可重构服务承载网主动保护算法研究

基于可重构柔性网络(RFNet,reconfigurable flexible network)构建可重构服务承载网(RSCN,reconfigurableservice carrying network)能够为终端用户提供满足业务特性需求的通信服务,有效地解决了传统互联网体系结构面临的困境。鉴于网络故障造成的负面影响,针对RSCN主动保护问题进行了数学建模和理论分析。为了尽量避免重要资源故障给网络带来的影响,设计了资源紧迫度感知的主路径构建子算法RSF-awareMLCA;为了提高RSCN的运行成功率并降低网络链路故障损失,设计了RSCN保护链路构建子算法RPLCA;结合2个子算法,设计了RSCN主动保护构建算法RAPA。最后,分析了算法的复杂度,从RSCN成功运行率、主链路利用率和平均网络链路故障损失3个方面验证了RAPA的优越性。     

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。     

面向ReFlexNet的域间嵌入式承载网构建

为解决传统互联网体系结构面临的困境,该文提出了新型的可重构柔性网络(Reconfigurable Flexible Network, ReFlexNet)体系架构。该文针对ReFlexNet中域间嵌入式承载网的构建方法进行了论述,提出了ReFlexNet的分布式分层管理体系和资源管理机制,并基于令牌传递的方式设计了分布式域间嵌入式承载网的构建方法,有效解决了大范围跨域的嵌入式承载网构建问题。为提高令牌传递的效率,在传统求解Hamilton回路的模拟退火算法基础上,提出了改进的令牌环构造算法ImprovedSA,通过对传统算法求得的解进行改良,可快速有效地找到更好的回路。     

基于生成对抗网络的RIS辅助系统信道估计算法

针对可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助的通信系统中难以获取准确信道状态信息(Channel State Information, CSI)的问题,提出一种基于条件生成对抗网络(conditional Generative Adversarial Network, cGAN)的深度学习算法,用于实现可重构智能表面辅助单输入多输出(Reconfigurable Intelligent Surface assisted-Single Input Multiple Output, RIS-SIMO)系统的上行信道估计。采用最小二乘(Least Squares, LS)估计算法进行信道的粗估计,进一步设计cGAN将信道估计问题建模为低分辨图像到高分辨图像的恢复问题,通过设计网络结构和改进损失函数来提高信道估计的精度。仿真实验表明,相比传统的LS算法以及基于卷积的深度残差网络(CNN based Deep Residual Network, CDRN)估计算法,所提算法具有更高的估计精度,且可以适应更少导频数目和更复杂的应用场景。     

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。     

基于无色无向无冲突可重构光分插复用器节点的全光IP组播能效调度

为了提高无色无向无冲突灵活的可重构光分插复用器(CDC-F ROADM)节点的弹性光网络IP组播频谱-能耗效率,该文提出一种全光组播能效调度算法(AMEESA)。在算法路由阶段,考虑能耗和链路频谱资源使用情况设计链路代价函数,构建最小代价光树算法组播光树。在频谱分配阶段,设计基于高效光谱分辨率(HSR)光树中间节点频谱转换方法,选择节能频谱转换方案为组播光树分配频谱块资源。仿真分析表明,所提算法能有效提升网络能效,降低IP组播带宽阻塞率。     

可重构柔性网络资源管理与服务映射方法研究

提出了基于资源重组的可重构柔性网络(RFNet)。RFNet中的网络服务是构件的有机组合,并且能够根据新的业务需求,利用构件复用思想,从软硬件出发重构出满足需求的新的网络服务。首先介绍RFNet的体系结构,然后提出RFNet的"资源管理—承载网映射—网络服务映射"的流程机制。经过评估,提出的RFNet"资源管理—承载网映射—网络服务映射"机制能够很好地支持差异化服务的构建与共存,并且基于负载均衡的可重构服务承载网映射算法RSCNM在网络构建成功率、最大节点强度、平均链路利用率和构建平均收益上具有明显的优势。     

均衡虚拟网构建算法研究

如何在物理资源有限的条件下构建出满足用户需求的虚拟网是一个热点问题。该文针对虚拟网(Virtual Network,VN)的构建方法进行了论述,分析了虚拟网构建的数学模型,给出了构建策略的若干重要原则,为提高构网成功率,分别提出基于链路负载均衡度和节点负载均衡度的虚拟网构建算法,在此基础上提出了考虑均衡的自适应虚拟网构建算法(Balanced Adaptive VN Construction Algorithm, BACA)以及链路失效后的处理方法和迁移策略。最后,通过仿真实验,从虚拟网构建需求接收率和构建后整个网络的链路均衡度以及节点均衡度3个方面验证了BACA的优越性。     

基于可重构网络的节能方法的研究

针对当前IP网络的节能算法实用性不强的问题,根据可重构网络路由配置由中心服务器统一管理的架构特点,基于网络中的OSPF协议探测结果,提出了可重构网络下的节能方法。该方法首先运用改进的OSPF协议的路由算法定位出可被关闭的候选链路集合,接着应用多商品流模型重映射该集合中某些链路的流量到其他的物理路径,从而能够关闭候选链路集合中的空负荷链路实现网络的节能。通过实验模拟验证了该算法的节能效益,并给出了可重构网络中的节能算法与认可度极高的节能方法——GreenTE异同点。     

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。     

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%。     

基于Openflow网络的高可靠性虚拟网络映射算法

该文基于Openflow网络提出了具有容错能力的虚拟网络映射模型,并且采用蚁群算法对其进行求解。针对虚拟网络的故障恢复机制,提出了区分用户优先级的故障恢复算法(Priority_Diff),该算法为用户提供不同的网络可靠性级别,对高级用户采用提前映射的备份路径替代故障链路,对低级用户重新映射故障链路;设计了故障备份链路重映射(BLRM)算法,将故障链路中的备份资源迁移到相邻链路,增强了备份链路的可用性。最后,通过仿真实验,从虚拟网络故障修复率、虚拟网络成功运行率和工作链路资源利用率3个方面验证了所提算法的优越性。     

基于链路可靠性的无线虚拟网络分配方法

针对无线网络链路可靠性差影响无线虚拟网络的分配这一问题,提出了一种基于链路可靠性的无线虚拟网络分配算法（WVNEA-LR）。该算法通过物理网络拓扑预处理和允许同一个虚拟请求中的多个虚拟节点映射到同一个物理节点上的方法,提高了Vn构建成功率和节约了物理链路资源。利用Q因子改善了因拓扑分配稀疏时Vn构建成功率低的问题。此外,WVNEA-LR的节点分配为链路分配作了准备,并通过选择可靠性高的承载路径保证了分配后的Vn具有高可靠性。仿真结果表明, WVNEA-LR获得较好的虚拟网络构建成功率、较高的收益成本比和资源利用率。     

基于自路由互连网络的粗粒度可重构阵列结构

互连网络在粗粒度可重构结构(Coarse-Grained Reconfigurable Array, CGRA)中非常重要,对CGRA的性能、面积和功耗均有较大影响。为了减小互连网络导致的面积开销和功耗并提升CGRA的性能,该文提出一种具有自路由和无阻塞特性的互连网络,构建了一种层次型的网络拓扑结构。通过这种互连网络,任意一对处理单元之间均可以建立连接和交换数据,而且这种连接是自路由和无阻塞的。实验结果显示,与已有结构相比,该结构以至多增加14.1%的面积开销为代价,获得最高可达46.2%的整体性能提升。     

一种面向运营成本优化的虚拟网络功能部署和路由分配策略

随着网络功能虚拟化(NFV)技术的发展,虚拟网络功能(VNF)可以通过服务功能链(SFC)的形式部署在如虚拟机的通用平台中,为管理带来灵活性。但是对于服务提供商来说,由于网络基础设施的复杂性和日益增长的服务需求,给VNF的部署带来了高昂的运营成本(OPEX)。针对此问题,该文提出一种面向OPEX优化的策略,旨在最小化OPEX中的激活、能耗和传输成本,得到VNF部署和路由分配优化方案。为此建立一种全新的混合整数线性规划(MILP)模型,并设计包括遗传算法(GA)在内的3种OPEX优化算法。仿真实验评估在不同资源配给下MILP和3种算法的OPEX及其性能,其中GA算法在节点资源配比60%以上时可以得到近似于MILP模型的解决方案。