SDN在IP網(wǎng)絡(luò)的流量調(diào)度應(yīng)用研究.pdf

1、隨著IP骨干網(wǎng)上用戶和業(yè)務(wù)流量的急劇增加，各大運(yùn)營商對骨干網(wǎng)的投資日益增大，但骨干網(wǎng)的資源利用率卻一直低下?；赟DN(Software Defined Network)架構(gòu)的流量工程可以在一定程度上解決該問題，從而促進(jìn)了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對 IP現(xiàn)網(wǎng)流量模型以及SDN架構(gòu)下的IP骨干網(wǎng)流量調(diào)度算法的研究，其中Google通過將 SDN技術(shù)應(yīng)用到跨數(shù)據(jù)中心廣域網(wǎng)，達(dá)到了接近100％的資源利用率。但是，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大導(dǎo)致業(yè)務(wù)量矩陣的數(shù)量呈指

2、數(shù)增長，在基于SDN架構(gòu)的流量工程中處理海量的業(yè)務(wù)量矩陣將影響流量調(diào)度算法的性能以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，從而利用海量業(yè)務(wù)量矩陣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析是不現(xiàn)實(shí)的。
　　針對IP骨干網(wǎng)資源利用率低以及基于SDN的流量工程處理海量業(yè)務(wù)量矩陣不現(xiàn)實(shí)的問題，本文首先參考Google跨數(shù)據(jù)中心廣域網(wǎng)部署方案，并結(jié)合關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣的概念設(shè)計(jì)新的SDN應(yīng)用架構(gòu)；然后對該架構(gòu)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣提取模塊和路由計(jì)算模塊的算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)研究；最后基于該架構(gòu)，對關(guān)鍵業(yè)

3、務(wù)量矩陣在流量工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了性能分析。
　　本文具體研究內(nèi)容如下：(1)本文設(shè)計(jì)了SDN下基于關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣的IP骨干網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，其核心部分是關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣提取模塊、路由計(jì)算模塊以及流控代理模塊。該架構(gòu)在SDN技術(shù)的基礎(chǔ)上通過引入關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣概念，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析時(shí)僅對關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣進(jìn)行分析，并保存分析結(jié)果，對于到達(dá)的業(yè)務(wù)量矩陣只需要調(diào)用其匹配的關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣的分析結(jié)果，從而達(dá)到提高流量調(diào)度算法的性能以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的目

4、的；(2)針對SDN應(yīng)用架構(gòu)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣提取模塊的實(shí)現(xiàn)，本文研究分析了基于關(guān)鍵性感知的聚類算法(CritAC)，針對該算法的局限性設(shè)計(jì)了不同的聚合代價(jià)函數(shù)(時(shí)間、路由策略、相似性)，并在分層聚類算法的基礎(chǔ)上提出了基于這些不同代價(jià)函數(shù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣提取算法：基于時(shí)間感知的關(guān)鍵業(yè)務(wù)量矩陣提取算法(CritTimeAC)，基于路由策略感知的業(yè)務(wù)量矩陣提取算法(RoutePolicyAC)以及基于相似性感知的業(yè)務(wù)流矩陣提取算法(Simil

5、arAC)，并對各算法進(jìn)行仿真以及性能對比分析；(3)針對SDN應(yīng)用架構(gòu)中路由計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)，本文重點(diǎn)研究了QoS多約束路由問題，將該問題建立混合整數(shù)規(guī)劃，并基于A*思想提出了改進(jìn)的隨機(jī)化求解算法，以保證為接入業(yè)務(wù)找到滿足QoS需求且較優(yōu)的可行路徑，與現(xiàn)存算法與優(yōu)化模型相比，該算法是一種更快速、高效的QoS多約束路由求解方法；(4)為了驗(yàn)證(1)中所提應(yīng)用架構(gòu)的有效性，本文在此應(yīng)用架構(gòu)下首先提出了針對多業(yè)務(wù)量矩陣的路由優(yōu)化方案和多路由切