基于SDN的光突發(fā)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制.pdf

1、伴隨云計算、大數(shù)據(jù)和不同類型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的出現(xiàn)，電交換網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能夠滿足日益增長的帶寬需求。全光網(wǎng)絡(luò)有著低功耗、高容量、靈活性和快速性等優(yōu)勢，可以滿足增長的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，更能滿足不同網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求，其中光突發(fā)交換（Optical Burst Switching，OBS）可以在全光處理和光緩存技術(shù)尚未成熟的今天較為充分的發(fā)揮光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。目前，商業(yè)IP層和光層網(wǎng)絡(luò)的操作和管理相互分離使得網(wǎng)絡(luò)運營商迫切需要去尋找一個統(tǒng)一控制平面（Unified

2、 Control Plane，UCP），以減少其資金成本和操作成本。在基于分布式控制平面的UCP中，各個節(jié)點之間路由和信息交互十分復(fù)雜且不穩(wěn)定。
　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software-defined Networking，SDN）有著靈活、可編程和集中式控制等多項優(yōu)勢，被認(rèn)為可為未來的光網(wǎng)絡(luò)提供一個理想的集中式控制UCP。目前，基于SDN的OBS（SDN-based OBS,S-OBS）網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制會造成控制器需要在短時間內(nèi)處理大量

3、的數(shù)據(jù)包，也使得網(wǎng)絡(luò)資源利用低下。本文通過研究S-OBS網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制及其資源調(diào)度算法，達到進一步提高網(wǎng)絡(luò)性能的目的。
　　本文的研究工作主要包括S-OBS網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制和資源預(yù)約算法。針對S-OBS網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制的不足，提出基于突發(fā)包流的調(diào)度機制（Burst-Flow Scheduling Mechanism，BFSM），解決控制器和OBS節(jié)點之間交互過于頻繁的問題，從而降低對控制器的性能需求，其中控制器性能主要根據(jù)控制器在單位時間內(nèi)

4、響應(yīng)消息數(shù)目和控制器平均響應(yīng)每個消息的時延來評價。BFSM機制首先在源節(jié)點緩存多個突發(fā)包來組裝突發(fā)包流，接著通過向控制器發(fā)送一個Packet-In消息實現(xiàn)為整個突發(fā)包流請求一個端到端的光虛擬鏈路。仿真實驗結(jié)果表明，與當(dāng)前的S-OBS網(wǎng)絡(luò)調(diào)度機制相比較，BFSM機制可以降低控制器單位時間內(nèi)處理消息的數(shù)目和控制器響應(yīng)每個消息的處理時延，從而降低對控制器的性能需求和與控制器相連鏈路的帶寬占用，提高網(wǎng)路資源利用率。
　　此外，針對基于BF

5、SM的資源調(diào)度，本文研究基于BFSM的資源調(diào)度算法（Reservation with More Channel Usage，RMCU）。RMCU首先選用可用資源最多的信道作為傳輸信道，并且對未分配完的資源進行回收和再次分配，最后保證所有鏈路上預(yù)約信息的一致性，避免資源的浪費。仿真數(shù)據(jù)表明，RMCU算法能較好地為突發(fā)包流預(yù)約資源，并有效控制網(wǎng)絡(luò)丟包情況。
　　本文的工作得到國家自然科學(xué)基金項目“數(shù)據(jù)中心內(nèi)及多個數(shù)據(jù)中心間光交換網(wǎng)絡(luò)關(guān)