软件定义数据中心网络混合路由机制

针对数据中心网络流量大小分布不均匀、传输性能需求不相同的特征,提出了面向传统树型数据中心网络结构的软件定义混合路由机制SHR（software-defined hybrid routing）。SHR通过统计计算将数据流分为大流和小流,为满足其不同的传输性能需求,对大流采用自适应路由算法,对小流采用流量无视路由算法。SHR在OpenFlow机制的基础上,将部分控制权从控制器下放至交换机,以减轻网络的额外负载。在Fat-Tree网络拓扑结构上建立流量模型进行性能分析与仿真实验,结果表明,与传统的等价多路径转发ECMP算法相比,SHR能够提高网络吞吐量,降低数据流丢弃率和分组端到端时延,同时减轻网络的额外负载。     

内容中心网络状态感知路由设计

为了提高内容中心网络的内容分发效率及降低网络开销,提出了网络状态感知的路由机制NSAR(network status aware routing)。NSAR利用从内容服务节点返回的数据分组收集当前网络状态信息,并在回传过程中对路径上各节点上匹配端口的转发概率进行更新,在对后续的兴趣分组进行转发决策时引入转发概率,从而提高内容分发效率。仿真实验表明,与传统内容中心网络路由算法相比,NSAR可以有效地降低内容请求平均时延,减少网络流通分组数以及降低网络带宽开销。     

基于AWGR的光电混合数据中心网络架构设计

随着云计算需求与服务器数量的不断增长,数据中心网络（data center network,DCN）面临可扩展性、低成本、低能耗、高带宽等一系列挑战。提出了一种基于阵列波导光栅路由器（arrayed waveguide grating router,AWGR）的光电混合数据中心网络架构。该混合架构由AWGR提供大容量光波长路由,由电分组交换机提供突发分组交换,同时满足大象流量和老鼠流量的需求。AWGR是无源光器件,将有效降低网络能耗,提高网络可靠性,与光电路交换机相比,可降低配置时间延迟。分析了在架顶交换机上分别采用全固定波长激光器（方案1）、混合固定波长激光器和波长可调谐激光器（方案2）、全波长可调谐激光器作为光源（方案3）的3种架构方案。对3种架构方案的成本和能耗进行了数值分析和计算,同时对网络性能进行了理论分析与仿真。成本和能耗数值分析结果显示：3种架构方案的成本与能耗随着服务器数量的增加不断增长,方案3增长的速度最快,方案1增长的速度最慢,方案2介于两者之间。网络性能仿真结果显示：在不同网络负载情况下,方案2架构的网络吞吐量和波长请求阻塞率与方案3接近,远高于方案1,因此混合固定波长激光器与波长可调谐激光器的方案2具备较好的性价比。     

时间敏感网络时隙感知循环排队转发流量整形机制

时间敏感网络是智能工厂内网的核心技术之一。智能工厂内存在多种需求各异的业务流。为保证关键业务流的性能，同时提升网络带宽利用率，该文提出一种时隙感知循环排队转发流量整形机制(TSA-CQF)。TSACQF通过将低优先级流量插入CQF奇偶队列中剩余可用时隙中传输提高带宽利用率。TSA-CQF机制包括低优先级流量的时隙感知插入和全局流量规划两个部分。低优先级流量的时隙感知插入是在CQF队列出队时，通过感知奇偶队列剩余时隙的大小，将低优先级流量插入到奇偶队列的剩余时隙进行传输。将全局流量规划建模为多条件约束目标优化问题，通过模拟退火算法求解，完成全局流量的调度，提高可调度流数目，进一步提高资源利用率。仿真结果表明，在混合流量条件下TSA-CQF比传统CQF机制平均提高了带宽利用率11.29%。与传统的CQF相比，TSA-CQF在牺牲一定调度策略生成时间的前提下，能明显提高带宽利用率并且降低最坏端到端时延。     

基于最小接入保证带宽的数据中心网络带宽分配机制

针对云计算数据中心（DC）网络中多租户间易相互干扰导致应用性能不可预测,预留带宽资源难以保证高网络利用率,从而导致云网络供应商收益损失等问题,提出了基于最小接入保证带宽的数据中心网络带宽分配（MAGBA）机制。MAGBA机制在发送端通过加权公平队列调度租户虚拟机（VM）流量,在接收端基于检测到的接收速率调节TCP流接收窗口,从而为租户VM提供最小接入保证带宽,同时充分利用闲置带宽资源。通过NS2平台仿真,MAGBA机制相比静态资源预留方式能够灵活分配带宽资源,网络吞吐量提升25%。当某些租户产生大量TCP流时,MAGBA机制中其他租户分得的带宽高于现有基于TCP流的带宽分配机制。仿真结果表明,MAGBA机制能够为租户VM提供最小接入带宽保证,避免租户应用受到其他租户通信模式的干扰。     

内容中心移动边缘网络用户移动感知缓存机制

为了提高内容中心移动边缘网络的缓存性能,提出了一种基于用户移动性感知和节点中心性度量的内容中心移动边缘网络缓存机制（user mobility-aware and node centrality based caching,简称UMANCC）.UMANCC机制利用边缘节点计算节点中心性、缓存空闲率以及小区内用户逗留时间.移动边缘网络控制器综合各边缘节点的信息,计算各边缘节点的重要性并进行排序,最后根据排序结果选择内容缓存节点.仿真实验结果表明：与传统缓存机制LCE及Prob相比,UMANCC有效减少用户获取内容的平均跳数高达15.9%,提高边缘节点缓存命中率至少13.7%,减少进入核心网流量高达32.1%,有效地提高了内容中心移动边缘网络的内容分发性能.     

时间敏感网络标准与研究综述

基于标准以太网的时间敏感网络通过增强时间同步、确定性流调度以及高可靠无缝冗余能力实现多业务流高质量共网传输.它能提供高可靠与确定有界低时延流传送服务,是未来工业自动化系统、车载通信、智能电网等垂直行业应用的核心网络技术之一.本文首先从时间同步、低时延流控、可靠性、网络管控以及应用场景五个方向对时间敏感网络相关标准及其最新进展进行了介绍和分析,重点阐述其解决的问题与关键技术.其次对时间敏感网络的研究现状进行了综述分析,重点分析比较现有方案的优缺点.最后讨论了时间敏感网络的发展趋势与研究挑战.