本文選題：軟件定義網(wǎng)絡(luò) + 節(jié)能　； 參考：《北京郵電大學》2017年博士論文

【摘要】：軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Networking,SDN)將網(wǎng)絡(luò)的控制功能從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面中解耦出來,通過邏輯集中且可編程的控制平面管理底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因其可編程性、可控性強及靈活性較高等優(yōu)點,SDN的應(yīng)用范圍越來越廣。然而在其快速發(fā)展的同時,與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相同,SDN中依然存在能量浪費的問題�？紤]到迅速增長的能源成本及日益嚴格的環(huán)保標準,能量浪費問題不容忽視。雖然傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一些節(jié)能技術(shù)在SDN中仍然適用,但由于SDN控制和轉(zhuǎn)發(fā)相分離的架構(gòu)特性,也迸發(fā)出新的問題。結(jié)合傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能技術(shù),本文分別從數(shù)據(jù)傳輸、控制器部署及節(jié)能后網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)化等方面針對SDN中的能耗問題展開研究,主要貢獻及成果主要概括為如下三個方面:(1)針對當前適用于SDN的節(jié)能技術(shù)未考慮能耗優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài),容易引起路由振蕩這一問題,提出一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬拓撲的節(jié)能機制。首先,在提出的基于網(wǎng)絡(luò)虛擬拓撲的節(jié)能機制中,控制器將當前網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)映射為一張?zhí)摂M拓撲,路由算法根據(jù)此虛擬拓撲和實際的物理拓撲,在不改變當前運行中數(shù)據(jù)流的傳輸路徑的前提下為新業(yè)務(wù)計算路由,提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。其次,通過分析該節(jié)能機制中的能耗問題,將其抽象為一個混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,并歸類為多商品流問題,證明其為NP-hard問題。然后,考慮到問題的復(fù)雜度較高,提出兩種適用于該機制中的路由算法。其中,一種基于網(wǎng)絡(luò)中鏈路的固定權(quán)重,另一種則根據(jù)鏈路工作狀態(tài)動態(tài)地調(diào)整其權(quán)重,并分析了兩種算法的復(fù)雜度,驗證其為多項式時間算法。最后,通過仿真驗證了各算法的節(jié)能效果,并評估了其對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。(2)為降低控制網(wǎng)絡(luò)的能耗,提出一種綜合考慮時延和負載均衡的控制器節(jié)能部署方案。首先,為保證控制網(wǎng)絡(luò)的性能,在控制器的部署問題中以建模并仿真的方式從控制路徑的平均傳播時延和最長傳播時延兩方面分析了控制器間負載均衡對控制網(wǎng)絡(luò)的目標時延的影響。然后,在此基礎(chǔ)上,在時延和負載均衡的雙重性能保證下,將基于節(jié)能的控制器部署問題抽象為一個二進制整數(shù)規(guī)劃模型,并將其歸為設(shè)施選址問題,得出該模型僅適于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的結(jié)論。之后,對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò),提出一種基于改進的遺傳算法的控制器節(jié)能部署方案;并分析了該算法的復(fù)雜度,驗證其為多項式時間算法。最后,通過仿真評估了兩種方法的節(jié)能效果,并評估了節(jié)能對控制網(wǎng)絡(luò)時延的影響。(3)為降低節(jié)能技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響,提出一種基于代數(shù)連通度的綠色網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化算法。首先,在分析網(wǎng)絡(luò)拓撲代數(shù)連通度與網(wǎng)絡(luò)性能關(guān)系的基礎(chǔ)上,定義了綠色網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)化問題。然后,基于領(lǐng)域搜索,提出一種該問題的啟發(fā)式求解算法,在網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的前提下,盡可能地提高綠色網(wǎng)絡(luò)拓撲的代數(shù)連通度。最后通過仿真,驗證了所提優(yōu)化算法的有效性,并評估了算法中各參數(shù)對其性能的影響。
[Abstract]:This paper presents a new energy saving mechanism based on network virtual topology . ( 2 ) In order to reduce the energy consumption of the control network , this paper proposes an energy saving deployment scheme for the controller which considers time delay and load balance .
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.02

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本文編號：2016786