基于软件定义网络的多约束QoS双路径路由优化方法

针对当前SDN架构存在路由算法复杂度高、QoS流满意度低和单链路故障等问题,提出了一种基于软件定义网络的多约束QoS双路径路由优化算法(SDN＿MCQDP)。利用控制器获得全局网络状态信息,生成基于目的节点的有向无环图。在多约束QoS路由选择阶段,通过拉格朗日松弛对偶算法将多约束问题转化为线性规划问题。使用反向链路删减得到满足多约束QoS的节点不相交的双路径冗余链路,使链路故障后的数据传输得到保障。从路由计算时间、链路利用率、QoS流满意度等方面对算法进行仿真实验。结果表明,与MODLARAC、QT、RMCDP＿RD、H＿MCOP算法比较,SDN＿MCQDP能够有效降低传输时延,减少路由计算时间,提高链路利用率,且在链路发生故障后仍能满足QoS需求。     

基于软件定义网络的卫星网络容错路由机制

鉴于卫星网络对安全性和应对故障的能力有很高的要求，引入了软件定义网络（SDN）技术，在网络中放置中央控制器来增强网络对故障的应对能力。首先，基于SDN的思想设计了一种卫星网络模型，计算了三层轨道上卫星运行的参数并构建星座；然后，采用分层路由的方法，设计了一种针对卫星网络的容错路由机制；最后，在Mininet平台上进行了仿真实验，将容错路由算法（FTR）的实验结果与基于链路感知的星间路由算法（LRSR）和多层卫星网络路由算法（MLSR）的实验结果进行了对比。对比结果表明，在网络中无损坏节点和链路的情况下，FTR的路由总延时比LRSR平均降低了6.06%，说明了引入SDN集中控制的有效性；FTR的丢包率比同样以最小延时为目标的MLSR降低了25.79%，说明了在网络模型中为中轨道（MEO）卫星设计临时存储路由机制的有效性。而当网络中节点和链路的失效情况比较严重时，FTR的路由总延时比LRSR降低了3.99%，比MLSR降低了19.19%；其丢包率比LRSR降低了16.94%，比MLSR降低了37.95%，说明了FTR的容错有效性。实验结果验证了基于SDN的卫星网络路由机制具有更好的容错能力。     

基于拓扑分割与聚类分析的虚拟软件定义网络映射算法

针对目前大部分基于虚拟软件定义网络（vSDN）的映射算法未充分考虑节点与链路之间的相关性的问题,提出了一种基于网络拓扑分割与聚类分析的vSDN映射算法。首先,通过根据最短跳数进行拓扑分割的方法,降低物理网络的复杂度;然后,通过根据节点拓扑和资源属性进行聚类分析的方法,提升映射算法的请求接受率;最后,通过将链路约束分散到节点带宽资源以及节点的度进行约束考量,对不符合链路要求的节点进行重映射,从而优化了节点与链路映射过程。实验结果表明,该算法有效地提升了基于软件定义网络（SDN）架构的虚拟网络映射算法在较低连通概率物理网络下的请求接受率。     

一种软件定义车载自组织网络的QoS路由算法

车载自组织网络（VANET）是由移动车辆节点组成的移动自组织网络（MANET）,其不依赖基础设施即可建立通信链路实现通信。由于车辆的高机动性和无线通信资源的限制,VANET难以保障车辆业务的服务质量（QoS）。针对该问题,引入软件定义网络（SDN）,提出一种适用于软件定义车载自组织网络（SDN-VANET）的多约束QoS路由算法。利用SDN控制转发分离的优势保障各业务的QoS,SDN控制器会根据车辆业务的截止日期对业务实现顺序调度,并基于蛙跳算法设计自适应中继节点选择算法(AH-SFLA),SDN控制器根据QoS指标和全局拓扑信息计算数据在传输链路上的适度值,以此为基准搜索优化路径。在此基础上设置备选链路机制和QoS资源消耗阈值共同实现路由维护,减少网络故障发生的概率。联合Mininet-wifi和SUMO搭建SDN-VANET环境,并将AH-SFLA路由算法与IGA、IICSFLA进行对比验证分析。实验结果表明,与IGA和IICSFL相比,AH-SFLA在平均端到端延迟指标上分别提高了57.74%和46.6%,丢包率平均降低了29.9%和18.6%,标准化路由开销提升了36.93%和...     

基于链路中断预测的AODV路由算法研究

在移动自组网中,节点的移动导致拓扑动态变化,已经建立的路由时刻存在中断的可能,而传统的AODV路由协议中的路由修复方法开销大、时延长。针对这一问题,提出了一种基于链路中断预测的改进路由算法。该算法在链路中断之前启用备用节点,尽量避免路由修复;在链路中断后,首先在本地进行链路修复,不成功再逐层由上游节点发起路由搜索。仿真实验结果表明,与传统AODV相比控制开销降低了40%,端到端时延减少了25%,提高了网络性能。     

基于无线Mesh网络的集中式自愈路由算法研究

针对现有无线Mesh网络路由算法寻路洪泛严重、自愈性能较差等问题,引入集中式路由的思想,结合多路径策略,提出了一种集中式自愈路由算法(Centralized Self-healing Routing Protocol,CSRP),即通过各节点主动上传链路状态消息至Root节点的方式得到全网最新加权拓扑,并为源目节点之间计算全局最优路由。采用节点不相交多路径备份策略,实现失效路由的快速自愈。加入基于链路质量感知的Root节点切换机制,保证路由申请及分发的可靠性。仿真结果表明,CSRP算法有效抑制了洪泛现象、提升了网络性能,相比于现有经典相关算法路由开销至少降低67%,时延平均降低45%,包递交率平均提升8%。     

一种基于生存时间的Ad hoc网络不相交多路径路由算法*

针对无线移动Ad hoc网络的节点具有移动性和能量限制等问题,提出了一种根据网络动态拓扑结构和节点能量来进行多路由选择的混合式路由算法PEMP-OLSR。该算法以改进的链路状态路由算法为基础,通过在网络拓扑构造过程中引入链路和节点生存时间等参数来提高所选路径的稳定性,同时通过设定影响链路和节点权重的迭代因子来提高多条路径的不相交性,以提高此并行多路径算法的传输效率。通过大量仿真实验结果表明,该算法能有效地提高所选择的多条路径的稳定性和不相交性。     

基于CKSP的分段路由负载均衡技术

针对当前以云计算、大数据为代表的新兴业务需求,现有的MPLS(Multi-Protocol Label Switching)网络存在协议复杂、扩展性差、运维困难等问题。因此文中采用分段路由(Segment Routing,SR)转发技术,根据软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)集中控制、开放编程的特点,提出了一种基于受限K最短路径(Constrained K-Shortest Pathes,CKSP)算法的分段路由负载均衡的技术方案。首先,控制器与各网络节点以OpenFlow协议进行信息交互,对全网拓扑结构和链路速率进行监控;然后,分段路由应用根据北向接口以二级流表、多节点中继的方式实现转发表等初始表项的构建和段列表计算;最后,设计了一种根据链路利用率和跳数进行非均匀加权的CKSP算法。实验结果表明:该技术方案可以增大网络吞吐量,平滑流量分布,降低数据流平均时延和网络总丢包率。     

基于预训练深度强化学习的星地网络SDN部署策略

万物互联和天地一体化网络的趋势下，全球覆盖的卫星接入地面骨干网络将成为未来的热点。传统的由先验知识去部署SDN节点的方法已不再适用高速变动的星地网络。经过研究，给出一种基于预训练的深度确定性策略梯度（P-DDPG）的SDN节点部署方法，把高速变化的拓扑结构分成相对静止的拓扑结构。在传统深度强化学习的基础上，通过迁移预训练中的权重及经验缓冲池来提高Actor-Critic网络的学习效率，得出SDN节点部署策略。实验结果表明，P-DDPG算法可以有效地在星地网络拓扑变化之后给出SDN节点部署策略，提高网络整体的负载均衡水平。     

软件定义网络中基于网络切片和ILP模型的路由方案

针对软件定义网络(SDN)中数据层的路由优化问题,提出一种基于网络切片和 整数线性规划(ILP) 多约束优化的路由方案。首先,根据多租户业务的链路需求,基于Kruskal算法对数据层中的链路资源进行网络切片,尽可能形成相互隔离的租户子网络。然后,在考虑链路约束和租户业务的服务质量(QoS)约束下, 以最小化传输延迟为目标, 构建一个ILP整数线性规划(ILP)路由优化模型,并获得最佳的路由方案。仿真结果表明,所获得的路由方案具有较少的共享链路,有效降低了链路拥塞和传输延迟。