本文關(guān)鍵詞：面向云業(yè)務(wù)的光傳送網(wǎng)動(dòng)態(tài)路由等關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：云計(jì)算技術(shù)的蓬勃發(fā)展及數(shù)據(jù)中心在全球的大規(guī)模建設(shè),使得傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式正在逐步被云服務(wù)模式所取代,云業(yè)務(wù)將成為未來(lái)光傳送與接入網(wǎng)承載的主流業(yè)務(wù)之一。而云業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)類(lèi)型、流量統(tǒng)計(jì)特性及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)的差異化需求上都呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)明顯不同的特征。如何有效地承載云業(yè)務(wù),在滿足業(yè)務(wù)QoS要求的前提下,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率是承載數(shù)據(jù)中心間云業(yè)務(wù)的光傳送網(wǎng)和云業(yè)務(wù)接入網(wǎng)所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。因此,面向云業(yè)務(wù)的光傳送與接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)成為當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)W術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。本文針對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心問(wèn)云業(yè)務(wù)有效承載的光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)、路由、信令和關(guān)鍵算法,居民用戶云業(yè)務(wù)接入(云端接入)的多業(yè)務(wù)QoS保障策略,展開(kāi)了深入研究,取得了一定的創(chuàng)新性成果。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和研究工作包括：(1)數(shù)據(jù)中心間的云業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出多樣化的流量統(tǒng)計(jì)特性和差異化的QoS要求,對(duì)數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)的動(dòng)態(tài)和靈活性提出更高的要求。傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了難以實(shí)現(xiàn)彈性資源提供、靈活的功能可擴(kuò)展和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的問(wèn)題。針對(duì)上述難題,本文提出了一種基于有狀態(tài)路徑計(jì)算單元(Stateful Path Computing Element, S-PCE)云和通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(Generalized Multiprotocol Label Switching, GMPLS)聯(lián)合的數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)。通過(guò)將云計(jì)算的虛擬化和分布式計(jì)算技術(shù)引入到數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)控制平面,實(shí)現(xiàn)了彈性資源提供和功能可擴(kuò)展,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的多域動(dòng)態(tài)路由機(jī)制,使之可以滿足不同類(lèi)型云業(yè)務(wù)差異化QoS的動(dòng)態(tài)建路或重構(gòu)的需求。仿真結(jié)果表明,所提方案與傳統(tǒng)分布式控制結(jié)構(gòu)相比,在跨域路徑計(jì)算請(qǐng)求量遠(yuǎn)大于域內(nèi)請(qǐng)求的情況下,平均建路時(shí)延降低41.7%；局部S-PCE故障情況下,網(wǎng)絡(luò)平均阻塞率降低10%。(2)新型的實(shí)時(shí)云業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)的動(dòng)態(tài)建路性能提出了更高的要求,控制平面需要提供更低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)資源開(kāi)銷(xiāo)的信令機(jī)制。然而,隨著數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)向著大規(guī)模多域的方向發(fā)展,復(fù)雜化的光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和不斷變化的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)使得信令折回次數(shù)增加和建路時(shí)延變長(zhǎng)。為降低動(dòng)態(tài)建路時(shí)延,本文提出了一種雙向遞歸區(qū)域重路由信令折回改進(jìn)機(jī)制。在信令發(fā)生折回時(shí)通過(guò)雙向遞歸的方式由回溯點(diǎn)計(jì)算出一條繞過(guò)路由失敗和重路由失敗節(jié)點(diǎn)的區(qū)域路徑,從而解決了由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變化、信令折回點(diǎn)位置和次數(shù)等因素帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)建路時(shí)延大的問(wèn)題。理論分析計(jì)算和仿真結(jié)果表明,所提方案與傳統(tǒng)折回機(jī)制相比最優(yōu)時(shí)只需多付出2.5%的鏈路和波長(zhǎng)資源占用量,就能帶來(lái)48.6%的建路時(shí)延的降低。(3)傳統(tǒng)的多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(Multi-point to Multi-point, MP2MP)組播路由和波長(zhǎng)分配算法通常只針對(duì)單域的光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,而數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)在朝著多域的方向發(fā)展。傳統(tǒng)基于單域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提出的MP2MP組播路由算法在多域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源占用量大、多QoS約束下組播成功率低和路由計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)大的問(wèn)題。同時(shí),多域光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的MP2MP組播又引入最優(yōu)化域序列、最小化核心點(diǎn)數(shù)量和核心所屬域等問(wèn)題。針對(duì)上述難題,提出了一種綜合考慮時(shí)延和最小網(wǎng)絡(luò)資源代價(jià)約束的多核點(diǎn)共享樹(shù)快速啟發(fā)式算法。該算法通過(guò)虛擬化和加權(quán)聚類(lèi)的方法將MP2MP組播的最優(yōu)化組播域序列選擇和核心點(diǎn)域的歸屬問(wèn)題轉(zhuǎn)化到虛擬單域中求解,從而實(shí)現(xiàn)了滿足QoS約束的MP2MP組播樹(shù)建立。仿真結(jié)果表明,與基于單域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提出的算法相比,網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)資源平均占用率降低7.6%,路由平均成功率提高15.3%,算法平均執(zhí)行時(shí)間降低52.6%。(4)承載居民用戶云業(yè)務(wù)接入的云端光接入網(wǎng)不僅接入傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),而且還要接入對(duì)網(wǎng)絡(luò)QoS要求更為苛刻的新型云業(yè)務(wù)。針對(duì)云業(yè)務(wù)在云端光接入網(wǎng)中準(zhǔn)確識(shí)別并進(jìn)行有效的差異化QoS保障的新需求,本文首先對(duì)云端光接入網(wǎng)承載的云業(yè)務(wù)等各種業(yè)務(wù)進(jìn)行分類(lèi),確定了基于端口號(hào)和自定義協(xié)議的云業(yè)務(wù)識(shí)別方案；其次,根據(jù)不同云業(yè)務(wù)在時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和丟包率等方面的差異化需求,提出并設(shè)計(jì)了一種基于動(dòng)態(tài)流量均衡和組合分級(jí)隊(duì)列調(diào)度的PON (Passive Optical Network, PON)云端接入網(wǎng)下行QoS保證方案,從而為云業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)提供動(dòng)態(tài)按需的差異化QoS保證；最后,基于自研40G相干PON實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)所提QoS保證方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三類(lèi)不同的云業(yè)務(wù)在40 km PON網(wǎng)絡(luò)中平均時(shí)延分別為207 μs、1.1 ms和2.1 ms。最大時(shí)延抖動(dòng)分別為1.3μs、79μs和121μs。實(shí)現(xiàn)了為不同類(lèi)型的云業(yè)務(wù)提供差異化的QoS保障,滿足云業(yè)務(wù)在云端光接入網(wǎng)段傳輸?shù)腝oS要求。
【關(guān)鍵詞】：云業(yè)務(wù) 光傳送網(wǎng) 重路由 多對(duì)多路由算法 光接入網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-30
• 1.1 研究背景與研究意義13-17
• 1.2 數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)和云端光接入網(wǎng)研究現(xiàn)狀與技術(shù)挑戰(zhàn)17-22
• 1.2.1 數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀與技術(shù)挑戰(zhàn)17-18
• 1.2.2 大規(guī)模多域光傳送網(wǎng)信令機(jī)制研究現(xiàn)狀與技術(shù)挑戰(zhàn)18-19
• 1.2.3 多對(duì)多組播動(dòng)態(tài)路由研究現(xiàn)狀與技術(shù)挑戰(zhàn)19-21
• 1.2.4 云端光接入網(wǎng)多業(yè)務(wù)QoS策略研究現(xiàn)狀與技術(shù)挑戰(zhàn)21-22
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)構(gòu)安排22-25
• 參考文獻(xiàn)25-30
• 第二章 數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及路由機(jī)制研究30-55
• 2.1 引言30-32
• 2.2 S-PCE云和GMPLS聯(lián)合的數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)32-44
• 2.2.1 基于GMPLS的光傳送網(wǎng)控制平面技術(shù)概述32-35
• 2.2.2 方案概述35-38
• 2.2.3 功能結(jié)構(gòu)38-44
• 2.3 基于S-PCE云的路由機(jī)制44-49
• 2.3.1 基于S-PCE的路由信息同步策略44-45
• 2.3.2 支持策略解析和多約束條件的路由計(jì)算45-49
• 2.4 仿真分析49-52
• 2.5 本章小結(jié)52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 第三章 基于S-PCE云的數(shù)據(jù)中心間光傳送網(wǎng)信令改進(jìn)機(jī)制研究55-73
• 3.1 引言55-56
• 3.2 雙向遞歸區(qū)域重路由信令折回機(jī)制56-61
• 3.2.1 方案概述56-57
• 3.2.2 PATH消息折回機(jī)制57-59
• 3.2.3 RESV消息折回機(jī)制59-61
• 3.3 數(shù)學(xué)模型及性能分析61-67
• 3.3.1 多域光網(wǎng)絡(luò)信令折回問(wèn)題數(shù)學(xué)建模61-62
• 3.3.2 重路由成功率性能分析62-64
• 3.3.3 連接建立時(shí)間性能分析64-67
• 3.4 仿真分析67-70
• 3.5 本章小結(jié)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 第四章 多對(duì)多組播動(dòng)態(tài)路由算法研究73-86
• 4.1 引言73-74
• 4.2 多域光網(wǎng)絡(luò)多對(duì)多組播路由與波長(zhǎng)分配問(wèn)題74-77
• 4.2.1 問(wèn)題描述74-75
• 4.2.2 算法理論模型75-77
• 4.3 基于時(shí)延約束和最小資源占用量的啟發(fā)式算法77-81
• 4.4 仿真分析81-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 第五章 云端光接入網(wǎng)QOS策略研究86-113
• 5.1 引言86
• 5.2 方案概述86-88
• 5.3 基于負(fù)載均擔(dān)的動(dòng)態(tài)流量均衡策略88-90
• 5.4 流分類(lèi)、優(yōu)先級(jí)映射與業(yè)務(wù)識(shí)別方案90-95
• 5.4.1 流分類(lèi)策略90-92
• 5.4.2 優(yōu)先級(jí)映射92-93
• 5.4.3 業(yè)務(wù)識(shí)別方案93-95
• 5.5 組合分級(jí)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制95-96
• 5.6 基于40G相干PON系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與性能分析96-111
• 5.6.1 40G相干PON實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述96-97
• 5.6.2 基于負(fù)載均擔(dān)的動(dòng)態(tài)流量均衡策略實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證97-103
• 5.6.3 組合分級(jí)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證103-111
• 5.7 本章小結(jié)111
• 參考文獻(xiàn)111-113
• 第六章 總結(jié)和展望113-116
• 6.1 論文總結(jié)113-114
• 6.2 未來(lái)研究工作展望114-116
• 附錄 縮略詞116-119
• 致謝119-120
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文和參與科研項(xiàng)目情況120-121
• 發(fā)表論文情況120-121
• 攻讀博士學(xué)位期間參與科研項(xiàng)目情況121

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9 凌惜沫;光傳送網(wǎng)資源規(guī)劃算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

10 王妮;光傳送網(wǎng)光通道層信號(hào)封裝技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：面向云業(yè)務(wù)的光傳送網(wǎng)動(dòng)態(tài)路由等關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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