面向软件定义自组织网络的网络功能组合机制研究
发布时间：2021-04-10 22:46
以车联网等为典型应用的自组织网络是万物互联的最常见形式,已成为大众工作和生活最为依赖的基础性网络。受到网络僵化问题和移动性的制约,自组织网络的创新缺乏内生动力,使得人们对自组织网络服务的期许无法得到根本性满足。因此,开放网络核心功能、提升自组织网络服务能力是自组织网络可持续发展的最迫切需求。近年来,灵活可编程的软件定义网络,为实现以服务为导向的网络功能组合提供了现实依据。融合了软件定义思想,软件定义自组织网络具备了强大的可操控性。因而,面向软件定义自组织网络的网络功能组合,被认为是提升自组织网络服务能力的根本性方法。目前,面向软件定义自组织网络的网络功能组合机制研究存在以下问题:（1）相关研究和成果多集中于网络局部性能的改善,极少触及网络功能结构设计的本质性创新;（2）传统的自组织网络内部功能结构相对封闭,缺失实现动态网络功能组合的能力;（3）拓扑频繁变化显著增加服务中断的可能性,目前链路恢复机制难以保障网络服务持续有效。本文针对软件定义自组织网络中实现网络功能组合面临的以上三个问题,以软件定义自组织网络功能结构设计创新为出发点,以实现网络功能结构的柔性控制、抽象分解和动态组合为手段,...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SDN各层面接口示意
第一章绪论第9页图1.3元协议及动态协议栈示意图1.3.2动态协议栈将网络功能单元抽象为元协议后，传统网络的分层体系结构就淡化了，因为在SDN的控制层面上，原有网络固定分层的功能结构就转化为由元协议组合成的动态功能组合结构。本文将元协议组合的实例化形式称为动态协议栈（DynamicProtocolStack，DPS）。动态协议栈与传统协议栈的含义并不相同。传统的协议栈是静态的，不会因服务不同而改变，即使这个服务中并不需要相应的功能，而动态协议栈是可裁剪、可增加的随服务不同按需按序组合。一个节点具备多种元协议，同种元协议可以驻留在不同的网路节点，所以元协议是分散在网络中的。如图1.3所示，由元协议组合而成的动态协议栈呈现两种形态：从单个服务的局部性看，功能节点同时为不同用户提供服务。在节点内，动态协议栈或是一种元协议同时服务多个用户，或是一个用户需求由多个元协议组合支持，本文称这种形态的动态协议栈为节点内动态协议栈，节点内动态协议栈构建主要考虑节点性能指标。从用户需求服务的整体性看，动态协议栈是呈现具备用户需求的功能节点有序序列，这些节点所能提供的服务是用户所需服务的完备集，并与服务顺序一致，更为复杂的是这些节点可能分属于不同的SDN控制器。本文将这种形态的动态协议栈称为节点间动态协议栈，节点间动态协议栈构建应充分考虑网络全局性因素。当功能节点出现在动态协议栈的有序节点序列上时，此时的功能节点也称为服务节点，如图1.3中的节点A、节点D和节点F。
第二章面向基础互联能力的软件定义自组织网络控制机制第19页在“流长周期”上确定一个参数变量虽然有一定难度，但却是一个可操作的方法。如图2.2所示，以WLAN为例，与无线设备执行行为紧密相关的众多变化参数，在“流”上直接决定着无线网络的带宽[62]。这些参数如果放在一个“流长周期”上，则可简化为传输速率和信道时长。SDN控制器依据网络服务需求，配置传输速率和信道时长，即做到面向服务给“流”建立了一个特定带宽的通路。图2.2无线设备部分控制变量示意图2.4软件定义自组织网络的控制结构2.4.1混合式网络结构在数据平面与控制平面分离后，SDN最大程度集中了网络中的可操控成分，能够实现网络全局集中控制和优化。很难说全局集中与完全分布哪种组网方式更好，结合特定场景的SDN更容易得到认可。就软件定义自组织网络而言，集中与分布的程度是组网的关键因素。基于SDN的自组织网络相对成熟的应用场景是车联网。车联网能够提供的网络服务可以体现为两种形式，一种是车辆之间的纯粹自组织式数据传输，一种是车辆经由接入节点连接骨干网获取网络服务。所以，“物理上分布，逻辑上集中”网络控制方式是现实所需。如图2.3所示，“物理上分布”是指网络节点所处的网络分级地位不同。从边缘网络到核心网络依次为普通节点、接入控制器和全局控制器；“逻辑上集中”是指不同级别的控制器运行相应级别的SDN控制软件和应用配置，在同一级上拥有同样的控制能力和本地服务能力。全局控制器负责组建“流”的最高层分发系统，通过发布控制消息来同步各级控制器；接入控制器连接移动的普通节点并对其问询和管理。当普通节点进入或移出接入控制器控制范围时，接入控制器通过SDN南向接口重新配置普通节点，同时接入控制器还可以通过SDN东/西向接口与?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SDN的自组织网络路由框架及构建方法[J]. 董芳,胡宇翔,李鸥. 通信学报. 2019(09)
[2]一种基于SDN的移动自组织网络服务路径重建算法[J]. 董芳,李鸥,莫有权. 电信科学. 2018(10)
[3]一种集中调控的分布式服务路径选择算法[J]. 李丹,兰巨龙,王鹏,胡宇翔. 电子与信息学报. 2018(04)
[4]AI架构创新和高端芯片发展[J]. 魏少军. 电子产品世界. 2018(03)
[5]Software Defined Networking Based On-Demand Routing Protocol in Vehicle Ad-Hoc Networks[J]. DONG Baihong,WU Weigang,YANG Zhiwei,LI Junjie. ZTE Communications. 2017(02)
[6]一种软件定义网络的安全服务链动态组合机制[J]. 熊钢,胡宇翔,段通,兰巨龙. 电子与信息学报. 2016(05)
[7]An Approach for Network Function Combination Based on Least Busy Placement Algorithm[J]. XIE Lijun,JIANG Yiming,WANG Binqiang,XIONG Gang,CHENG Guozhen. 中国通信. 2016(S1)
[8]移动自组织网络中服务质量路由协议的研究与展望[J]. 杨绪彬,张文强. 计算机应用. 2015(S2)
[9]SDN+:基于SDN的未来无线网络系统架构和扩展[J]. 李贺武,赵洲洋,孙文琦,戴祎程. 邮电设计技术. 2015(10)
[10]SDN应用场景分析与探讨[J]. 连建. 电信快报. 2014(02)
博士论文
[1]基于元能力的网络功能组合关键技术研究[D]. 程国振.解放军信息工程大学 2015
硕士论文
[1]SDN中面向北向的控制器关键技术的研究[D]. 程显雯.北京邮电大学 2015
[2]自组织网络上的服务组合研究[D]. 陈炜于.复旦大学 2010
本文编号：3130470
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SDN各层面接口示意
第一章绪论第9页图1.3元协议及动态协议栈示意图1.3.2动态协议栈将网络功能单元抽象为元协议后，传统网络的分层体系结构就淡化了，因为在SDN的控制层面上，原有网络固定分层的功能结构就转化为由元协议组合成的动态功能组合结构。本文将元协议组合的实例化形式称为动态协议栈（DynamicProtocolStack，DPS）。动态协议栈与传统协议栈的含义并不相同。传统的协议栈是静态的，不会因服务不同而改变，即使这个服务中并不需要相应的功能，而动态协议栈是可裁剪、可增加的随服务不同按需按序组合。一个节点具备多种元协议，同种元协议可以驻留在不同的网路节点，所以元协议是分散在网络中的。如图1.3所示，由元协议组合而成的动态协议栈呈现两种形态：从单个服务的局部性看，功能节点同时为不同用户提供服务。在节点内，动态协议栈或是一种元协议同时服务多个用户，或是一个用户需求由多个元协议组合支持，本文称这种形态的动态协议栈为节点内动态协议栈，节点内动态协议栈构建主要考虑节点性能指标。从用户需求服务的整体性看，动态协议栈是呈现具备用户需求的功能节点有序序列，这些节点所能提供的服务是用户所需服务的完备集，并与服务顺序一致，更为复杂的是这些节点可能分属于不同的SDN控制器。本文将这种形态的动态协议栈称为节点间动态协议栈，节点间动态协议栈构建应充分考虑网络全局性因素。当功能节点出现在动态协议栈的有序节点序列上时，此时的功能节点也称为服务节点，如图1.3中的节点A、节点D和节点F。
第二章面向基础互联能力的软件定义自组织网络控制机制第19页在“流长周期”上确定一个参数变量虽然有一定难度，但却是一个可操作的方法。如图2.2所示，以WLAN为例，与无线设备执行行为紧密相关的众多变化参数，在“流”上直接决定着无线网络的带宽[62]。这些参数如果放在一个“流长周期”上，则可简化为传输速率和信道时长。SDN控制器依据网络服务需求，配置传输速率和信道时长，即做到面向服务给“流”建立了一个特定带宽的通路。图2.2无线设备部分控制变量示意图2.4软件定义自组织网络的控制结构2.4.1混合式网络结构在数据平面与控制平面分离后，SDN最大程度集中了网络中的可操控成分，能够实现网络全局集中控制和优化。很难说全局集中与完全分布哪种组网方式更好，结合特定场景的SDN更容易得到认可。就软件定义自组织网络而言，集中与分布的程度是组网的关键因素。基于SDN的自组织网络相对成熟的应用场景是车联网。车联网能够提供的网络服务可以体现为两种形式，一种是车辆之间的纯粹自组织式数据传输，一种是车辆经由接入节点连接骨干网获取网络服务。所以，“物理上分布，逻辑上集中”网络控制方式是现实所需。如图2.3所示，“物理上分布”是指网络节点所处的网络分级地位不同。从边缘网络到核心网络依次为普通节点、接入控制器和全局控制器；“逻辑上集中”是指不同级别的控制器运行相应级别的SDN控制软件和应用配置，在同一级上拥有同样的控制能力和本地服务能力。全局控制器负责组建“流”的最高层分发系统，通过发布控制消息来同步各级控制器；接入控制器连接移动的普通节点并对其问询和管理。当普通节点进入或移出接入控制器控制范围时，接入控制器通过SDN南向接口重新配置普通节点，同时接入控制器还可以通过SDN东/西向接口与?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SDN的自组织网络路由框架及构建方法[J]. 董芳,胡宇翔,李鸥. 通信学报. 2019(09)
[2]一种基于SDN的移动自组织网络服务路径重建算法[J]. 董芳,李鸥,莫有权. 电信科学. 2018(10)
[3]一种集中调控的分布式服务路径选择算法[J]. 李丹,兰巨龙,王鹏,胡宇翔. 电子与信息学报. 2018(04)
[4]AI架构创新和高端芯片发展[J]. 魏少军. 电子产品世界. 2018(03)
[5]Software Defined Networking Based On-Demand Routing Protocol in Vehicle Ad-Hoc Networks[J]. DONG Baihong,WU Weigang,YANG Zhiwei,LI Junjie. ZTE Communications. 2017(02)
[6]一种软件定义网络的安全服务链动态组合机制[J]. 熊钢,胡宇翔,段通,兰巨龙. 电子与信息学报. 2016(05)
[7]An Approach for Network Function Combination Based on Least Busy Placement Algorithm[J]. XIE Lijun,JIANG Yiming,WANG Binqiang,XIONG Gang,CHENG Guozhen. 中国通信. 2016(S1)
[8]移动自组织网络中服务质量路由协议的研究与展望[J]. 杨绪彬,张文强. 计算机应用. 2015(S2)
[9]SDN+:基于SDN的未来无线网络系统架构和扩展[J]. 李贺武,赵洲洋,孙文琦,戴祎程. 邮电设计技术. 2015(10)
[10]SDN应用场景分析与探讨[J]. 连建. 电信快报. 2014(02)
博士论文
[1]基于元能力的网络功能组合关键技术研究[D]. 程国振.解放军信息工程大学 2015
硕士论文
[1]SDN中面向北向的控制器关键技术的研究[D]. 程显雯.北京邮电大学 2015
[2]自组织网络上的服务组合研究[D]. 陈炜于.复旦大学 2010
本文编号：3130470
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