可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中端到端模型及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)僵化的體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以支持多樣化的終端設(shè)備，難以承載大量異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)自治域，難以支撐新型的通信模式。針對(duì)該問題，當(dāng)前未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究焦點(diǎn)集中在擴(kuò)展與增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)核心固有能力，提升網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性和演進(jìn)性。以可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化為代表的以服務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行分解與抽象，形成細(xì)粒度的功能單元，通過功能單元的動(dòng)態(tài)組合提供多樣化定制服務(wù)，完成業(yè)務(wù)需求的適配。然而，這種端到端的服務(wù)提供機(jī)制還面臨著以下問題

2、亟需解決:(1)由于網(wǎng)絡(luò)核心引入了復(fù)雜多樣的功能，端到端設(shè)計(jì)原則發(fā)生變化，但目前缺少相應(yīng)成熟的模型。(2)大量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)并存，上層業(yè)務(wù)與下層網(wǎng)絡(luò)功能匹配效率較低。(3)網(wǎng)絡(luò)瓶頸的存在使服務(wù)路徑構(gòu)建性能降低。(4)現(xiàn)有服務(wù)路徑構(gòu)建方法目標(biāo)單一，資源利用效率低，綜合性能較差。
　　針對(duì)上述問題，本文依托國家973研究計(jì)劃項(xiàng)目——“可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究”，對(duì)可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的端到端模型及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與探索。首先從可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

3、的端到端自治管理模型展開研究，然后，基于此模型，研究業(yè)務(wù)承載與業(yè)務(wù)適配分離的新型服務(wù)提供模式。最后，針對(duì)業(yè)務(wù)承載階段，從區(qū)分業(yè)務(wù)類別的角度研究服務(wù)承載網(wǎng)的構(gòu)建方法;針對(duì)業(yè)務(wù)適配階段，分別從補(bǔ)充資源至網(wǎng)絡(luò)瓶頸的角度，多目標(biāo)進(jìn)化映射的角度深入研究服務(wù)路徑的性能優(yōu)化方法。具體來講，本文的主要研究成果如下:
　　1.提出一種適用于可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的二維端到端自治管理模型，其中，二維是指數(shù)據(jù)平面水平分層、管理平面垂直分層的端到端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該模型利

4、用agent的環(huán)境感知、自主決策和交互協(xié)作能力，實(shí)現(xiàn)域內(nèi)和域間資源、元服務(wù)、服務(wù)承載網(wǎng)、服務(wù)路徑的自治管理。為了將端系統(tǒng)納入自治管理框架，設(shè)計(jì)了端系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，并建立了端系統(tǒng)自動(dòng)接入機(jī)制。最后，基于可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)計(jì)了應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例，驗(yàn)證了端到端模型的有效性。
　　2.基于已構(gòu)建的端到端模型，提出一種業(yè)務(wù)承載與適配分離的兩階段服務(wù)提供模式。在業(yè)務(wù)承載階段，通過對(duì)業(yè)務(wù)類別的感知，構(gòu)建服務(wù)承載網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的自適應(yīng)承載。在業(yè)務(wù)適配階

5、段，通過對(duì)服務(wù)鏈的分解和映射，構(gòu)建服務(wù)路徑實(shí)現(xiàn)端到端服務(wù)的定制提供。然后，設(shè)計(jì)了基于跳數(shù)約束的服務(wù)承載網(wǎng)構(gòu)建算法SCNC-LSH，在優(yōu)化構(gòu)建開銷的同時(shí)保證了承載能力。仿真結(jié)果表明，所提出的服務(wù)提供模式和算法是有效、可行的，同時(shí)表明SCNC-LSH算法能夠在特定規(guī)模的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建性價(jià)比最優(yōu)的服務(wù)承載網(wǎng)。
　　3.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)瓶頸導(dǎo)致服務(wù)路徑構(gòu)建性能下降的問題，提出一種基于敏感度的高效資源補(bǔ)充算法。首先為節(jié)點(diǎn)引入“敏感度”的概念，以此

6、衡量節(jié)點(diǎn)對(duì)性能的影響程度。其次，依次從關(guān)閉節(jié)點(diǎn)評(píng)估性能變化的角度和統(tǒng)計(jì)設(shè)備平均負(fù)載狀況的角度提出兩種敏感度計(jì)算方法PSC和USC。然后，對(duì)資源補(bǔ)充問題進(jìn)行描述，并設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法UFRS，有選擇地給最敏感節(jié)點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)鏈路補(bǔ)充資源，從而取得最大收益和最小開銷之間的折中。仿真結(jié)果表明了敏感度計(jì)算方法和資源補(bǔ)充算法的有效性，表明了PSC方法在敏感度計(jì)算準(zhǔn)確性方面的優(yōu)勢(shì)，表明了UFRS算法在資源補(bǔ)充效率方面的優(yōu)勢(shì)。
　　4.提出一種基于粒子

7、群優(yōu)化的多目標(biāo)服務(wù)路徑構(gòu)建算法。首先，將服務(wù)路徑構(gòu)建問題建模為一個(gè)多約束的整數(shù)線性規(guī)劃問題，該問題以最大化服務(wù)路徑綜合質(zhì)量為目標(biāo)，以節(jié)點(diǎn)和鏈路的承載能力為約束條件。其次，根據(jù)服務(wù)路徑構(gòu)建問題的特點(diǎn)，對(duì)粒子的位置、速度等參數(shù)和相關(guān)操作進(jìn)行重新定義，建立了粒子群優(yōu)化的離散模型，并設(shè)計(jì)了一種基于粒子群優(yōu)化的多目標(biāo)服務(wù)路徑構(gòu)建算法。為了提高收斂速度，優(yōu)化算法的性能，進(jìn)一步研究了候選節(jié)點(diǎn)和路徑的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出一種粒子位置初始化和更新策略PIFC。