标单一,资源利用效率低,综合性能较差。针对上述问题,本文依托国家973研究计划项目——“可重构信息通信基础网络体系结构研究”,对可重构网络中的端到端模型及其关键技术进行研究与探索。首先从可重构网络的端到端自治管理模型展开研究,然后,基于此模型,研究业务承载与业务适配分离的新型服务提供模式。最后,针对业务承载阶段,从区分业务类别的角度研究服务承载网的构建方法;针对业务适配阶段,分别从补充资源至网络瓶颈的角度,多目标进化映射的角度深入研究服务路径的性能优化方法。具体来讲,本文的主要研究成果如下:1.提出一种适用于可重构网络的二维端到端自治管理模型,其中,二维是指数据平面水平分层、管理平面垂直分层的端到端拓扑结构。该模型利用agent的环境感知、自主决策和交互协作能力,实现域内和域间资源、元服务、服务承载网、服务路径的自治管理。为了将端系统纳入自治管理框架,设计了端系统体系结构,并建立了端系统自动接入机制。最后,基于可重构网络试验验证平台设计了应用场景实例,验证了端到端模型的有效性。2.基于已构建的端到端模型,提出一种业务承载与适配分离的两阶段服务提供模式。在业务承载阶段,通过对业务类别的感知,构建服务承载网实现业务的自适应承载。在业务适配阶段,通过对服务链的分解和映射,构建服务路径实现端到端服务的定制提供。然后,设计了基于跳数约束的服务承载网构建算法SCNC-LSH,在优化构建开销的同时保证了承载能力。仿真结果表明,所提出的服务提供模式和算法是有效、可行的,同时表明SCNC-LSH算法能够在特定规模的可重构网络上构建性价比最优的服务承载网。3.针对网络瓶颈导致服务路径构建性能下降的问题,提出一种基于敏感度的高效资源补充算法。首先为节点引入“敏感度”的概念,以此衡量节点对性能的影响程度。其次,依次从关闭节点评估性能变化的角度和统计设备平均负载状况的角度提出两种敏感度计算方法PSC和USC。然后,对资源补充问题进行描述,并设计启发式算法UFRS,有选择地给最敏感节点及其关联链路补充资源,从而取得最大收益和最小开销之间的折中。仿真结果表明了敏感度计算方法和资源补充算法的有效性,表明了PSC方法在敏感度计算准确性方面的优势,表明了UFRS算法在资源补充效率方面的优势。4.提出一种基于粒子群优化的多目标服务路径构建算法。首先,将服务路径构建问题建模为一个多约束的整数线性规划问题,该问题以最大化服务路径综合质量为目标,以节点和链路的承载能力为约束条件。其次,根据服务路径构建问题的特点,对粒子的位置、速度等参数和相关操作进行重新定义,建立了粒子群优化的离散模型,并设计了一种基于粒子群优化的多目标服务路径构建算法。为了提高收敛速度,优化算法的性能,进一步研究了候选节点和路径的评价标准,提出一种粒子位置初始化和更新策略PIFC。仿真结果表明,与现有的单目标算法相比,所提出的算法明显优化了综合性能;与随机初始化与更新的策略相比,PIFC策略能够进一步优化算法的性能。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02

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