【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心互聯(lián)驅(qū)動(dòng)的新一代光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到廣泛關(guān)注。為滿足大帶寬、低時(shí)延、低能耗的業(yè)務(wù)傳送要求,支持彈性帶寬提供的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)成為光通信領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)之一。同時(shí)在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)驅(qū)動(dòng)下,其未來發(fā)展呈現(xiàn)兩大特點(diǎn),即融合分組、電路(光通道)等多層網(wǎng)絡(luò)資源的垂直融合趨勢(shì),以及融合計(jì)算／存儲(chǔ)、IP/光通信等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的水平融合趨勢(shì)。如何實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化是一項(xiàng)關(guān)鍵研究課題。 本論文圍繞光網(wǎng)絡(luò)的頻譜靈活需求和融合發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)從多層流量疏導(dǎo)、頻譜資源共享、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和智能控制等方面對(duì)頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行研究,主要工作和創(chuàng)新成果如下： 第一,多層網(wǎng)絡(luò)流量疏導(dǎo)是“垂直融合”下資源優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。論文提出了針對(duì)不同彈性光收發(fā)機(jī)技術(shù)下的能耗最小化流量疏導(dǎo)ILP方法,設(shè)計(jì)了最大化光層疏導(dǎo)(MOLG)和最大化電層疏導(dǎo)(MELG)兩種啟發(fā)式算法。仿真結(jié)果表明,彈性光收發(fā)機(jī)的可切片特性能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò)中耗能元件的數(shù)量,從而降低網(wǎng)絡(luò)能耗。此外,針對(duì)可切片彈性光收發(fā)機(jī)技術(shù)下的動(dòng)態(tài)流量疏導(dǎo)問題,論文提出了一個(gè)輔助圖模型和兩種頻譜資源預(yù)留方法。通過設(shè)置輔助圖中邊的權(quán)重值來實(shí)現(xiàn)不同優(yōu)化目標(biāo)的流量疏導(dǎo)策略。論文分析了四種流量疏導(dǎo)策略在兩種資源提供狀態(tài)下的業(yè)務(wù)阻塞率、業(yè)務(wù)平均收發(fā)機(jī)個(gè)數(shù)、業(yè)務(wù)平均物理跳數(shù)和虛擬跳數(shù)等。 第二,針對(duì)“垂直融合”下帶寬時(shí)變業(yè)務(wù)造成的頻譜資源浪費(fèi)問題,借助認(rèn)知無線電的思想建立了時(shí)間相關(guān)的頻譜資源共享模型(T-SRS)。該模型通過將帶寬時(shí)變業(yè)務(wù)空閑出來的頻譜資源動(dòng)態(tài)地分配給其他用戶使用,從而提升頻譜資源的利用率。通過引入干擾因子來評(píng)價(jià)該模型的頻譜共享效率,并設(shè)計(jì)了針對(duì)T-SRS模型的干擾因子最小化的ILP方法。同時(shí)為了驗(yàn)證模型的可擴(kuò)展性,論文提出了最大保持時(shí)間優(yōu)先的最短路徑與最遠(yuǎn)距離頻譜分配(MHF-SPFF)以及最大保持時(shí)間優(yōu)先的平衡干擾因子路由與最遠(yuǎn)距離頻譜分配(MHF-BIFF)兩類啟發(fā)式算法。仿真結(jié)果表明,MHF-BIFF比MHF-SPFF具有更高的資源利用效率。 第三,針對(duì)“水平融合”下的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化問題,論文通過引入鏈路可切片能力、光收發(fā)機(jī)可切片能力、光交換節(jié)點(diǎn)可切片能力的概念,首次提出了在頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)元素可切片的虛擬資源描述方法,并根據(jù)該方法設(shè)計(jì)了基于鏈路可切片(LS-based)以及基于交換節(jié)點(diǎn)可切片(NS-based)的兩類虛擬網(wǎng)絡(luò)映射策略。兩種映射策略與最基本的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射策略(Baseline)進(jìn)行對(duì)比。仿真結(jié)果表明,與Baseline相比,基于網(wǎng)絡(luò)元素可切片的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射策略具有更低的阻塞率和更高成本收益,其中NS-based表現(xiàn)最佳。 第四,針對(duì)兩種融合趨勢(shì)下的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)智能控制問題,論文提出了基于OpenFlow的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)控制平面架構(gòu)。設(shè)計(jì)了針對(duì)頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)的OpenFlow協(xié)議擴(kuò)展。搭建了基于OpenFlow的頻譜靈活光網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)并進(jìn)行了光路建立和帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整的實(shí)驗(yàn)。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件Wireshark分析了光路建立和調(diào)整的OpenFlow協(xié)議流程,統(tǒng)計(jì)了光路建立和調(diào)整時(shí)延,驗(yàn)證了基于OpenFlow集中式光網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)的可行性。
[Abstract]:With the rapid development of large data and cloud computing, the new generation of optical networking technology driven by the data center is widely concerned. In order to meet the service transmission requirements of large bandwidth, low time delay and low energy consumption, the flexible optical network supported by the elastic bandwidth is one of the research focuses in the field of optical communication. At the same time, under the data center interconnection drive, its future development presents two big characteristics, namely, the vertical integration trend of the multi-layer network resources such as the fusion packet and the circuit (optical channel), and the horizontal integration trend of the heterogeneous network resources such as the fusion calculation/ storage, the IP/ optical communication and the like. How to realize the flexible optical network resource optimization of the business-driven spectrum is a key research topic. This paper focuses on the research, main work and innovation achievements of the spectrum flexible optical network from the aspects of multi-layer traffic channel, spectrum resource sharing, network virtualization and intelligent control. Next: First, multi-layer network traffic is the gateway of resource optimization under the 鈥渧ertical fusion鈥，

本文編號(hào)：2412298