自适应路由服务合成:模型及优化

当前新型网络应用不断涌现,用户对不同类型应用的通信需求也呈现出多样化和个性化的特点.面向用户频繁产生和变化的通信需求,网络服务提供商（Internet Service Provider,ISP）通常以不断地购买及部署大量新型的专用网络路由设备的方式来应对,导致其运营成本高昂,资源浪费严重,网络建设与发展的可持续性差.对此,本文从软件角度出发,考虑路由功能重用,通过选择合适的路由功能,在通信路径上为应用合成定制化的路由服务,满足用户差异化的需求.基于网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）和软件定义网络（Software-DefinedNetworking,SDN）,本文提出了一种自适应路由服务合成机制,运用软件产品线技术,构建路由服务产品线,作为路由功能选择和路由服务优化的基础.基于机器学习,运用多层前馈神经网,构建路由服务离线模式和在线模式两阶段学习模型,对路由功能选择及组合进行持续学习和优化,实现路由服务的定制化目标,以提高用户的服务体验.进行了仿真实现,研究结果表明,本文提出的模型是可行和有效的.     

一种路由设备服务可信属性定义方法与可信路由协议设计

受主观意志和研发能力影响,路由设备生产商难以严格按其对用户承诺提供路由产品,导致设备及其组件中可能存在漏洞与后门,这将给核心网络带来严重的安全威胁。文章为此提出一种路由设备服务可信属性的定义和动态测量方法,并设计相应的可信路由协议,以优化核心网络服务可信属性,促进网络信息传输安全。文章首先分析核心网络范围内网络服务可信属性与信息传输安全的关系,论证通过量化路由设备服务可信属性,同时基于该属性设计可信路由协议,可实现设备资源受限条件下信息传输安全效益的最大化。其次引入"信任度"的概念定义路由设备服务可信属性,在设计基于设备信任度和当前互联网在用路由协议的域内域间可信路由协议的基础上,理论证明上述协议下最优可信路由的存在。接着提出一种基于分组可信路由与实际转发路径一致性检测的路由设备信任度动态量化技术。最后构造可信路由网络模型,检测可信路由协议的安全效益及其对传统路由开销的影响,结果显示可信路由可显著增加信息传输的安全性,其带来的传统路由开销的增长及路由变化的频率与幅度可容忍。     

航天器通用SpaceWire总线路由单元的研究与实现

为满足日益增长的航天器各系统间高速数据多路传输的需求,对SpaceWire高速数据总线特点进行了研究,提出了一种航天器通用SpaceWire总线路由单元的设计方法,采取了标准化SpaceWire总线接口,支持多个SpaceWire接口的自适应路由功能,可实现组网设备的即插即用。同时采用中央控制器进行高级协议算法处理,支持网络分布式中断管理功能,实现网络节点的事件触发式交互控制功能,总线数据包能够按照配置参数能够在任意SpaceWire端口间的一对一路由传输、一对多组播传输。经试验测试路由单元可以支持路由端口数最多达18个,每路接口工作速率最大可达到200Mbps,其提供的通用功能能够满足大部分航天器SpaceWire网络的需求。     

基于多样化业务需求的多态路由模型研究

针对结构固定僵化、功能单一的传统路由机制不能有效适应多样化业务需求这一问题,提出了一种路由功能与业务需求自适配的多态路由模型,为支持多样化业务需求提供个性化定制路由服务,并设计实现了多态路由原型系统。该系统采用可编程路由器软件开源控制平台Quagga、可编程NetFPGA -10G平台作为控制平面和数据平面,通过虚拟化技术以及灵活可编程的数据平面结构实现多种路由协议的共存,并基于NetFPGA-10G平台设计实现了多态路由原型系统。测试实验证明,多态路由系统在保证业务的服务质量方面有很大提升,支持业务定制个性化的路由服务路径,并且转发速率、丢包率以及传输带宽等性能都有提高。     

主动层次多目通信路由模型

许多应用需要IP多目通信.在Internet大规模应用IP Multicast时,有效的路由是关键.这样的多目路由协议必须是有效的、可伸缩的和增量可配置的.但是传统的Internet路由对性能是不敏感的,不能平衡负载和处理拥塞.现有的大多数多目通信路由协议不仅负责数据转发,还负责路由树的构造,这给路由器带来了极大的复杂性,而且协议的配置是手动的、费时费钱的工作.该文提出一个主动层次式Multicast路由的体系结构,采用主动网络技术将多目通信路由协议的数据转发和控制机制分开,根据链路的状态信息用主动报文控     

基于流粒度的OpenFlow分组缓存管理模型

基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)技术通过在OpenFlow交换机中建立有效的缓存模型,能够大幅减少控制平面和数据平面的通信负载,但整条数据流的缓存模型会对数据流的传输造成较大延时,降低整个SDN的数据传输性能。针对该问题,引入PiBuffer流缓存模型,构建基于报文分组粒度的分组缓存模型。通过在控制平面建立流路由和流状态的缓存信息,分别对流报文之间和交换机之间的数据传输采用"分组缓存,组内保序"机制和"传输询问,完成通知"机制,并对控制平面和数据平面的通信消息进行优化,以提高数据中心网络的通信性能。软件模拟结果表明,在数据中心基于OpenFlow技术的SDN网络中,该模型比流缓存模型具有更优的通信性能。     

片上网络路由算法分析与评估

本文对片上网络中的确定性XY路由算法和基于拐弯模型的4种自适应路由算法进行分析,并采用Noxim模拟器在6种合成通信模式下对5种路由算法的性能进行评估。实验结果表明,在均匀随机通信模式下,XY路由算法的性能优于自适应路由算法;在置换1和混洗通信模式下,奇偶路由算法的性能优于其他路由算法;在置换2、位反和蝶形通信模式下,负向优先路由算法的性能优于其他路由算法。     

基于距离度量法聚类的无线网络路由优化系统

配置无线网络路由时，研究人员缺乏对实际能量剩余情况的分析，导致网络的传输性能较低，因此提出基于距离度量法聚类的无线网络路由优化系统研究。首先，将RT-FK1-M现场总线光纤中继器作为系统的硬件装置，为网络节点的调整和组网拓扑结构功能的设置提供可靠的基础条件。其次，在软件设计阶段，利用距离度量的方式对无线网络路由节点进行聚类处理，充分考虑了在实际的网络运行过程中网络节点的不可移动属性特征。最后，根据节点剩余能量，结合能量系数、质心系数、距离系数之间的协同关系，对路由能量进行优化配置。测试结果表明，设计系统下对应的网络在负载强度为300 Mb/s时的吞吐量和丢包率分别为98.26 Mb/s和4.54%，具有较高的传输性能。     

基于协商的AS级多径路由机制研究

传统网络的数据传输模式主要采用的是单径路由,这种传输机制存在着路由不稳定的因素。本文首先分析了单径传输机制所存在的劣势,而后针对新型网络的路由环境,提出了基于BGP路由协商的AS级多径路由机制,协商成功的AS域可以拥有一条到达目的网络的AS级替换路由,并且在策略允许的情况下通过数据封装技术使用替换路由进行通信数据的传输,从而为新型多业务可信网络环境中高质量、高可靠性的信息传输提供了一定的参考依据。     

基于WDM技术的虚拟多环互连网络的自适应路由算法

自适应路由算法能够根据网络状态选择能回避阻塞或故障结点的路径，使得链路得到有效利用，均匀分布通信流量，减少平均传输延时，最大限度地提高网络的性能。该文针对一种结构简单、易于实现、性能较优的多跳虚拟环网结构DS－WDM Ring设计了三种自适应路由处算法。在PC机上设计并实现了路由算法模拟模型，对DS－WDM Ring上的自适应路由算法和静态路由算法进行了模拟，统计出了几种路由算法在不同的网络负载下的平均阻塞率、平均跳数、平均延时和结点端口的利用率，比较分析了几种路由的性能。     

SW26010处理器上的并行结构化稀疏三角方程组求解器

很多强化学习方法较少地考虑决策的安全性,但研究领域和工业应用领域都要求的智能体所做决策是安全的.解决智能体决策安全问题的传统方法主要有改变目标函数、改变智能体的探索过程等,然而这些方法忽略了智能体遭受的损害和成本,因此不能有效地保障决策的安全性.在受限马尔可夫决策过程的基础上,通过对动作空间添加安全约束,设计了安全Sarsa (λ)方法和安全Sarsa方法.在求解过程中,不仅要求智能体得到最大的状态-动作值,还要求其满足安全约束的限制,从而获得安全的最优策略.由于传统的强化学习求解方法不再适用于求解带约束的安全Sarsa (λ)模型和安全Sarsa模型,为在满足约束条件下得到全局最优状态-动作值函数,提出了安全强化学习的求解模型.求解模型基于线性化多维约束,采用拉格朗日乘数法,在保证状态-动作值函数和约束函数具有可微性的前提下,将安全强化学习模型转化为凸模型,避免了在求解过程中陷入局部最优解的问题,提高了算法的求解效率和精确度.同时,给出了算法的可行性证明.最后,实验验证了算法的有效性.     

一种业务驱动的多媒体传感器网络路由算法

针对多媒体传感器网络承载业务（视频图像业务、音频业务以及数据业务）的差异性和不同业务对QoS的差异性,基于蚁群算法和混沌理论,抽象业务驱动的QoS路由模型,提出了一种业务驱动的路由算法SDR（Service-Driver Routing）。依据各类业务对QoS的差异性选择相应路由策略,达到充分利用网络资源、提高网络承载业务性能的目标。采用NS2对该算法进行实验仿真,实验结果表明,与其他路由算法相比,该算法可提供区分业务的QoS保障。     

大数据服务深度需求与SOA协作集成的异构系统融合机制

大数据服务需求的认知深度和服务架构的融合度直接影响多业务大数据应用的资源管理和服务质量,提出了一种基于大数据服务深度需求分析和面向服务的协作集成架构的异构系统融合机制;该机制,一方面,在分析大数据源多样化、差异化大数据组织形式及其存储方式,基于开放性大数据服务上下文,以及上下文集合的关联匹配与大数据服务分析的映射关系,结合不同类型用户的需求差异化特征,建立了大数据服务需求分析模型;另一方面,对于多态异构的移动互联网大数据服务,经过结构化和开放性处理后,给出大数据通信和服务调用描述定义,提出了SOA协作集成的异构系统融合架构;仿真实验结果表明,所提出的算法在大数据服务响应成功率、执行时间和代价比等方面具有明显优势。     

A reliable QoS-aware routing scheme for neighbor area network in smart grid

A reliable bi-directional communication network is one of the key factors in smart grid (SG) to meet application requirements and improve energy efficiency. As a promising communication infrastructure, wireless mesh network (WMN) can provide high speed and cost-effect communication for SG. However, challenges remain to maintain high reliability and quality of service (QoS) when applying WMNs to SG. In this paper, we first propose a hybrid wireless mesh protocol (HWMP) based neighbor area network (NAN) QoS-aware routing scheme, named HWMP-NQ, to meet the QoS requirements by applying an integrated routing metric to route decision with effective link condition probing and queue optimization. To further improve the reliability of the proposed HWMP-NQ, we present a multi-gateway backup routing scheme along with a routing reliability correction factor to mitigate the impact of routing oscillations. Finally, we evaluate the performances of the proposed schemes on NS3 simulator. Extensive simulations demonstrate that HWMP-NQ can distinguish different applications and satisfy the QoS requirements respectively, and also improve the average packet delivery ratio and throughput with a reduced routing overhead, even with a high failure rate of mesh nodes.     

PROCEDURES OF DESIGNING ENTERPRISE NETWORK COMMUNICATION SUBSYSTEMS

The aim of the paper is to present some basic rules allowing comparison of data processing and data communication subsystems in a form applicable in practice. The proposed approach addresses the corporate network communication subsystems design problem. Corporate networks classification, design, evaluation, planning, monitoring, and management as well as tuning, integration, or migration tasks are usually formulated as finding a communication system that is most suitable for a given corporate data processing system. The design procedures are based on the assumption that it is possible to transform data processing subsystem features and requirements into communication subsystem characteristics and vice versa. The features and characteristics when known allow comparison of categorized requirements and available services.     

基于改进Dijkstra算法的配用电通信网流量调度策略

针对配用电通信网中数据汇聚易产生拥塞的问题,提出了一种复合边权值流量调度路由算法。首先,依据跳数建立节点分层模型;然后,划分配用电业务优先级和节点拥塞等级;最后,以跳数、流量负载率和链路利用率为综合指标计算边权值,对需要流量调度的节点根据改进的Dijkstra算法进行路由选择,同时对重度拥塞节点按照配用电业务优先级进行调度。与最短路径（SPF）算法和贪婪背压算法（GBRA）相比,在数据生成率为80 kb/s时,所提算法紧急型业务丢包率分别减少了81.3%和67.7%,关键型业务丢包率分别减少了79%和63.8%。仿真结果表明,所提算法能有效缓解网络拥塞,提高网络有效吞吐量,降低网络端到端时延和高优先级业务的丢包率。     

一种基于DPSO的无线传感器网络QoS路由算法

针对无线传感器网络中不同业务对服务质量(QoS)的不同需求,提出一种基于离散粒子群优化(DPSO)的无线传感器网络QoS路由(DPSO-QR)算法。算法将路由建立过程抽象为多目标优化过程,以节点间通信的传播损耗、时延、带宽、丢包率为优化目标,利用DPSO算法实现多目标优化,为拥有不同QoS需求的网络业务提供满足其特有需求的优化路由。仿真实验表明:与SAR,EQR算法相比,DPSO-QR算法降低了网络平均端到端时延,减小了丢包率,延长了网络寿命。     

Exploring High-Performance Architecture for Data Center Networks

As a critical infrastructure of cloud computing, data center networks (DCNs) directly determine the service performance of data centers, which provide computing services for various applications such as big data processing and artificial intelligence. However, current architectures of data center networks suffer from a long routing path and a low fault tolerance between source and destination servers, which is hard to satisfy the requirements of high-performance data center networks. Based on dual-port servers and Clos network structure, this paper proposed a novel architecture to construct high-performance data center networks. Logically, the proposed architecture is constructed by inserting a dual-port server into each pair of adjacent switches in the fabric of switches, where switches are connected in the form of a ring Clos structure. We describe the structural properties of in terms of network scale, bisection bandwidth, and network diameter. architecture inherits characteristics of its embedded Clos network, which can accommodate a large number of servers with a small average path length. The proposed architecture embraces a high fault tolerance, which adapts to the construction of various data center networks. For example, the average path length between servers is 3.44, and the standardized bisection bandwidth is 0.8 in (32, 5). The result of numerical experiments shows that enjoys a small average path length and a high network fault tolerance, which is essential in the construction of high-performance data center networks.     

基于IMS的移动即时通信业务解决方案

IMS是3GPP在R5中提出的能为移动通信网络构建IP多媒体业务的统一体系构架和基础设施。本文从业务需求分析出发，阐述了IMS下由IM、PoC、Presence和XDM四个子系统组成的即时通信业务系统的结构以及系统中各设备的功能，并以一个典型业务流程为例说明了业务实现的步骤。最后在文末给出了进一步研究的方向。