软件定义网络联合路由选择及资源分配算法
Joint Route Selection and Resource Allocation Algorithms in Software-Defined Networking
软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)有望极大程度简化网络控制过程,实现复杂网络功能的方便部署,并支持具有保证服务质量(Quality of Service,QoS)的用户应用程序.为实现SDN中两个非相邻交换机之间的数据传输,需设计有效的路由选择算法.此外,针对各用户流之间资源竞争问题,合理的网络资源分配可在满足用户高效可靠通信需求的同时提高网络资源利用率.本文主要针对SDN中联合路由选择及资源分配算法进行研究,其中包括以下几个方面内容:首先,本文在对SDN概念、架构及关键技术进行介绍的基础上,针对现有SDN路由选择算法、资源分配算法、联合路由选择及资源分配算法的研究进行总结分析.其次,研究SDN网络中多用户流的数据传输并假设中继交换机处可执行流拆分,联合设计路由选择及流分配算法.为有效解决各用户流之间资源竞争问题,应用网络虚拟化(Network Virtualization,NV)技术构建虚拟网络架构.综合考虑多个用户流的传输性能以及传输链路和交换机能耗,建模联合路由选择及流分配问题为受限于数据传输和服务需求约束的网络总能耗最小化问题.由于该优化问题是NP完全问题,难以有效求解,本文将其转换成最小费用商品流问题,并通过使用N算法求解该问题,仿真结果验证了所提算法的有效性.最后,针对多用户业务流同时传输的网络场景,提出一种基于时延优化的SDN联合路由选择及资源分配算法.综合考虑用户QoS需求、网络传输性能及路由选择等约束条件以及用户数据流传输总时延,建模SDN联合路由选择及资源分配问题为约束条件受限的网络总时延最小化问题.本文采用启发式算法求解该优化问题.首先,针对每个用户流请求,基于Dijsktra算法确定最短时延路径,进而判断所选路径是否存在多用户流共享节点及链路情况,若是,再基于网络时延最小化准则,实现路由选择、节点处理资源及链路带宽资源分配策略的联合优化,在保障用户QoS需求的同时,实现网络总时延最优化.仿真结果证实所提算法可在保证用户QoS需求条件下实现网络总时延最优化.
- 作者：
- 李海鹏
- 学位授予单位：
- 重庆邮电大学
- 专业名称：
- 电子与通信工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 柴蓉
- 中图分类号：
- TN915.0
- 关键词：
- 软件定义网络；虚拟化；路由选择；资源分配
- Software-defined networking； virtualization； route selection； resource allocation