软件定义网络与网络功能虚拟化应用于卫星网络的现状与展望

传统的卫星网络依赖于封闭和规划的架构,无法灵活的应用于天地一体化网络中。因此,存在许多挑战,例如配置更新,新通信和网络技术引入,真正差异化服务提供,卫星网络设备互操作性以及卫星和地面网络的集成。在此背景下,本文对一种基于软件定义网络和网络功能虚拟化的空地一体化多层卫星通信网络进行了分析。此外,我们还讨论了网络管理的挑战和解决方案。提出了必要的网络管理工具,包括多层控制器架构,协作流量分类和效用最优网络虚拟化。最后,本文总结了软件定义网络和网络功能虚拟化应用在卫星网络的挑战和解决方案。

基于软件定义网络资源优化的虚拟网络功能部署策略

随着软件定义网络(Software Define Network,SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtual,NFV)技术的不断发展,防火墙、入侵检测等硬件中间件被动态部署在特定服务器上的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)所替代。为了满足流量安全和性能策略,网络流请求通常需要经过特定的VNF序列,称为服务功能链(Service Function Chain,SFC),这使得VNF的动态部署问题成为目前软件定义网络中的一个研究热点。学术界提出了多种部署策略,但由于大部分是在单一资源约束条件下进行的部署研究,无法实现全局网络资源的负载均衡。文中提出了充分考虑全局网络资源的虚拟网络功能部署策略。首先,给出了网络模型的整体结构,并用整数线性规划模型对该问题进行数学建模,由于该问题是一个NP难问题,因此,设计了一个高效的启发式搜索算法(Heuristic Search Algorithm,HSA)来对原问题进行求解,该算法能够在满足全局网络资源的约束下高效地利用网络资源实现VNF的动态部署并实现负载均衡。实验仿真结果表明,该部署算法能够很好地降低负载均衡度,并提高流请求接收率。

多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法

现有虚拟网络功能(virtual network function,VNF)部署方案大多基于单一资源展开研究,忽略了VNF的多维资源需求,导致资源分配失衡,造成低效部署。针对这一问题,提出一种高效的多维资源均衡的VNF部署方法。为避免后续VNF部署时的资源浪费,在正式部署前会对部分服务器进行VNF迁移。综合考虑VNF的多种资源需求,通过周期性更新服务器的各种资源信息,为各个待部署VNF寻找最合适的部署服务器。仿真结果表明,基于该方法进行VNF部署,可以在保证服务器资源分配均衡的同时,在每个维度上实现近乎最优的资源利用,有效减少使用的服务器的数量。

基于强化学习与鲸鱼优化算法的低延迟网络功能调度方法

针对在虚拟网络中如何对延迟敏感的服务功能链(SFC)上的虚拟网络功能(VNF)在调度过程时将VNF映射、调度联合解决并最小化VNF处理延迟的问题,提出了一种基于强化学习自调节鲸鱼优化算法,通过不同环境自动调节鲸鱼优化算法中的参数,同时使用交叉、变异以及领域算子整体来提高鲸鱼优化算法性能,在保证满足SFC的约束需求的情况下,以最小化完成时间为目标,建立VNF调度模型。模型通过改进鲸鱼优化算法和强化学习自动调节参数来加快收敛速度,找寻最优解。仿真结果表明,所提出的算法与HGWOA算法和GABL算法相比在性能上分别提升10%与16%。

一种支持网络功能虚拟化的移动辅助软件定义传感网络（英文）

基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)技术提出了一种灵活可控的移动节点辅助软件定义传感网络(MA-SDSN).首先,提出了3层网络架构来克服传统无线传感器网络(WSN)固有的分布式管理和网络僵化问题.然后,搭建了MA-SDSN网络研究开发平台,实现了哑结点、软件定义节点和移动辅助节点,设计了南向接口从而为控制器和传感器节点之间提供一系列通信帧,开发实现了北向接口,对网络控制器的具体功能(包括拓扑发现、动态组网、帧处理、移动性管理和虚拟化等)进行了详细阐述.在提出的MA-SDSN网络模型的基础上,设计了基于移动节点和节点权重的马尔可夫链重定位(MMWR)拓扑控制算法.仿真和分析表明,提出的MMWR算法降低了平均节点能耗从而有效扩展了网络生命期.

支持多个网络功能共存的可编程数据平面虚拟化

网络虚拟化允许多个虚拟网络在同一物理基础设施上共存,有利于未来网络技术的增量部署。然而,当前可编程数据平面提供独占的数据平面抽象难以同时支持多个网络功能,该文提出一种支持并行流水线的虚拟化可编程数据平面结构(Virtualized P4-based Programmable Data Plane architecture with Parallel Pipeline,VirtP6),允许在单个物理设备上运行多个相互隔离的网络功能。VirtP6改变了可编程数据平面的单一流水线结构,引入并行的多个数据包处理流水线,实现了可编程数据平面的虚拟化,并保证了不同虚拟网络功能之间的资源隔离、流量隔离和访问隔离。最后,针对VirtP6的虚拟化开销、隔离性、可扩展性、网络适用性能进行实验评估。实验结果显示,与HyperP4相比,VirtP6大大降低了虚拟化开销,将延迟减少了68%,吞吐量提高了75%,具有良好的隔离性和扩展性。

软件定义网络及网络功能虚拟化技术发展趋势及运营商应用

自SDN(软件定义网络)技术出现以来,整个业界都在积极研究,不断探索和尝试,推进其商用进程。本项目调研分析SDN(软件定义网络)/NFV(网络功能虚拟化)技术发展演进线路及电信运营商主要的组网方式、采购模式及各场景下的引入策略,为引入后采购策略的影响研究奠定了基础,为采购支撑团队及相关采购专业实施对新技术发展进行了提前储备。

基于虚拟化技术的软件定义网络实验教学方案

提出了采取虚拟仿真实验教学手段进行软件定义网络(Software Defined Network,SDN)实验教学,给出了具体的实验教学方案。采用网络仿真平台Mininet构建SDN网络,采用Open DayLight控制器集中式控制SDN网络。最后以"SDN转发表控制"实验为例,对提出的SDN实验教学方案进行实验过程展示。在整个实验的实验过程中,学生只需通过简单的操作就可以完成SDN控制器对整个网络设备集中化管控与调度。提出的基于虚拟化技术的SDN实验教学方案有助于提高SDN课程的教学质量和激发学生学习SDN的兴趣。

一种低时延虚拟网络功能映射及调度优化算法

针对传统虚拟网络功能映射及调度服务时间长、不稳定的问题,提出了一种新的虚拟网络功能映射及调度优化算法。以虚拟网络功能链路传输时延与实例化时延整体最小化为目标,建立虚拟网络功能映射及调度模型,通过设计一种低时延映射及调度算法(GABL),根据虚拟网络功能与虚拟机之间的映射集合,优化虚拟网络功能映射节点的选择问题及调度顺序问题,求解出最短时间的网络功能虚拟化映射及调度方案。GABL算法采用两段式初始化技术,将虚拟网络功能和虚拟机分别进行初始化,提高初始解的质量;利用具有锦标赛策略的人工蜂群算法对问题进行求解,保留优秀基因与种群多样性,避免陷入局部最优;采用局部搜索算法在可行解附近进行寻优,加快求最优解的速度。仿真实验结果表明:GABL算法具有稳定性强、收敛性快等特点,能够有效降低虚拟网络功能映射及调度服务时间;与GATS算法相比,GABL算法的服务完成时间减少了15%。

软件定义网及网络功能虚拟化在无线网中应用

网络快速发展促进网元普遍覆盖,无论是何种接入模式,都带来运营成本的增加。SDN(软件定义型网络)和NVF(网络功能虚拟化)是两种新型的网络架构,目的是通过虚拟化技术,运行在各网元如服务器、交换机、路由器、存储设备中,实现网元软硬件分离,实现控制平面和转发平面进行分离,实现可编程化控制。其商业价值,在于开通新业务的时间缩短、集中控制减少运维操作、业务调整时间缩短,总体降低运营成本。

基于自动化评测的软件定义网络虚拟仿真实验平台

针对传统网络课程实验平台依赖验证操作、实验结果难评判、缺少操作数据分析等问题,提出面向软件定义网络课程的自动化评测虚拟仿真实验平台,描述了支持具有解决复杂网络工程问题能力培养的实验平台架构,阐述了支持开放化、多元化的实验方案与实验操作自动化评测引擎的设计,收集并分析了实验操作的错误或故障处理数据,描述了基于CVM和KVM的差异化方案,通过"SDN拓扑搭建和OpenDayLight操作"展示实验平台的系统方案。

基于vmvare虚拟化架构的网络功能调度方法仿真

针对当前已有方法未能考虑最小服务延迟时间问题,导致任务队列负载预测结果不准确,平均端到端时延以及平均比特丢失率增加,等问题,提出一种基于vmvare虚拟化架构的网络功能调度方法,在vmvare虚拟化架构上,将最大网络资源利用率和最小服务延迟时间作为目标,构建基于马尔科夫决策的网络功能调度模型。通过改进的人工蜂群算法对模型进行求解,同时优化调度顺序以及虚拟选择问题,最终完成网络功能调度。仿真结果表明,所提方法可以有效提升预测结果的准确性,同时还能够减少平均端到端时延以及平均比特丢失率。

基于软件定义网络的多区域网络虚拟化模型

提出了一种新的基于软件定义网络的多区域网络虚拟化模型。该模型引入了网络区域的逻辑概念,在同一个区域中使用某种网络虚拟化技术,在区域与区域的边界通过控制平面的统一控制实现不同虚拟网络标识符的转换,完成跨区域交互。该模型可以同时兼容多种网络虚拟化技术,实现高效率、可扩展、大规模的网络虚拟化。

网络功能虚拟化与软硬件融合的系统设计与实现

随着信息技术的飞速发展,网络通信系统正经历着前所未有的变革。网络功能虚拟化和软硬件融合作为这一变革的重要组成部分,成为现代网络系统设计与实现的关键技术。网络功能虚拟化通过将传统的硬件网络设备功能抽象为软件模块,实现网络服务的灵活部署和管理。而软硬件融合则通过充分发挥软件和硬件的优势,优化系统性能和资源利用率。这两者相互结合,推动网络系统向更高效、灵活、可扩展的方向发展。文章深入研究网络功能虚拟化与软硬件融合的系统设计与实现,通过探讨和总结研究成果,为网络系统设计与实现提供有益指导。

天地一体化网络关键技术研究综述

作为地面网络的补充和延伸,卫星网络有助于加速弥合区域间的数字鸿沟,扩展地面网络的覆盖和服务范围.然而卫星网络拓扑动态性高、传播时延大、星上计算能力和存储能力均受限,因此实现卫星网络与地面网络的有机融合,构建覆盖全球的天地一体化网络面临路由扩展性、传输稳定性等技术挑战.针对天地一体化网络的研究挑战,从网络架构、路由、传输和基于组播的内容分发等方面介绍了国内外的研究现状,并展望了天地一体化网络的发展趋势.

基于OpenFlow的软件定义网络虚拟化方案

软件定义网络(SDN)可以将网络控制平面与数据平面分离开来,为网络虚拟化提供了良好的平台。为了解决SDN中多租户下的虚拟化,提出了一种基于OpenFlow的网络虚拟化方案。通过一个中间代理来转换并匹配物理MAC地址与虚拟MAC地址,以及物理流表项和虚拟流表项,以此实现流量空间的虚拟化。其中,根据实际数据包的惰性计算,使用前缀或通配符来精确匹配流表项。另外,为了保障物理OpenFlow网络上不同租户之间的隔离,将单个虚拟MAC-通配符流表项映射为多个具有精确MAC地址的物理流表项。实验结果表明,该方案成功地实现了网络虚拟化,且虚拟化开销较小,具有可行性。

网络功能虚拟化及其在轨道交通通信网络中的应用研究

软件化的出现意味着对网络设计和管理的重新思考,在铁路领域引入网络功能虚拟化具有挑战性,但其能够颠覆性地改进管理系统,并为下一代铁路通信网络铺平道路。网络功能虚拟化具有对资源的灵活共享和调配、能够提高资源利用率等优势。本文分析了网络功能虚拟化的原理和架构,重点阐述了网络功能虚拟化在轨道交通通信网络里的应用场景和关联技术,并探讨了网络功能虚拟化及其在轨道交通通信网络中应用潜在的机遇与挑战。

基于网络功能虚拟化的高校网络总体架构的研究

为了提高高校网络管理效率、降低运营成本,本文提出了一种基于网络功能虚拟化的高校网络总体框架,用于优化高校网络管理。首先,结合网络功能虚拟化和云计算技术,设计高校网络总体架构,以提高网络的可靠性和弹性;然后,以成本最小化为目标建立混合整数线性规划优化模型,通过合理分配数据中心资源,最大限度地降低总网络成本;最后,通过实验评估该模型的有效性。结果表明,该模型能大幅降低高校网络的成本。

电力IMS核心网网络功能虚拟化部署策略及应用

电力IMS核心网络的功能虚拟化建设,实现了现有网络功能科学布局,持续增强了硬件模块与软件模块的耦合能力,全面兼顾了网络运营成本与业务部署效率,切实满足了新时期的电力网络管理要求。

多域网络中基于时延感知的虚拟网络映射方法

随着各种时延敏感型应用的出现,如何提高系统的时延性能已经成为了学术界的热门话题。然而,现有的多域映射算法很难满足虚拟网络对时延性能的要求。因此,为了解决这一问题,提出了一种基于时延感知的多域虚拟网络映射算法(time delay sensitive virtual network embedding,TDS-VNE)。在节点映射阶段定义了一个节点传播时延评价函数(D),在链路映射阶段定义了路径时延感知参数。仿真结果表明,提出的映射算法降低了平均网络传播时延且在虚拟网络请求接受率、长期收益成本比等指标上具有良好的效果。