软件定义网络中应用二值粒子群优化的控制器部署策略

为了确定控制器的最优化部署方案,构建软件定义网络中逻辑上集中、物理上分布的控制平面,提出软件定义网络中应用二值粒子群优化的控制器部署策略。对控制器部署问题建模,以交换机到控制器的平均时延最短以及在网络中部署的控制器数量较少为多优化目标。提出粒子重构机制,实现粒子群优化算法的二值化,用以表示控制器在网络中部署的位置。基于二值粒子群优化算法设计多优化目标的控制器部署策略,仿真得到控制器部署问题的非劣最优解集合,对应给定的控制器数量,得到平均时延最小的控制器部署方案。实验结果表明,应用二值粒子群优化的控制器部署策略联合考虑了控制器数量和交换机到控制器的平均时延,为实现控制器最优化部署提供了依据。     

基于网络划分的SDN分布式控制器部署

针对大规模SDN （software defined networking）网络中分布式控制器部署问题,以优化网络弹性和可靠性为目标,提出两阶段控制器部署算法（TSCP,two-stage controller placement）：利用节点相似度划分控制域,使得控制域内设备之间的连通性强、连接紧密,增强控制域的网络弹性;选择控制路径平均失效率最小的控制器集合作为控制器部署,提高网络可靠性。通过约束控制域的规模和设备（交换机或控制器）之间传播时延,使控制域的交换机个数均衡,控制器的部署合理。通过定义性能指标,实验对比GCP算法、K*-means算法,结果表明TSCP算法可以优化控制域的规模,均衡控制域的交换机个数,减少控制器个数,网络弹性和可靠性均表现较好。     

基于蝙蝠算法的SDN多控制器部署

对于大型SDN网络,多控制器的部署和应用需求迫切。提出了一种基于蝙蝠算法的多控制器部署方法,同时优化了3个指标:最小化平均控制时延、最小化控制器负载差异度和去除孤立节点。通过在迭代时不断优化达到平均控制时延最小化;限制控制器负载利用率保证控制器间负载均衡,利用标签传递算法去除孤立节点保证域内通信。仿真结果表明该方法可以保证SDN网络在无孤立节点的情况下,获得最小时延以及负载均衡的多控制器部署方案。     

基于博弈论的SDN多控制器负载均衡机制研究

针对软件定义网络为了提高控制平面的可扩展性和可靠性而设计的多控制器部署,导致控制器负载不均衡和网络稳定性与控制器性能变差的问题,提出了一种基于博弈论的负载均衡机制,以改善多控制器的负载不均衡问题.首先,过载控制器邀请相邻从控制器作为博弈者参与博弈而构建博弈域;然后,以控制器与交换机之间的时延和交换机迁移成本集合粒子群算法确定目标控制器,并依据节点距离和流请求量选择迁移交换机;最后,根据迁移计时器实现交换机的有序无缝迁移.实验结果表明,与现有的负载均衡机制相比,该机制降低了网络的总通信开销,流建立时间平均缩短了0.12 s,控制器资源利用率提高了20.4%,改善了控制器负载的均衡状态.     

时延和可靠性感知的多控制器均衡部署策略

当前的软件定义网络多控制器部署问题研究,大多针对控制网络时延、可靠性和负载均衡等指标中的部分进行优化,对上述因素的整体考虑较少.针对该问题,首先分析了控制器部署对网络时延、可靠性和负载均衡的影响;其次,提出了以全网平均时延、控制路径可靠性和负载均衡度为参数,以网络综合性能为目标的控制器部署优化评价模型;最后,基于模拟退火-遗传算法提出一种时延和可靠性感知的控制器均衡部署方法,在考虑网络综合性能的同时,增强了解空间的全局搜索能力,得出了控制器部署的全局非劣最优解集.仿真结果表明,提出的部署策略在保证负载均衡的前提下,提高了控制网络的可靠性,降低了网络时延,进而提高了网络整体性能.     

基于改进NSGA-Ⅲ的文本空间树聚类算法

构建倒排文本空间索引树(IR)分裂聚类多目标模型,对非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)的求解过程进行改进,提出一种基于先验初始种群策略的非支配排序遗传算法(PIPS-NSGA-Ⅲ),使其更适应于倒排文本空间对象分裂聚类问题的求解.通过PIPS-NSGA-Ⅲ算法寻求对象最小包围矩形(MBR)之间的重叠与覆盖面积、对象群间平均距离以及语义相似度等目标的最优前端解.通过对比PIPS-NSGA-Ⅲ,NSGA-Ⅱ,NSGA-Ⅲ和SPEA-Ⅱ进化多目标算法,从对象分类时间、效率、查询时间和准确度等多个方面来评估算法的优劣.实验结果表明:PIPS-NSGA-Ⅲ算法对文本空间对象聚类分裂具有较高的效率;相对于简化传统R树(STR树)与R树空间索引结构,基于改进NSGA-Ⅲ文本空间索引的平均查询时间减少24.8%,平均准确度提高3.75%.     

面向大规模航空集群组网的控制器部署方法

软件定义网络（SDN）使得控制平面与数据平面解耦,可用来优化航空集群网络体系结构。针对航空集群网络大规模组网需求,设计了一种面向大规模航空集群网络的控制器部署优化算法,将多控制器部署转化为集群划分和子群部署两个阶段,首先基于负载均衡将集群划分为不同子群,然后以全网性能最优为目标于各子群内进行多目标寻优,获得Pareto前沿解。仿真实验评估了所提算法在负载均衡指数、全网平均传播时延、平均失连概率等方面的性能。实验结果表明：与现有算法相比,所提算法有效地提升了全网性能,同时具有较低的时间复杂度,适用于解决大规模动态场景下的航空集群网络控制器部署问题。     

水声网络中生物友好的网关部署优化

海洋哺乳动物与水声传感器网络共享水声信道,导致网络端到端延时增加,数据包投递率降低.针对这一问题,提出一种生物友好的水声网络多网关部署优化策略.该策略以网关作为网络的数据汇聚中心,用统计学方法确定海洋哺乳动物位置,并根据水声信道模型计算生物干扰半径,从而确定生物-网关干扰区域.以最小化网络端到端平均时延为目标,联合整数线性规划和贪婪-交换启发式算法优化网关部署.仿真结果表明:与随机部署和不考虑生物干扰的网关部署方法相比,采用本文策略使端到端时延降低62%和52%,数据包投递率提高36%和19%.     

基于等分节点法的时延驱动布局算法

提出了一个新的基于等分节点法的时延驱动布局算法．该算法基于对电路时延图的拓扑结构分析,将优化关键路径时延的问题转换成优化关键路径上单元位置的问题,通过建立优化位置单元的队列链表,采用一种新的等分节点法有效地寻找路径上单元的目标位置,从而优化路径上的线网长度,最终达到优化最长路径时延的目的．另外,启发式迭代优化方法很好地统一了以线长优化和路径时延优化为目标的布局算法．对MCNC标准单元测试电路中组合和时序电路的实验结果显示,电路经过时延驱动优化布局后的最大路径时延最多减少了31%．     

异构协作网络中采用令牌漏桶的多接入业务分配算法

针对异构协作网络中业务突发性引起拥塞的问题,提出一种基于令牌漏桶的多接入业务分配(TATB)算法。该算法首先通过在城域网中加入令牌漏桶来限制和平滑业务的突发性,将令牌漏桶看作一个离散时间的马尔科夫链,得到第1跳的平均传输时延,将第2跳看作服务时间服从指数分布的队列模型,得到系统的平均时延,然后以系统平均时延最小化为目标,以队列的稳定性作为约束条件,构建了优化问题,并证明该问题为凸问题,最后通过拉格朗日对偶分解,采用牛顿投影法调整业务的分配,用梯度投影法调节分配业务的价格因子。仿真结果表明:TATB算法不仅可以获得更小的系统时延,而且需要迭代的次数少,减少了系统的信令开销,便于实现;TATB算法的时延仅分别是未考虑令牌漏斗算法、负载均衡算法和基于路径等分配算法时延的28%、27%和24%。