基于SDN的胖树数据中心网络多路径负载均衡算法研究

软件定义网络SDN(Software Defined Network)通过将网络设备的控制层与数据层分离解耦,能够实现网络的集中控制和流量的灵活转发,因此被广泛应用于数据中心等相关领域。在数据中心网络中,为了提高网络的带宽和吞吐量,多采用具有多路径特性的层次型网络拓扑结构,如胖树拓扑结构。然而传统路由算法对多路径的支持非常有限,无法充分利用网络剩余带宽。重点研究基于SDN的胖树数据中心网络多路径负载均衡算法。利用SDN网络集中控制的特点,获取多路径实时状态信息,计算各路径当前可用带宽,根据数据流的带宽需求选择最佳转发路径。实验结果表明,该算法无论在降低网络传播时延还是在提高网络吞吐量等方面都优于传统路由算法,能够实现胖树数据中心网络的多路径负载均衡。     

基于SDN的胖树数据中心网络的多路径路由算法

近年来,具有多路径能力的胖树拓扑结构已经被应用在很多数据中心网络(DCNs)中,以提高网络带宽和容错性。但其使用的传统路由协议对多路径路由的支持是非常有限的,并没有充分利用胖树数据中心网络的多余的可用带宽。因此研究了基于SDN的胖树网络的多路径路由。首先提出一个属于线性规划范畴的问题并证明它的NP完全性;然后提出了一个利用软件定义网络架构优点的实用算法,其依赖于一个中心控制器来收集网络状态信息,以作出最优的路由转发决策;最后把算法实现为OpenFlow控制器的一个模块并进行仿真验证。实验结果表明,所提算法无论在提高吞吐量还是减小端到端时延方面都优于传统的基于拓扑感知启发式的多路径算法。     

软件定义网络中基于分段路由的多路径调度算法

针对当前软件定义网络(SDN)在应对大量数据流时造成的流表利用率低、转发响应较慢以及当前网络调度算法容易造成网络局部拥塞和负载不均衡等问题,提出一种基于分段路由的多路径调度算法SRMF。首先,SDN控制器根据网络拓扑连接情况下发初始流表;综合考虑网络链路剩余带宽、丢包率和数据流估测带宽需求进行路径权重计算;最后,根据路径权重选择最优路径并构造分段流表下发到边缘交换机。实验结果表明分段路由转发技术在多种网络拓扑下较一般转发技术在流表项开销方面有明显优势,SRMF算法与Hedera、ECMP相比,在业务流端到端时延、端到端时延抖动、网络吞吐率、丢包率等方面有一定的优势。     

基于SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。     

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能.进一步提出了一种多路径调度策略.通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输.仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性.     

时延和时延差别受限的最大带宽多播路由分布式算法

本文采用反映网络实时特性的可用带宽代替代价作为第一度量，提出一种基于最大可用带宽路径且满足时延和时延差别约束的QoS实时多播路由分布式启发算法，该算法具有多项式复杂性，并通过分析得到每路径时延和二约束度量之间的关系，有效降低涉及时延和时延差别此类问题的复杂性。仿真实验证明，该算法具有较好的带宽性能。     

无线多媒体传感器网络能量敏感多路径路由

针对节点能量分布不均匀的无线多媒体传感器网络中大数据量传输问题,提出一种无线多媒体传感器网络能量敏感多路径路由算法EACM。该算法通过平衡路由节点间剩余能量差异,调节多路径聚集程度来均衡网络能耗减少数据包在路径上的延迟。仿真结果表明EACM算法能有效地延长网络生存期,减少数据包在路径上的时延。     

一种基于路径跟踪反馈的SDN网络可信传输方案

针对软件定义网络(SDN)中的转发设备存在不可避免的漏洞和后门、缺乏主动监测或被动检查网络行为的机制等问题,提出一种基于路径跟踪反馈的SDN网络可信传输方案,设计基于跟踪反馈的传输路径可信验证机制,依据反馈信息分析节点的可信性,以此评估路径的可信度;同时,提出一种基于路径跟踪反馈的不相交多路径可信路由算法DMTRA-PTF,能够通过路径跟踪反馈和可信评估引导新的路径及时规避恶意交换机节点,构造不相交多路径路由方案以增强SDN网络传输服务的可信性。对比实验结果表明,路径跟踪反馈机制能够以较小的性能代价准确识别恶意交换机,提出的可信路由算法能够以此为后续路由动态规划不相交多条可信路径,有效提升网络整体的可信性。     

基于差分进化融合蚁群算法的数据中心流量调度机制

针对数据中心网络的传统流量调度方法容易引起网络拥塞及链路负载不均衡等问题,提出了一种差分进化（DE）融合蚁群（ACO）算法（DE-ACO）的动态流量调度机制,对数据中心网络中的大象流调度进行优化。首先,利用软件定义网络（SDN）技术捕获实时网络状态信息并设定流量调度的优化目标;然后,通过优化目标重定义DE算法,计算出多条可用候选路径,作为ACO算法的初始化全局信息素;最后,结合全局网络状态以求得全局最优路径,并重新路由拥堵链路上的大象流。实验结果表明,以在随机通信模式下为例,与等价多路径路由（ECMP）算法和基于蚁群算法的SDN数据中心网络流量调度（ACO-SDN）算法相比,所提算法的平均对分带宽分别提高了29.42%~36.26%和5%~11.51%,降低了网络的最大链路利用率（MLU）,较好地实现了网络负载均衡。     

SDN中基于遗传机制的自适应路由算法研究

SDN以集中式的控制、可编程的接口等优点,极大地提高了网络的管控效率及操作的灵活性。但在SDN部署运行中,也暴露出传输时延大、丢包率高等缺点。针对这些问题,提出了一种基于遗传算法的自适应SDN路由算法,该算法利用遗传算法在SDN的全局网络视图中搜索优化路径。算法设计时,对交叉、变异操作进行条件约束,避免产生无效的路径,减小求解空间,降低控制器计算开销。同时能根据网络的动态变化,自适应地选择转发路径。通过Mininet仿真平台进行实验,与其他算法相比,该算法降低了网络的时延以及丢包率,提高了网络性能。     

多径传播下的超宽带通信编码算法研究

研究超宽带通信编码优化问题,由于超宽带通信中,发射机和接收机之间受障碍物的阻挡,使得编码信号不能直接传输,而是多径传播到接收机端。传统的Gold编码通过多径传播造成信号的衰落,导致传播误码率较高的问题。提出一种截短平衡Gold码的超宽带通信编码算法,将传统的Gold码截短平衡,采用PAM调制后通过Intel信道传输,将Gold截短增强了信号反射性减少了信号衰减,取平衡码传输降低了传播误码率,避免了传统的Gold码在多径传播中误码率较高的问题。实验证明,编码方法能够提高多径传播的准确率,满足超宽带通信的准确性要求,取得了满意的结果。     

移动Ad Hoc网络中的多路径路由技术研究

多路径路由是AdHoc网络路由协议族中一个重要的分支,多路径路由能够给m7络提供更好的通信质量和更高的传输速度。首先介绍了移动AdHoc网络多路径路由技术的概念和特点,对典型的几种多路径路由协议进行了分析,并进一步讨论了当前研究的重点和关键技术。     

面向多径业务传输的快速故障定位机制

为解决WDM光网络中快速准确定位故障的难题,提出一种面向多径业务传输的快速故障定位机制,即建立多径业务传输模型来寻找多条链路分离光通路,在此基础上,各网络节点分布式独立计算故障链路向量,以快速限制定位区域。通过理论分析和仿真表明,所提机制对业务分布依赖性更低,能够迅速实现故障完全定位,并能提升故障定位速度。     

多路径网络中流量均衡的优化算法

在向下一代互联网络演进的过程中,多路径网络已经成为提高网络性能及可靠性的有效手段.在网络中,可选用的多条路径提供了流量流向的通路,然而如何有效地均衡各条路径的流量,提高网络的性能,是多路径网络必须解决的一个重要问题.针对丢包率比较敏感的应用需求,如VOIP,将预测思想与最优化理论相结合,研究了在多路径网络环境下的流量均衡问题.流量均衡算法首先预测每条路径的丢包率,并以减少所有路径丢包率之和及达到最优的资源利用率为目标,将流量均衡问题转化为最优问题.理论分析及仿真实验表明,该算法能有效地降低网络丢包率,提高网络性能.     

传感器网络中基于簇的多路径路由协议

针对事件驱动型传感器网络的应用,提出一种基于簇的多路径路由协议CBMRP(Cluster-Based Multi-path Routing Protocol),以平衡节点能耗和提高能量效率。根据应用特点,位于事件区域的节点根据部居节点的分布情况和自身的剩余能量进行簇首竞争;然后,利用蚁群算法有效搜索多路径,并动态地选择一条路径传输数据。此外,该协议还采用一种简单的簇内调度方法,使其在满足监测精度的情况下,通过关闭冗余节点来进一步降低网络能耗。仿真结果表明,与传统协议相比,该协议具有更低的能耗和更长的网络生存期。     

多径环境中宽带信号的时延-尺度性能分析

该文根据宽带目标回波模型，建立了多径宽带回波模型，分别推导出了多径环境下矩形、高斯包络线性调频信号和双曲调频信号宽带模糊度函数。分析比较了不同的发射波形在多径环境中的时间分辨率。并通过对多径矩形包络线性调频信号和高斯包络双曲调频信号回波的仿真，分别给出了两条和三条路径时，两种不同发射信号的多径回波信号的宽带模糊度函数图。仿真结果表明在多径环境中高斯包络的双曲调频信号多普勒容限优于矩形包络线性调频信号，这样我们就可以忽略尺度对模糊度函数的幅值的影响。     

基于Locator/ID分离体系结构的域间多径路由无环问题分析

使用多径路由可以带来网络鲁棒性增强、网络利用率提高等诸多益处,但针对域间多径路由如何避免环路的相关研究却仍处于起步阶段。通过分析AS_PATH检测机制在多径路由条件下的不完备性,证明了针对Locator/ID分离体系结构,采用特定约束条件可以避免域间多径路由产生环路的结论。理论与仿真结论表明,LFGM(Loop-Free Guarantce Mechanism)不仅能够满足多径路由的无环需求,而且与最优路径选路及等代价最优路径选路方式相比,节点将能够获取更多数量的可用路由,从而为路由选择提供了更大的可操作空间。     

基于决定性能量比例的多径传输技术

多径传输有两种模式：一种是主／备模式，只有在主路径失效之后，其它路径才可以传输数据；另一种是复制模式，数据同时从所有的路径传输。在传感器网络中，这两种模式都没有很好地结合能量节约和负载均衡。本文提出了一种传感器网络中能量敏感负载均衡的多径传榆策略，数据基于决定性能量比例（DER）从源到目标沿着多径传输。这种技术不必定期计算DER，容易实现而且开销较小。本文还提出带有过载避免机制的DER技术（DEROA），用束减少某些关键节点的过多通信量。仿真结果证明，DER可以达到有效传输的目的。     

一种基于SDN和MPTCP的多径并行传输技术

本文提出了根据网络信息状态通过SDN控制器来控制MPTCP流量以提高并行传输速率。利用本文所提出的最宽不相交选路算法,为每个MPTCP连接选择一组可用带宽最宽且链路差距较小的路径集。然后使用可用路径容量的比例作为流量分配到该路径上的概率,进一步减小子流的带宽差距。最后,通过搭建Floodlight仿真实验平台,证明本方案能够避免MPTCP的不同子流经过同一路径,并有效的利用路径提升并行传输效率。     

一种基于SDN的多路径流调度机制

摘要:针对传统多路径路由方法造成数据中心网络负载不均衡、吞吐量低的问题,该文提出了一种基于SDN的多路径流调度（SDN based Multipath Flow Scheduling, SMFS）机制。结合SDN能够获取全局网络视图的优势,SMFS采用周期性轮询和动态流调度的方法实现良好的负载均衡,进而提高全网吞吐量。为减少控制器和交换机之间的交互带来的网络额外负载,SMFS有选择地对部分大流进行重新调度,并利用分段路由技术实现重路由,提高了流的传输速率。实验结果表明,相比于传统等价多路径路由（Equal-Cost Multi-Path routing, ECMP）和现有集中式流调度机制,SMFS能够有效提高数据中心网络的吞吐量,降低流平均完成时间,并保证较好的负载均衡。