软件定义网络多控制器部署优化方法

目前软件定义网络(software defined network,SDN)多控制器管理的研究重点和难点在于多控制器部署,合适的控制器数目和合理的部署位置能够实现低延迟和高可靠性的折中。在网络拓扑图上将部署位置问题简化并形式化,定义了可靠性和延迟指标,设计了多控制器部署位置求解算法(multi-controller placement location algorithm,MCP)。MCP通过遗传算法将网络划分为多个子网,并在每个子网中放置一个控制器,以最大化网络可靠性和最小化路径延迟为目标,通过模拟退火算法确定控制器在每个子网中的位置,经对比实验验证了MCP生成的部署位置方案在可靠性和延迟上的性能优势。以可靠性和延迟为评估指标,基于MCP测试了各种网络规模的最合适控制器数目,并分析得出最合适控制器数目与网络规模之间的统计规律。

基于改进蚁群算法的多控制器负载均衡仿真

单控制器的灵活性较低,因此通常采用多控制器实现网络均衡,但是多控制器负载均衡普遍存在均衡负载效果不佳的问题,为此提出基于SDN的多控制器负载均衡算法。采集SDN网络的静态负载信息和动态反馈负载信息,判断SDN网络中的过载控制器,并基于优先权的交换机选择策略选取待迁移的交换机;基于博弈论进行SDN多控制器负载均衡博弈,结合改进蚁群算法将上述待迁移的交换机迁移到最优目标控制器中,实现负载均衡;通过改进蚁群算法求解SDN多控制器负载均衡博弈问题,选取最优迁移控制器,将交换机从过载控制器迁移至最优迁移控制器,实现多控制器负载均衡。实验结果表明,所提方法的多控制器负载均衡实现时间最短、效果最好。

SDN中多控制器均衡部署优化方法仿真

由于当前已有方法未能考虑时延对部署结果的影响,导致部署方案可靠性指数下降,平均时延增加。提出一种SDN中多控制器均衡部署优化方法,在软件定义网络(SDN)架构中对多控制器进行合理部署,在考虑时延、负载以及成本等不同影响因素的情况下,构建SDN中多控制器均衡部署模型。采用遗传算法对模型进行求解,获取最优部署方案。实验结果表明,所提方法能够大幅度提升部署方案的可靠性指数,同时还能够有效降低时延,多控制器部署效果较好。

多控制器结构单片机实验系统研制与应用

为满足实验实践教学和应用开发的需要,设计了一种采用多控制器结构的单片机实验系统。该系统由4个单片机实验分区以及公用串行外设区、外部通信接口区、串行总线、电源电路组成,可通过串行总线实现多个单片机之间的相互通信和设备共享。实践证明,该实验系统能支持多个单片机同时工作,外设种类丰富,人机交互性好,通信能力强,能够更好地调动学生的学习兴趣,提高学习效率,改善学习效果。

多控制器条件下区分QoS的虚拟SDN映射方法

在多控制器SDN虚拟化环境中,以最小化控制通路平均时延、控制器负载失衡度和映射开销为目标,分别建立多控制器部署问题和虚拟SDN映射问题的数学模型,提出一种多控制器条件下区分QoS的虚拟SDN映射方法。仿真结果表明该方法能够满足不同用户对虚拟SDN服务质量的需求,保持多控制器的负载均衡,提高了映射成功率和收益开销比。

多控制器多轴同步技术用于造波机系统的研究

介绍了在SIMOTION D等时同步机制下,多个控制器间通过PROFIBUS-DP实现的分布式多轴同步技术;阐述了将分布式多轴同步技术应用于160轴的多向不规则波造波机系统的可行性设计;详细说明了如何实现系统中控制器间的时钟同步以及所有电机能够同时启动运行,提高了SIMOTION系统中驱动电机的数量,实现了每个电机能够同步运行独立的运行曲线的控制要求。

大型多板造波系统的多控制器同步技术研究

针对海洋工程实验室中大型多板造波系统的控制同步问题,基于多PLC控制结构提出了一种新型的同步补偿方法;首先利用EtherCAT网络的实时通信特点,通过网络分布时钟精确计算控制器间的延迟;其次使用主动补偿方式处理多时钟系统间的同步问题;该方法将造波系统的控制结构特点与EtherCAT控制网络技术优势机密地结合在一起,在提高整个系统同步性能的同时也增加了系统的灵活性,并满足了大型人工模型造波的运动控制要求;最后设计控制器实验对所提方法进行验证,实验结果表明所提的多控制器同步方法可以有效地补偿延迟,系统的同步误差小于10μs,完全符合造波系统的技术要求。

一种基于MCDDL算法的SDN多控制器部署策略研究

在大规模软件定义网络架构中,控制器部署位置的不合理会直接影响网络的性能.为使控制器得到合理地部署,通过对交换机与控制器之间的平均时延、最坏时延以及控制器负载均衡度进行建模,提出了一种基于时延和负载的多控制器部署算法.首先在基于密度峰值的快速聚类算法和K-means算法中引入最短传播时延矩阵对初始聚类中心进行选取并进行节点分类;然后采用模拟退火算法对分类结果进行优化得到最佳控制器部署方案;最后,搭建仿真实验环境,对该算法的各项指标进行测试.实验结果表明,与本文相关算法相比,保证控制器负载更加均衡的同时,进一步优化网络时延,平均时延降低26.7%,最坏时延降低22.2%.

基于多控制器的光伏监控系统的设计与实现

基于IC200 UDR040-CC通用PLC和DSPIC30F6010A设计了光伏监控系统,采用Kingview 6.52实现了系统的实时监控。实验表明:该装置工作稳定、实时性好,能够正确完成对光伏系统的远程监控,同时降低了人为控制引起的成本。

基于改进布谷鸟搜索算法的多控制器部署方案

软件定义网络(SDN)需要部署多个控制器,而布谷鸟算法(CS)是一种新型的智能优化算法,为了提高算法的局部搜索能力,对标准的布谷鸟算法进行了改进:引入权重系数,调整算法收敛速度;对所有个体从优到差进行排序,排序后将种群分为两部分,两部分个体选择不同的飞行方式,避免较优个体陷入局部最优.实验结果表明,利用布谷鸟算法部署多控制器方案优于其他算法,该方法可实际应用于SDN的控制器部署.

具有多控制器的电力系统可靠镇定

研究了具有多控制器的电力系统可靠镇定问题,以保证某个控制器出现故障后系统的稳定性.首先将具有多控制器的系统可靠镇定转化成保证系统联结稳定的重叠分散控制问题,然后利用大系统包含原理和线性矩阵不等式(LMI)算法设计电力系统的多个控制器.把此方法应用到一个电力系统模型中,设计它的两个控制器.对两个控制器同时存在以及任何一个因故障而被切除的情况分别进行了仿真,结果表明了该方法的有效性.

SDN多控制器一致性的量化研究

针对SDN网络中多控制器的一致性问题,提出了一种量化的研究方法,为控制层的东西向扩展提供更为精准有效的共享网络视图方法。首先,结合SDN的特性,给出了控制器之间一致性、性能以及可用性的度量指标,建立通用的量化分析模型。其次,针对其中3类典型的一致性问题进行了量化研究,明确了其取得最优值的条件,为一致性参数的配置提供了参考。最后,通过仿真实验对该量化方法进行验证。实验结果表明,该量化方法能够有效提高SDN控制层的性能和可用性。

SDN中基于时延优化的多控制器部署方案

针对SDN在广域网中部署时,单一集中式的控制器无法满足整个网络性能需求这一问题,提出一种多控制器部署方案。评估给定网络拓扑所需部署的控制器个数,使用聚类方法将控制器初步部署到网络中,向网络中输入动态数据流,根据蜂群算法思想,以最小化流表建立时间和控制器之间的同步时延开销为目标进一步优化控制器的部署。仿真结果表明,该方案在优化流表建立时间的同时,能够获得较小的控制器间同步时延开销。

时延和可靠性感知的多控制器均衡部署策略

当前的软件定义网络多控制器部署问题研究,大多针对控制网络时延、可靠性和负载均衡等指标中的部分进行优化,对上述因素的整体考虑较少。针对该问题,首先分析了控制器部署对网络时延、可靠性和负载均衡的影响;其次,提出了以全网平均时延、控制路径可靠性和负载均衡度为参数,以网络综合性能为目标的控制器部署优化评价模型;最后,基于模拟退火-遗传算法提出一种时延和可靠性感知的控制器均衡部署方法,在考虑网络综合性能的同时,增强了解空间的全局搜索能力,得出了控制器部署的全局非劣最优解集。仿真结果表明,提出的部署策略在保证负载均衡的前提下,提高了控制网络的可靠性,降低了网络时延,进而提高了网络整体性能。

基于软件定义网络的多控制器负载均衡架构

在分析多种基于软件定义网络(SDN)分布式架构的基础上,提出一种新的基于SDN分布式控制架构。该架构将控制层分为负载均衡层和控制系统层,使用多个负载均衡器运行负载均衡算法,避免大型网络中负载均衡器成为网络约束因素。负载均衡因子除采用主机CPU和内存占用率外,增加了控制器的请求连接数,且基于动态实时反馈信息,准确反映各控制器的负载情况。在虚拟机和Mininet软件上的实验仿真结果验证了该架构的可行性。

基于NSGA-II算法的SDN多控制器部署优化机制

在SDN体系结构中,控制器是整个网络的核心,控制器的合理部署是提高网络性能的关键。目前关于多控制器部署问题的研究,大多数只考虑了时延或者负载,采用多目标优化算法NSGA-II(non-dominated sorting ingeneticalgorithms)针对交换机到控制器时延、控制器之间时延、控制路径故障比例以及平均交换机拥有从控制器数量这4个优化目标对控制器的部署进行优化。实验结果表明,所设计的机制对4个目标函数的优化效果明显,可以为控制器挑选最优的放置位置。

基于博弈论的SDN多控制器负载均衡机制研究

针对软件定义网络为了提高控制平面的可扩展性和可靠性而设计的多控制器部署,导致控制器负载不均衡和网络稳定性与控制器性能变差的问题,提出了一种基于博弈论的负载均衡机制,以改善多控制器的负载不均衡问题.首先,过载控制器邀请相邻从控制器作为博弈者参与博弈而构建博弈域;然后,以控制器与交换机之间的时延和交换机迁移成本集合粒子群算法确定目标控制器,并依据节点距离和流请求量选择迁移交换机;最后,根据迁移计时器实现交换机的有序无缝迁移.实验结果表明,与现有的负载均衡机制相比,该机制降低了网络的总通信开销,流建立时间平均缩短了0.12 s,控制器资源利用率提高了20.4%,改善了控制器负载的均衡状态.

多控制器硬件在环测试平台开发

针对插电式燃料电池汽车电控系统实车调试环境复杂、参数多变、极限条件难以模拟等特点,介绍了一种基于ETAS板卡硬件及ETAS软件相结合的硬件在环测试平台开发。依据控制系统的控制策略、电气接口、总线通讯,设计了测试平台的硬件配置、软件程序、测试界面,并快速进行了控制算法验证及故障诊断实验。实验表明,该测试平台能有效地验证控制算法、模拟故障注入、监控系统状态、追踪缺陷来源,可缩短开发周期、节省开发成本、优化测试环境,对整车汽车电子控制系统开发及调试具有重要价值。

含有负载扰动系统的多控制器自适应控制

对一类含有负载扰动的离散时间线性系统研究了多控制器自适应控制问题.建立了能够改善扰动响应的二自由度极点配置控制器集合.证明了度量无关的滞后切换逻辑经有限次切换后可将镇定控制器锁定在控制回路中,保证输入输出序列有界,因而实现对负载扰动的抑制.算例仿真表明了该算法的有效性.

SDN多控制器放置问题研究综述

随着软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的迅猛发展,单控制器部署的固有缺陷逐渐显露出来,多控制器部署已成为必然趋势。但由于控制器数量以及放置位置对网络性能具有决定性的影响,且在解决该问题时权衡因素多、计算复杂度高,严重阻碍了SDN在数据中心和广域网的应用。首先阐述了放置问题的本质和通用的求解步骤;其次基于网络模型详述了部署策略的核心构件,即优化目标、搜索算法;然后综合国内外的研究,将部署策略分为静态部署和动态部署两大类,并着重对比了典型策略的优缺点;最后展望未来的研究方向。