服务定制网络体系架构的设计与思考

系统性阐述了服务定制网络(SCN)新型网络架构,可为互联网应用提供一种全新的网络底层能力与使用方式。在TCP/IP网络架构中,网络为应用提供“尽力而为”的服务质量,而SCN架构转换了应用与网络两者之间的主客体关系,允许应用“按需定制”网络的服务质量。以应用视角出发,挖掘了“可声明”“细粒度”“端到端”三大能力内涵,由此推演了SCN的总体设计思路,并给出了一种具象的SCN体系架构和一种可行的SCN系统实现。SCN未来可应用于远程工控、增强现实等人机物全场景,为网络即服务(NaaS)的实现提供一种新颖、实用、理想的手段。

通算存智一体协同的未来网络模型

针对智能时代多样化多形态业务对未来网络按需、精准、高效服务的诉求,提出了一种通算存智一体协同的网络模型(3CI-CoNet)。首先以通信技术连接计算设备与存储设备,构建网内计算和网内存储的硬件底座,然后在底座上部署智能网络模型及算法,为网内业务构建智能的网络环境,同时链接与行业/应用相关的智能设备、平台及算法,为新兴应用提供智能的网络服务,保障各业务的有序高效运行。设计了3CI-CoNet的层次化功能架构,包含基础资源层、智能接入层、按需服务层和业务表达层,各层次间相辅相成,协同构建了智能的网络环境和网络服务。进一步,结合自动驾驶和智能制造中的典型场景,论述了3CI-CoNet及其功能架构、运营机制对多形态业务高效运行的支撑作用,阐述了3CI-CoNet在智能时代的推广和应用价值。以智能制造中多AGV按需调度业务场景为原型,通过将3CI-CoNet与其他网络模型相对比,定性定量论证了3CI-CoNet对提升业务效能具有积极作用。最后,总结了3CI-CoNet的未来发展趋势和面临的技术挑战。

光突发交换网络中最长队列优先调度组装机制

提出了光突发交换网络中的最长队列优先调度(LQFSA)机制,将边缘节点的突发组装和突发调度两种技术紧密结合在一起.在现实网络中,业务通常是非均匀分布的,即在某些源宿对之间存在更大的业务流量.仿真结果表明,LQFSA机制可以很好地完成非均匀分布业务流的组装.即使在均匀分布业务流输入下,LQFSA机制在突发大小分布、组装效率和突发丢失率等方面也优于已提出的轮询调度组装(RRSA)机制.

基于Intel网络处理器实现弹性分组环交换节点

在阐述了RPR交换节点软件结构之后介绍了使用Intel IXP2800实现网络设备的优势,最后总结了IXP2800数据平面开发的一些方法和经验。实践表明基于Intel IXP2800网络处理器设计并实现RPR交换节点是一种可行的方案。

基于Intel网络处理器的RPR三层交换机的设计

弹性分组环(ResilientPacketRing,RPR)是一种能高效地支持数据业务的新兴城域网络技术。论文主要使用IntelIXP2800网络处理器设计和实现了能为以太网提供接入RPR网络能力的三层交换机。设计过程中,在二层交换机制的基础上,参考了IPoverRPR框架和三层交换原理,对RPR网络与以太网络之间IP数据交换机制进行了优化,并借助IXP2800网络处理器的高性能和灵活性,使该交换机能高效地进行IP数据交换,而且提高了RPR环网的带宽利用率。

未来网络体系架构研究综述

现有互联网正面临着前所未有的挑战,包括可扩展性、安全性、管控性、移动性、内容分发能力、绿色节能等一系列问题,难以通过增量式的研究模式彻底解决。在这样的背景下,创新型的未来网络体系架构研究成为当前全球关注的热点领域。通过介绍全球在该领域的研究进展情况,阐述当前该领域主要的研究成果,总结分析该领域的研究发展趋势与核心问题,期望对国内该领域的研究起到参考和帮助。

异构无线网络中基于非合作博弈论的资源分配和接入控制

对异构无线网络中无线资源分配和呼叫接入控制进行研究.基于非合作博弈理论,提出了不同无线资源的带宽和连接数量分配的理论模型.结合网络连接的效用函数,对非合作博弈的无线资源分配中的纳什均衡点的存在性和唯一性进行论证.而且,进一步对业务量与阻塞率之间的关系进行分析,提出了能够保证通信可靠性的接入控制算法.仿真结果表明,基于非合作博弈论的无线资源分配机制能够有效地解决带宽和连接数量的分配问题,并能在整体上保证分配的合理性和公平性.接入控制算法根据需要能够动态地调整在某一区域分配的连接数量,从而保证通信的可靠性.

确定性网络研究综述

现有的互联网面对激增的视频流量和工业机器应用,存在着大量的拥塞崩溃、数据分组时延等问题,而许多网络应用,例如工业互联网、远程医疗、无人驾驶、VR游戏等,需要达到1~10 ms时延,微秒级抖动,但传统的网络只能将端到端的时延减少到几十毫秒。在这样的背景下,对网络端到端时延的控制如何从“尽力而为”到“准时、准确”,成为当前全球关注的热点领域。通过介绍确定性网络的应用场景与需求,描述当前该领域的主要研究成果,总结分析了该领域的研究发展趋势和核心问题,期望对该领域的研究起到参考和帮助作用。

未来网络与工业互联网发展综述

随着经济社会的发展,人们对网络和服务质量的需求不断提高,传统网络架构难以满足日益增长的需求,未来网络技术受到了广泛的关注.近年来,互联网与传统产业的深度融合促成了工业互联网的出现,也推动当今互联网逐渐由"消费型"领域扩展到"生产型"领域,给未来网络技术的发展带来了新的挑战和机遇.从工业互联网发展现状出发,分析其对网络的新需求,阐述未来网络发展的新趋势和新技术,并对未来网络试验设施及其对工业互联网的支持进行介绍.

基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法

密度控制是一种常用的提高大规模无线传感器网络生命周期的方法,目前的密度控制算法大多基于0～1覆盖模型,而在实际的应用环境中概率覆盖模型能够更准确地定义网络覆盖能力. 所提出的一种基于概率覆盖模型的密度控制算法,能够在保证足够的网络覆盖能力的前提下,关闭掉冗余节点,减少网络的总能量消耗.

未来网络技术与发展趋势综述

对面向2030的未来网络领域的发展趋势进行了综述。首先,介绍了网络体系架构和试验设施领域的研究进展;其次,从网络控制与编排、网络深度可编程、网络确定性服务、网络计算存储一体化、网络与人工智能、网络与区块链、智能安全网络、网络空天地海一体化8个方面阐述了当前热点网络技术的背景、进展和主要成果;最后,分析了面向2030的未来网络发展趋势,预计到2030年未来网络将支撑万亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。希望能为未来网络相关领域的研究提供参考和帮助。

一种负载均衡网络中内部链路时延推测算法

了解网络内部链路特征对运维大型IP网络至关重要.前人在假定固定路由条件下采用端到端主动测量的方式从网络边缘推测网络内部链路行为特征.由于网络中存在导致随机路由的负载均衡设备,使以前的主动测量方法无法实施.采用累计生成函数和随机过程方法解决随机路由条件下的网络内部链路时延推测问题.仿真结果表明,算法可以很好地解决随机路由下的内部链路时延推测问题.根据链路时延分布,可以用来判决瓶颈链路,为网络运维提供极具价值的参考.

服务定制网络

针对当前互联网中存在的2个亟待解决的问题:OTT(over the top)流量占用大量网络带宽以及信息高度冗余,提出了一种具有差异化服务能力的未来网络体系架构——服务定制网络(SCN,service customized networking)。SCN基于软件定义网络设计,继承了其数据控制分离以及网络可编程的主要特点,并针对当前互联网中的问题,增加了网络虚拟化能力以及内容智能调度能力。通过构建具有不同等级服务能力的虚拟网络,SCN可以避免OTT业务大量占用带宽。同时,通过信息资源智能有序调度,SCN可以消减信息冗余。在小规模真实网络平台上进行的实验结果表明,SCN确实具备为不同用户提供差异化服务能力以及有效减少信息冗余的能力。

基于网络编码的延迟容忍移动传感器网络低时延广播传输机制

针对延迟容忍移动传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Networks,DTMSN)提出一种基于网络编码的广播传输机制(Netcoding-based Broadcast Transmission scheme,NBT)。NBT中,基站(Base Station,BS)将原始数据分批进行传输,每个批次包含的原始数据包的数量一定;BS将同一批次数据包以单播方式传输给不同传感器节点时采用的编码向量互不相关,传感器节点之间采用泛洪的机制交换彼此缺少的编码数据包。由于BS对原始数据包进行了编码,因此传感器节点具有相同编码数据包的可能性大大降低,从而减小了节点间的数据相关度,有效降低了广播时延。在随机路点移动模型(Random WayPoint,RWP)下的仿真结果表明,与目前广播时延最小的泛洪机制相比,NBT能够在通信开销基本相同的情况下有效降低广播传输时延。

无线传感器网络贪婪转发策略中的路由空洞问题

贪婪转发策略是无线传感器网络中基于地理位置的路由算法中非常重要的一种,但是该算法会遭遇到路由空洞问题。该文从理论上分析了路由空洞在规则部署和随机部署情况下的存在概率,并得出了随机部署情况下随机建立的路径会遭遇到路由空洞的概率。通过分析可以得出,当网络中节点的平均邻居数大于10时,利用带有退避改进方法的贪婪转发策略足以满足无线传感器网络的需要。

面向服务定制的未来网络架构

互联网业务的蓬勃发展带动网络技术进步,但是,近几年出现的新业务,例如4K/8K高清视频、增强现实、自动驾驶等技术都对网络提出了新的需求,面对这些新需求,目前的网络架构暴露出诸多问题。因此,提出一种面向服务定制(service-customized networking,SCN)的未来网络架构。SCN基于SDN/NFV(software defined network/network functions virtualization)技术实现网络切片,为业务提供差异化的端到端服务质量保障。SCN通过在网络中差异化部署缓存资源,解决网络中冗余传输的问题。同时,SCN在其架构设计中加入了网络信息感知平面,通过采集底层网络状态并对收集的信息进行大数据处理分析,为更加合理的网络切片以及差异化缓存部署提供依据。

无线多跳网络中的机会路由

机会路由通过充分利用无线信道的广播特性,可以大大提高无线多跳网络的性能.从阐述机会路由的基本思想开始,介绍了机会路由协议的主要特点、适用环境和影响机会路由性能的重要因素.在此基础上,对重要机会路由协议进行了综述,讨论不同协议的工作机制及其优缺点.最后,探讨了机会路由的一些未来发展方向,以期为这一领域的发展提供一些有意义的借鉴.

Ad Hoc网络中基于Vickrey拍卖的协作激励机制的研究

为了在Adhoc路由策略中提供节点协作的动机并促使节点真实地显示参与Adhoc网络的费用,提出了基于目的地驱动的Vickrey拍卖方式来激励Adhoc网络中节点之间的协作.基于此思想设计的机制利用了经济学中Vickrey拍卖的特点,并显式地考虑了中间节点转发分组的费用.通过从目的地到源路径上中间节点举行的一系列Vickrey拍卖,确定费用最优的路径.理论分析表明,这种机制能激励分组以真实意图竞标,并且在路由选择时实现了全局期望的能量有效的目标.

一种改进的WLAN-3G融合网络认证协议

本文在分析了现有3GPP WLAN-3G融合网络接入认证协议EAP-AKA的优势和不足的基础上,引入WAPI证书鉴别机制,提出WAPI-3G互联结构模型,并针对该互联模型设计了一种接入认证协议EAP-WAPI.本文提议的WLAN-3G互联结构模型及接入认证机制解决了融合组网环境下WLAN终端统一接入认证的问题.分析和仿真结果表明,相比于原有的WAPI认证协议WAPI-XG1,本文所提议的协议具有较高的安全性和执行效率.

基于贝叶斯网络的通信网告警相关性和故障诊断模型

该文采用贝叶斯网络建立告警相关性和故障诊断模型。首先介绍了基于贝叶斯网络推理的基本概念。提出了通信网功能分层结构的思想,建立不同网络层次间的故障传播模型。详细讨论了从故障传播模型中构造贝叶斯网络,以及分布式告警相关性模型的实现框架。最后结合SDHoverDWDM系统,具体分析了基于贝叶斯网络的告警相关性分析过程及实验结果。实验证明利用贝叶斯网络能够准确定位通信网根故障点。