基于软件定义网络的高故障保护率的路由保护方案

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)以其强大的可编程性和集中控制的优势得到了学术界的广泛关注。现有的SDN设备在执行报文转发时仍然使用最短路径协议,当最短路径中的结点发生故障时,网络仍然需要重新收敛,在此期间报文可能会被丢弃,进而无法传递至目的结点,给实时性应用的流畅性造成了冲击,影响用户体验。学术界普遍采用路由保护的方案来应对网络故障,现有的路由保护方案存在以下两个方面的问题:(1)故障保护率低;(2)当网络出现故障时,备份路径可能会出现路由环路。为了解决上述两个问题,首先提出了备份下一跳计算规则;然后基于此规则设计了一种软件定义网络下的高故障保护率的路由保护算法(Routing Protection Algorithm with High Failure Protection Ratio,RPAHFPR),该算法融合了路径生成算法(Path Generation Algorithm,PGA)、旁支优先算法(Side Branch First Algorithm,SBF)和环路规避算法(Loop Avoidance Algorithm,LAA),可以同时解决已有路由保护方法面临的故障保护率低和路由环路问题;最后在大量的真实网络拓扑和模拟网络拓扑中验证了RPAHFPR方案的性能。与经典的NPC和U-TURN相比,RPAHFPR的故障保护率分别提高了20.85%和11.88%,并且在86.3%的拓扑中可以达到100%的故障保护率,在所有拓扑中可以达到99%以上的故障保护率。RPAHFPR的路径拉伸度基本接近1,不会引入过多的时间延迟。

基于最短恢复路径的组播快速故障恢复方法

分析了现有主动式恢复方法的实现方式,并通过连续时间马尔可夫链(CTMC)对端到端恢复和本地恢复两种方式进行了建模和分析。在理论分析的基础上提出一种基于最短恢复路径的本地恢复的故障恢复方法,在单链路和单节点故障两种情形下,均可利用无环路的最短恢复路径重新连接因故障分离的子树。仿真结果表明,方法的故障恢复时间与现有"冗余树"和"双树"方法相比,分别减少了56.3%和35.1%左右,而故障恢复后组播树的代价与现有方法相当。

应对潮流转移的距离后备保护失效性校验研究

电网中发生潮流转移现象后,受影响的输电线路会承受大量的转移负荷,进入过负荷运行状态。距离保护后备段的整定要求躲开线路正常运行时的最小负荷阻抗,因此潮流转移带来的线路过负荷将会对距离保护后备段带来显著影响。若线路的过负荷程度超过整定的裕度,将导致距离后备保护误动切除无故障线路,从而进一步加剧潮流转移的演变,最终形成连锁跳闸。针对这一情况,提出了一种能够应对潮流转移的距离后备保护失效性校验方案。在潮流转移发生后,首先根据最短路径算法快速搜过负荷线路,然后根据原距离后备段整定值以及潮流转移后线路的测量阻抗建立比例关系,求解保护失效性系数。通过失效性系数可以快速判断在潮流转移发生后线路距离保护后备段的可靠性。根据新英格兰10机39节点系统进行计算分析。

基于软件定义网络的域内路由保护方案研究

软件定义网络(SDN)是一种将控制平面和转发平面分离的新型网络体系结构。由于其灵活性和可控性得到了业界的青睐。目前SDN采用最优路径转发报文,很难应对网络中频繁出现的节点或者链路故障。因此,为了提高SDN的可用性,提出了一种基于软件定义网络的域内路由保护方案(intra-domain routing protectionscheme based on software defined network,RPBSDN)。该方案可以为网络中的每个源—目的对计算出多个备份下一跳,利用节点加入到最短路径树的偏序关系来保证转发路径没有路由环路。实验结果表明,该方案不仅具有较小的计算复杂度,而且大大提高了网络的可用性。