面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和路由機制研究.pdf

1、隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息處理基礎設施和商業(yè)模式的出現(xiàn)和廣泛認可，互聯(lián)網(wǎng)不僅要承載信息的傳輸，還需要為海量差異化的服務提供一個復雜的、異構(gòu)的、具有計算和存儲功能的物理網(wǎng)絡支撐環(huán)境。為了適應這種趨勢，業(yè)界從不同角度提出了多種靈活、高效的未來網(wǎng)絡架構(gòu)，希望滿足內(nèi)容分享、移動性、大規(guī)模計算、低能耗等需求。因此，在未來的網(wǎng)絡演進過程中，如何能夠為大規(guī)模服務及海量信息提供高效支持，提升傳輸效率，成為未來網(wǎng)絡研究中的熱點和難點。
　　本文提出一

2、種面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)模型，研究該模型的服務過程和資源協(xié)商路由機制。該模型對服務和網(wǎng)絡資源進行語義化描述，可以在服務與網(wǎng)絡之間建立相互適配的映射關系，提供高效的信息傳輸。本文主要工作和貢獻包括以下四點:
　　(1)提出了面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)模型。本文將服務過程視為三個步驟，分別為服務組合、資源協(xié)商和網(wǎng)絡路由。針對服務組合，使用服務標識對服務、內(nèi)容、網(wǎng)絡資源、終端設備進行標識，提供查詢、定位和組合的服務。針對資源協(xié)商，使用連接標

3、識描述服務組合的序列關系，根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)，選擇合適的服務路由。針對網(wǎng)絡路由，使用接入標識來標識網(wǎng)絡接口位置，通過連接標識與接入標識的映射指導服務路由和網(wǎng)絡路由，使服務和網(wǎng)絡智能地互相感知、互相協(xié)作，實現(xiàn)服務和網(wǎng)絡資源的適配。
　　(2)提出了面向服務的資源協(xié)商路由機制。本文主要研究面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)模型中的路由機制，建立雙層規(guī)劃模型，并進行求解。本文使用Petri網(wǎng)對服務過程進行建模，將服務組合的選擇轉(zhuǎn)化為在Petri網(wǎng)可達圖上

4、的圖搜索。針對多樣化的用戶需求，使用效用函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為單目標的優(yōu)化問題，采用層次分析法確定效用函數(shù)的權(quán)值。在網(wǎng)絡層通過融入資源協(xié)商信息的蟻群算法進行網(wǎng)絡路由。本文針對不同的服務路由機制進行了仿真，仿真結(jié)果表明將服務和網(wǎng)絡狀態(tài)綜合統(tǒng)籌的資源協(xié)商路由機制，能夠提供良好的服務效用。
　　(3)本文使用面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)模型，采用資源協(xié)商機制對無線傳感器網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心的能量優(yōu)化問題進行分析。針對服務過程中多無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋的情況，提

5、出了一種在不同的無線傳感器網(wǎng)絡之間進行資源共享的路由機制，將可用的能量資源進行分級，優(yōu)先使用能量等級較高的節(jié)點，從全局上提升無線傳感器網(wǎng)絡的工作時間。本文針對數(shù)據(jù)中心的多服務之間通信傳輸能耗問題，將服務過程中的服務選擇與服務部署進行統(tǒng)籌考慮，提出了一種能量感知的服務選擇算法，降低了數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部流量。仿真表明，該方法比隨機部署方式更節(jié)省通信能耗。
　　(4)本文嘗試在CCN網(wǎng)絡中引入面向服務的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)元素，提出一種以服務為中心