發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 15:20

  本文關(guān)鍵詞：接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：接入網(wǎng)直接面向用戶,量大面廣,技術(shù)方式多樣,對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用產(chǎn)生著舉足輕重的作用,并影響人們的生活工作方式與國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。在眾多接入方式中,具有大容量的光纖接入和高靈活性的無(wú)線接入是被認(rèn)為具有長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)用前景的接入方式。光纖接入方式可以提供足夠大的帶寬,并且具有較低的誤碼率、防電磁干擾能力強(qiáng)等特性,但傳輸路徑固定、靈活性較差；無(wú)線接入方式能夠?yàn)橛脩籼峁└叨褥`活、無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)接入,但由于無(wú)線自身的特點(diǎn)導(dǎo)致其傳輸數(shù)據(jù)速率受限、易受干擾。為了滿足日益增長(zhǎng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),光纖接入和無(wú)線接入被結(jié)合起來(lái),融合光與無(wú)線的接入網(wǎng)成為國(guó)際上研究的一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究人員在光與無(wú)線接入網(wǎng)融合組網(wǎng)方面做了許多研究,包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、融合�?jié)點(diǎn)位置選擇、網(wǎng)絡(luò)部署、子網(wǎng)融合和路由機(jī)制等。但是,已有研究工作采用傳統(tǒng)組網(wǎng)的思路,尤其是組網(wǎng)方法不能擺脫光接入、無(wú)線接入方式的技術(shù)細(xì)節(jié)。融合接入網(wǎng)組網(wǎng)仍然面臨著異構(gòu)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)質(zhì)量難以保證和資源利用率低這三大問(wèn)題。本論文主要依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,針對(duì)上述問(wèn)題,運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)虛擬化的基本原理,圍繞接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)技術(shù)展開研究,主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：1)針對(duì)光與無(wú)線融合,提出了接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)模型,利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化屏蔽底層異構(gòu)異質(zhì)物理網(wǎng)絡(luò)的差異性,把業(yè)務(wù)遷移到虛擬網(wǎng)絡(luò)之上第一,提出接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)模型,這個(gè)模型包括層次模型和業(yè)務(wù)模型。前者刻畫了各層之間抽象與被抽象,請(qǐng)求虛擬資源與被請(qǐng)求虛擬資源的關(guān)系；后者對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)起到終結(jié)的過(guò)程進(jìn)行了建模,業(yè)務(wù)由虛擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載。第二,定性分析接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)的特點(diǎn)。第三,定量分析引入網(wǎng)絡(luò)虛擬化對(duì)接入網(wǎng)吞吐量和帶寬特性的影響。最后,通過(guò)數(shù)值仿真和基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network, SDN)的組網(wǎng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)是可行的,同時(shí),能夠有效地減少往返時(shí)間(Round Trip Time, RTT),提升資源利用率。2)針對(duì)與業(yè)務(wù)質(zhì)量密切相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延,提出了基于小世界模型的接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)方案,利用接入網(wǎng)的長(zhǎng)程連接(Long-ranged Link, LL),減小數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。第一,采用改進(jìn)的集聚系數(shù)(Modified Clustering Coefficient, MCC)表征異構(gòu)異質(zhì)接入網(wǎng)的差異性,對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的小世界特性進(jìn)行建模。第二,基于MCC,提出了考慮小世界特性的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法。第三,推導(dǎo)了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延、光纖節(jié)點(diǎn)能夠直接連接的無(wú)線節(jié)點(diǎn)數(shù)量的極限值和不同類型節(jié)點(diǎn)的吞吐量。最后,通過(guò)數(shù)值仿真,驗(yàn)證了該組網(wǎng)方案能有效降低平均路徑長(zhǎng)度(Average Path Length, APL)、兩個(gè)最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延,并與已有的Kleinberg模型進(jìn)行了對(duì)比。3)為提升資源利用率,可以通過(guò)多路徑路由利用冗余的路徑傳輸數(shù)據(jù),但是不均衡的多路徑路由,會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞,反而會(huì)降低資源利用率。針對(duì)擁塞問(wèn)題,提出了負(fù)載均衡多路徑路由,利用融合接入網(wǎng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),通過(guò)負(fù)載均衡多路徑路由,減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。第一,引入表征物理節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力占用情況的節(jié)點(diǎn)壓力指標(biāo)(Node Stress Indicator, NSI)和表征物理鏈路帶寬占用情況的鏈路壓力指標(biāo)(Link Stress Indicator, LSI),對(duì)承載同一業(yè)務(wù)的多路徑所占用的資源情況進(jìn)行建模。采用NSI與LSI的平方和,來(lái)衡量業(yè)務(wù)所占用資源在整個(gè)融合接入網(wǎng)中的分布。第二,把接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)中的負(fù)載均衡多路徑抽象成了一個(gè)非線性規(guī)劃(Non-linear Programming, NLP)問(wèn)題,并提出多路徑負(fù)載均衡算法,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)在接入網(wǎng)的均衡分布,減少網(wǎng)絡(luò)擁塞,提升資源利用率。最后,通過(guò)數(shù)值仿真,驗(yàn)證了所提算法在多路徑數(shù)量,負(fù)載均衡性(通過(guò)壓力波動(dòng)指數(shù)體現(xiàn))方面可以獲得較好的性能,并同已有工作進(jìn)行了對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：接入網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 融合組網(wǎng) 小世界網(wǎng)絡(luò) 多路徑路由
【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
【分類號(hào)】：TN915.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景11-15
• 1.1.1 接入網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.1.2 FiWi接入網(wǎng)的出現(xiàn)13-14
• 1.1.3 融合接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.2 融合接入網(wǎng)面臨的問(wèn)題15-16
• 1.3 論文工作及章節(jié)安排16-19
• 1.3.1 本文的主要貢獻(xiàn)16-18
• 1.3.2 本文的章節(jié)安排18-19
• 參考文獻(xiàn)19-23
• 第二章 接入網(wǎng)融合組網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀23-37
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>23-25
• 2.2 ONU位置選擇25-27
• 2.3 網(wǎng)絡(luò)部署27-29
• 2.4 子網(wǎng)融合29-30
• 2.5 路由機(jī)制30-31
• 2.6 本章小結(jié)31
• 參考文獻(xiàn)31-37
• 第三章 接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)模型37-67
• 3.1 網(wǎng)絡(luò)虛擬化37-40
• 3.2 接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)模型40-45
• 3.2.1 層次模型40-43
• 3.2.2 業(yè)務(wù)模型43-45
• 3.3 融合組網(wǎng)模型特點(diǎn)45-47
• 3.4 吞吐量和帶寬特性47-50
• 3.5 數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證50-61
• 3.5.1 數(shù)值仿真50-53
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-61
• 3.6 本章小結(jié)61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 第四章 基于小世界模型的接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)方案67-90
• 4.1 小世界網(wǎng)絡(luò)模型68-71
• 4.1.1 WS模型69
• 4.1.2 NW模型69-70
• 4.1.3 Kleinberg模型70-71
• 4.2 基于小世界模型的接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)方案71-74
• 4.2.1 小世界網(wǎng)絡(luò)建模71-73
• 4.2.2 VN映射算法73-74
• 4.3 基于小世界模型的接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)性能74-80
• 4.3.1 APL和時(shí)延74-77
• 4.3.2 吞吐量77-80
• 4.4 數(shù)值仿真80-87
• 4.5 本章小結(jié)87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 第五章 接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)中的負(fù)載均衡多路徑路由90-103
• 5.1 多路徑路由91-92
• 5.2 接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)中的多路徑負(fù)載均衡模型92-96
• 5.2.1 負(fù)載均衡的多路徑路由建模92-95
• 5.2.2 接入網(wǎng)虛擬化融合組網(wǎng)中的LBM算法95-96
• 5.3 數(shù)值仿真96-100
• 5.4 本章小結(jié)100-101
• 參考文獻(xiàn)101-103
• 第六章 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 論文總結(jié)103-104
• 6.2 未來(lái)展望104-105
• 附錄1 圖索引105-106
• 附錄2 表索引106-107
• 附錄3 縮略詞對(duì)照表107-109
• 致謝109-110
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文110

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