一体化承载网络体系架构研究

传统信息网络因面向业务支撑设计而造成体系架构的刚性,无法满足业务发展多样性和网络异构的需求,因此无法适应下一代网络融合、可扩展等特点.面向服务提供的技术体系可以解决这一问题.文中以网络承载服务为核心,以可重构路由交换平台为关键支撑技术,设计出一种面向服务提供的网络体系架构——一体化承载网络(UCN)模型,以及基于UCN模型设计出的逻辑承载网的资源均衡构建算法(RBCA)并进行了网络仿真及结果分析,为下一代网络的研究和设计提供了新的思路.

可重构服务承载网容错构建算法研究

基于可重构柔性网络(Reconfigurable Flexible Network,ReFlexNet)构建可重构服务承载网(Reconfigurable Service Carrying Network,RSCN)能够有效解决传统互联网体系结构面临的困境。论文在物理链路易发故障的前提下针对RSCN容错构建问题进行了数学建模和理论分析。为尽量避免重要资源故障给网络带来的影响,基于不同资源的重要程度,设计了资源紧迫度感知的RSCN构建算法RSF-ACA。为提高RSCN的运行成功率,设计了发生网络故障时的RSCN恢复算法RSLFRA。最后,通过仿真实验,从RSCN成功运行率、资源紧迫度和物理链路利用率3个方面验证了该文提出的算法的优越性。

基于拍卖博弈的可重构服务承载网动态构建算法

针对不同业务对有限的底层网络共享时产生竞争的问题,提出了一种基于拍卖博弈的构建模型,以业务为参与者,业务资源需求为策略空间。基于该模型,设计了基于拍卖博弈的服务承载网动态构建算法,以最大化服务承载网整体构建收益。仿真实验表明,该算法在服务承载网构建整体收益、构建成功率和网络资源占用率等方面,较其他算法具有明显优势。

基于拓扑感知的可重构服务承载网动态重构算法

可重构信息通信基础网络通过构建服务承载网的方式为业务提供自适应的承载服务。针对高效利用有限底层资源的问题,提出一种基于资源关键度进行动态映射的服务承载网构建算法。算法将通过节点或链路的最短路径数作为资源关键度的衡量指标,区别对待底层资源;并实时动态感知关键资源的使用状况,依据不同业务需求对服务承载网进行自适应调整。仿真结果表明,算法在构建成功率、收益花费比和资源均衡度等方面均具有良好性能。

基于备份的可重构服务承载网可靠性映射方法

可重构柔性网络链路失效将严重影响其上承载的可重构服务承载网(RSCN)的可靠性。文章基于路径备份策略着重解决时延敏感类型RSCN的可靠性问题,并提出分阶段处理方式进一步优化备份资源消耗。在拓扑预处理阶段,根据RSCN是否支持路径分裂分别提出分裂的最小备份拓扑生成(S-MBT-Gen)算法和最小备份生成树(MBST-Gen)算法,减小备份拓扑带宽约束总量;在拓扑映射阶段,提出主备拓扑协同映射(RNM-PBT)算法,协调利用底层网络资源。仿真结果表明,本文提出的算法降低了RSCN平均资源消耗,且具有较高的请求接受率和较低的平均执行时间。

基于等效资源的可重构服务承载网故障恢复机制

针对传统重映射故障恢复算法恢复效率低、服务中断时间长的问题,提出了一种基于等效资源的可重构服务承载网(RSCN)故障恢复算法FRA-ER。算法将故障RSCN恢复问题等价转化为寻找等效资源的问题,一次运算可恢复全部或部分故障RSCN,提高恢复效率;网络重构策略NRA周期性检测恢复后RSCN结构并进行调整优化以节省底层资源开销。仿真结果表明,与重映射算法及快速愈合算法相比,可减少平均恢复时间约15%,NRA平均每次可节省80的带宽消耗,使恢复成功率提高约10%。

基于随机Petri网的虚拟网可生存性模型研究

针对在描述可重构服务承载网(RSCN)差异化服务需求时无法定量描述其安全属性的问题,提出了一种RSCN可生存性模型。模型基于随机Petri网构建,首先构建RSCN的非马尔可夫随机Petri网模型,再基于最常用的先到先服务(FCFS)故障修复策略得到系统状态可达图,通过引入补充变量建立系统状态概率方程,并最终求解得到该模型。通过仿真实验对该可生存性模型的有效性进行验证,仿真结果表明,理论模型计算结果与仿真结果拟合性较好,可用于描述基于FCFS故障修复策略的RSCN可生存性能。

基于Crossbar的可重构网络输入排队分域调度研究

为解决传统网络技术体系中交换结构无法满足大量差异化业务规模化应用的问题,本文基于可重构网络技术体系,采用选择关闭部分Crossbar交叉节点的分域模型,提出了分域调度的思想,分析并推导了承载组内的SDRR调度算法和域内最长队列优先调度算法。最后采用交换性能仿真平台对该调度算法进行了复杂度和时延的仿真比较,结果表明:分域调度的最长队列优先算法比一般最长队列优先算法相对复杂度低,且随着调度域个数增加,相对复杂度降低。在相同业务源输入条件下,Crossbar三分域调度算法的时延小于非分域调度算法的时延,接近公平输出排队调度算法的时延。

面向可重构服务承载网的分域混合承载组调度研究

传统网络技术体系,网络是封闭的、刚性的,无法满足未来网络大量差异化业务的规模化应用,由此提出了面向服务提供的柔性网络技术体系,该体系将传统网络中的用户业务、网络服务和网络基础设施中的紧耦合关系转变为松耦合关系,通过资源分割构建可重构服务承载网实现对业务的服务质量保证。该文分析了服务承载网映射到交换结构的需求,提出分域调度的思想。通过选择关闭部分交叉节点的方法建立了crossbar交换结构分域模型,实现了分域调度的端口分离。提出了支持可重构服务承载网构建的混合承载组调度(HCGS)算法,推导了承载组内SDRR(Smoothed Deficit Round Robin)调度、单个域内基于时间戳的输入端口调度和交叉节点输出端口调度算法,证明了HCGS具有良好的时延性能和最坏公平指数(WFI)公平性。仿真结果表明:在均匀分布的泊松业务源条件下,分域HCGS算法具有更优的时延性能,可保证业务带宽的公平性。在diagonal非均匀允许流量条件下,该算法的吞吐量可达100%。

可重构网络中的一种新型端到端服务供应模型

现有服务承载网的构建方法均未考虑用户请求所属的业务类别,导致业务承载与服务供应缺少有效的串联.针对该问题,提出了一种新型的端到端服务供应模型,从承载同类别业务的角度构建服务承载网,通过在服务承载网上构建服务路径提供可定制的端到端服务.为验证模型的可行性和有效性,设计了一种基于跳数约束的服务承载网构建算法,并使用经典的Layered Graph算法构建服务路径.实验结果体现了在不同的负载压力下,跳数约束对开销、收益、接受率、路径长度等性能评价指标的影响,从而验证了模型和算法的有效性,提供了性价比最优的服务承载网构建决策.当跳数约束等于3时,取得了与跳数约束等于4或5时相近的性能,同时分别节省了约50%或75%的构建开销.

基于业务需求的动态服务承载网构建算法

可重构信息通信基础网络通过构建可重构服务承载网的方式为业务提供自适应承载服务。针对服务承载网动态构建中底层资源高效利用的问题,提出一种基于业务需求的动态服务承载网构建算法。算法构建了可重构服务承载网模型;基于业务需求的动态特性,定义了服务承载网构建花费;以最小化构建花费为目标,感知业务需求类型及其变化状态,并设计了相应的动态服务承载网构建算法。仿真结果表明:算法在业务性能、构建成功率、收益花费比等方面均具有良好性能。

面向服务的逻辑承载网构建方法研究

研究基于开放式可重构路由交换平台的面向服务的新型网络技术体系中面向服务的逻辑承载网构建方法,归纳了建立于物理承载网之上的逻辑承载网络的构建原则,提出了一种考虑带宽限制的逻辑承载网路由算法,分析了网络拓扑与逻辑承载网路由之间的关系以及由此导致的重路由问题,构建符合要求的逻辑承载网络。

动态拓扑下的可重构服务承载网资源迁移方法

提出了动态网络模型分析承载网资源迁移问题,并引入了迁移效率概念,设计了资源迁移方法。该方法以元请求迁移过程为基础,分别针对拓扑收缩和增长情况提出资源容错迁移和资源均衡迁移两种算法。仿真结果表明,基于迁移效率的资源迁移方法提高了请求接受率和负载均衡度,同时降低了迁移代价。

一体化承载网静态拓扑构建算法研究

为解决面向业务支撑的传统信息网络所造成的网络刚性,基于可重构路由交换平台提出一种面向服务提供的一体化承载网络技术体系,逻辑承载网构建是核心问题。文章基于图论给出逻辑承载网构建的网络模型分析,并给出了基于需求约束的静态拓扑构建启发式算法,最后给出了算法的实验结果。