Domain-Oriented Software Defined Computing Architecture

With the introduction of software defined hardware by DARPA Electronics Resurgence Initiative,software definition will be the basic attribute of information system.Benefiting from boundary certainty and algorithm aggregation of domain applications,domain-oriented computing architecture has become the technical direction that considers the high flexibility and efficiency of information system.Aiming at the characteristics of data-intensive computing in different scenarios such as Internet of Things(IoT),big data,artificial intelligence(AI),this paper presents a domain-oriented software defined computing architecture,discusses the hierarchical interconnection structure,hybrid granularity computing element and its computational kernel extraction method,finally proves the flexibility and high efficiency of this architecture by experimental comparison.

面向软件定义互连系统的多协议交换电路

为满足软件定义互连系统中异构协议融合互连的需求,提出一种两级多协议交换电路,该电路通过融合共享缓存与Crossbar这2种交换架构,实现对多种异构协议的报文转发需求的兼顾。同时,提出一种基于时隙的多级仲裁调度方法,实现调度过程中时间与空间的解耦。仿真结果表明,所设计的交换电路能够弹性适应绑定模式变化引起的交换规模及端口缓存、端口带宽需求变化,缓存资源利用率相较传统组合输入输出排队(CIOQ)架构最高提高87.5%,转发时延低至数十纳秒,不仅适用于RapidIO、光纤通道(FC)、Ethernet、外设部件互连快速总线(PCIe)单一协议交换,而且适用于多种协议组合的混合协议交换。

IP化4K超高清播出技术探讨

4K超高清信号的高分辨率、高帧频对播出系统的带宽要求较高。IP化可以有效解决数字分量串行接口(Serial Digital Interface,SDI)架构的带宽瓶颈,代表着今后电视制播业务的发展方向。基于此,分析IP化的诸多优势,探讨SDI over IP的技术标准、关键技术以及IP化4K超高清播出系统的基本架构和播出流程。

软件定义物联网研究综述

概述了当前物联网发展过程中存在的主要问题,研究了软件定义网络与物联网结合的可行性,在总结分析相关软件定义物联网架构的基础上,给出了SDIoT(Software-Defined Internet of Things)通用架构,举例分析了软件定义车联网基本架构;通过对现有研究成果的分析梳理,从异构互连、资源管理、安全可靠3个方面阐述了面临的挑战及关键技术;最后,以车联网为例,阐明了SDIoT的优势及前景,展望了未来可能的研究方向.

SDN与传统IP网络互联架构的设计与实现

所提出的软件定义网络SDN与传统IP网络互联的架构基于以下核心思想:把整体SDN当成一个传统IP网络的"路由器",由IP网络和该"路由器"通过BGP协议进行域间网络层可达性信息NLRI的交互,从而使得全网的NLRI经过路由同步后达到一致。在此思想下分析设计了互联架构,对该互联架构进行了模块功能测试、多SDN场景下的仿真和性能测试。仿真结果表明所提出的互联架构可以完成SDN与传统IP网络的互联互通。设计的互联架构对原有网络设备的改动很少,所做的改动集中在可软件编程的控制器上,这有利于本架构在具体网络环境中的实施和部署。

软件定义光网络技术演进及创新应用

简述光网络控制平面从自动交换光网络(ASON)到软件定义光网络(SDON)的技术演进之路;通过分析SDON的技术特征,探讨将SDN引入光网络的必要性与可行性;结合几种典型的应用案例,介绍SDON技术在5G移动通信及数据中心互联等方向所取得的重要进展。

一种基于RIPv2的轻量级IP/SDN混合互联架构

分析了现有IP/SDN混合互联架构方案的优缺点,提出一个基于RIPv2路由协议的轻量级IP/SDN互联架构.其主要原理是将SDN网络抽象成RIPv2协议中的单个虚拟路由节点,在控制器内部实现RIPv2路由表和Openflow流表信息的转换.从RIPv2的协议角度来看,无论SDN网络内部包含多少个交换机和子网,网络报文穿过该SDN,其跳数只经过1跳.在开源控制器Floodlight上实现了该架构并进行了试验验证和性能评估.与现有架构相比,该架构不需要增加额外的协议转换设备,能够实现与传统IP网络的多出口节点互联,且具有较低的性能开销,适用于中小型园区网的IP/SDN互联场景.

软件定义无线传感器网络研究综述

研究了分布式无线传感器网络在异构互连和资源管理等方面存在的问题,深入分析了软件定义网络与无线传感器网络结合的必要性,在总结大量软件定义无线传感器网络架构后,给出了通用架构,并对应用面、控制面和数据面进行了详细阐述.进一步,从异构互连、资源管理、可靠控制、网络安全这4个方面梳理出当前存在的挑战及相应关键技术,在此基础上,通过案例比较说明了软件定义无线传感器网络的优势和前景,并对未来研究工作进行了展望.

一种应用于软件定义互连系统的多协议SerDes电路

为满足片上系统的柔性互连,提出一种应用于软件定义互连系统的1.0625~10.3125Gbps多协议SerDes电路结构.该电路采用统一架构实现不同协议的规范需求,通过一种1×QPLL+4×Lane PLL的时钟结构实现宽频点和低抖动的时钟输出,通过可编程的发送端前向反馈均衡器和接收端线性均衡器和判决反馈均衡器电路,实现最大32dB的插损补偿.测试结果表明,所设计的SerDes电路在10.3125Gbps速率下发送总抖动为21.2ps,随机抖动均方根值为633.7fs,最大功耗29.33mW/Gbps,发送端眼图和接收端抖动容限及误码率均能够满足FC-PI-4,RapidIO 3.0,10GBase-KR,1000Base-X的协议规范要求.

模块化波分网络部署研究

模块化波分系统是SDN和WDM技术的融合,是应对未来数据中心互联的大容量、低功耗、高集成度和极简运维的解决方案。从互联网数据中心行业发展趋势、数据中心互联应用场景、组网方案等维度,对比分析传统OTN和模块化波分方案在硬件成本、功耗、光电解耦、功能兼容性、白盒化网络管理以及运维等方面的优缺点,同时结合山东联通的网络现状,提出了模块化波分方案的落地部署建议,为IDC业务运营提供了新的思路。

数据中心中面向光互联的流量识别与调度研究

为了解决数据中心链路拥塞问题,依据流量分布与类型的特点,提出了基于光互联架构的流量识别和调度方案,即HCFD(host-controller flow detection),旨在识别出对网络性能影响较大的大象流。利用SDN控制器下发转发策略,对网络中的流量进行合理调度。HCFD首先在主机端利用Linux内核协议的Netfilter框架实现将超过阈值的数据流进行标记,然后在控制器端利用决策树分类模型再对标记流进行分类,最后利用光电混合网络的优势,实现深度融合的流量适配和切换机制。HCFD方案整合了已有方法的优势进行大象流识别,同时保证了识别的实时性、准确性以及流信息的全面性。实验与仿真结果显示,在此方案场景下,能有效缓解网络拥塞情况,充分利用网络带宽,减少数据端到端时延,降低分组丢失率。

SDN在电力骨干通信网中的应用研究

电力通信网为电力生产及管理业务提供基础保障,面对全球能源互联网创新业务需求的冲击,现有电力骨干通信网面临着极大的挑战。研究软件定义网络(Software Defined Network,SDN)技术的特点和优势,分析SDN技术对传统光网络造成的直接或间接影响,以及SDN技术在电力骨干通信网的应用场景,最后提出基于SDN的光网络控制平面的具体实现方案。

OpenDaylight 在跨数据中心网络中的应用

当前,跨数据中心网络互联以MPLS等传统技术方案为主。研究利用传统技术所演化的新技术以及传统设备所提供的新接口,根据各类接口的各自特点,使用不同的协议,对网络进行不同操作和监控。同时,重点梳理OpenDaylight控制器自身各种南向接口的实现情况及使用方法,并加以实例研究。最后,介绍如何使用统一的北向接口进行应用层开发,从而加速跨数据中心网络部署与运维。

从SoC到SDSoW:微电子发展的新范式

微电子在智能时代正迎来新一轮技术与产业的重大变革期.本文从智能时代的科学方法论、系统集成的工程技术路线和微电子摩尔定律(Moore’s law)的维度扩展3个层面导入,提出了网络极大化节点极小化的复杂巨系统构造、异构异质芯粒的晶上拼装集成、硬件资源的领域专用软硬件协同定义,形成了软件定义晶上系统的新发展范式,对微电子的设计方法、系统集成、应用开发、经济性指标等进行了内涵升级,可全面刷新信息基础设施的技术物理形态,贡献一条“晶圆级硅基直连”的系统集成工程技术路线,并有望打造出智能涌现的物理底座.

新一代软件定义体系结构

体系结构在信息系统中起着举足轻重的作用,不仅决定了系统的功能和性能,而且决定了系统的效能和安全,因此,体系结构直接决定着信息系统的先进性.本文在介绍体系结构概念的基础上,对体系结构的发展进行了归纳总结,分析指出体系结构刚性是当前信息系统灵活性和高效能无法兼备的问题本质,提出了以软件定义互连和软件定义节点为特征的新一代软件定义体系结构,基于软件定义体系结构实现了Web服务、口令字恢复和图像识别3种典型系统,对比测试表明,软件定义体系结构系统较传统通用系统性能提升29.4～344.5倍,效能提升13.7～315.4倍,证明了软件定义体系结构的高灵活性和高效能.

天地一体化信息网络发展与拟态技术应用构想

天地一体化信息网络是国家面向2030的重大科技工程,现有的基础架构及由此构建的技术体系在其节点高性能处理、网络高效互联、一体化安全防护等方面面临诸多挑战.本文从拟态技术应用的角度出发,在分析天地一体化信息网络面临的技术挑战和现有技术思路的基础上,提出将拟态计算、拟态防御和软件定义互连技术应用到天地网络架构、关键信息系统中的设计思路与应用构想,相关技术思路和设计可为高速、高效、灵活、安全的天地一体化信息网络建设提供参考.