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.     

软件定义网络多控制器部署优化方法

目前软件定义网络（software defined network,SDN）多控制器管理的研究重点和难点在于多控制器部署,合适的控制器数目和合理的部署位置能够实现低延迟和高可靠性的折中。在网络拓扑图上将部署位置问题简化并形式化,定义了可靠性和延迟指标,设计了多控制器部署位置求解算法（multi-controller placement location algorithm,MCP）。MCP通过遗传算法将网络划分为多个子网,并在每个子网中放置一个控制器,以最大化网络可靠性和最小化路径延迟为目标,通过模拟退火算法确定控制器在每个子网中的位置,经对比实验验证了MCP生成的部署位置方案在可靠性和延迟上的性能优势。以可靠性和延迟为评估指标,基于MCP测试了各种网络规模的最合适控制器数目,并分析得出最合适控制器数目与网络规模之间的统计规律。     

卫星网络控制器动态部署优化方法研究

当前有关研究软件定义卫星网络控制器静态部署方法忽略了卫星网络拓扑的动态性、用户数据流量的不稳定性。综合卫星网络的动态特性,基于软件定义卫星网络的架构,通过设定的三门限值,采用交换机迁移的方式,提出了一种改进鲸鱼优化算法（MWOA）的多控制器动态部署方法,有效地实现了多控制器动态部署。仿真实验表明：MWOA相比于其他算法,在交换机迁移开销、控制链路时延及负载均衡方面均有显著优势,该方法能够进一步提升卫星网络的处理性能,满足用户通信需求。     

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。     

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。     

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。     

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.     

基于网络分域的航空信息网络控制器部署方法

利用SDN的技术优势，可建立航空信息网络平台集中管控与资源统一调度的能力，显著提升网络管理能力与任务服务水平。 为构建SDN范式的航空信息网络，首先需要解决控制节点的部署问题。结合航空场景特点，提出一种网络划分与区域部署的控制器部署方法，首先依据网络关键性能指标实现网络的快速划分，接下来基于可靠性最大化在网络中部署控制器。仿真结果表明:所提算法具有较低的计算复杂度，并对平均请求时延、负载均衡指数、网络部署成本及可靠性等指标具有较好的优化性能，适用于解决航空场景下的控制器部署问题。     

基于SPEA-Ⅱ算法的SDN多控制器优化部署机制

提出一种基于SPEA-Ⅱ算法的SDN多控制器优化部署机制.首先,以时延为衡量指标进行控制器的初步部署;其次,以最小化交换机到控制器的时延、最小化控制器之间的时延、最小化控制路径故障率以及最大化平均交换机拥有从控制器数量为4个优化目标,采用SPEA-Ⅱ算法优化控制器部署;最后,借助熵权多目标决策法从Pareto解集中选择唯一解.仿真结果表明,相较于基准算法,所提出的机制可减少控制器之间的时延5%～20%,减少控制路径故障率23%～46%,增加平均交换机拥有从控制器数量20%～32%.     

基于冗余删除的软件定义机载网络控制器部署策略

软件定义网络为弥补机载网络对多任务支撑能力的不足提供了新思路。为降低网络的部署成本开销,利用灵活易部署的无人机构成逻辑集中的控制平面,对高动态拓扑变化的有人机编队实施管控。针对基于无人机的控制器部署问题,为优化可靠性和部署成本开销指标,提出一种基于冗余删除的无人机控制器部署策略。首先,为实现任务区域的全覆盖以保证连通性,依据无人机的通信范围进行初步部署;然后,为判定和删除初步部署中的冗余无人机,依据部署约束和优化指标,提出了基于连接关系的冗余判定算法和基于网络连通的冗余删除算法。实验结果表明,与基于全域覆盖的控制器部署策略相比,所提策略在满足可靠性要求基础上,部署无人机的数量减少了25%,降低了网络的部署成本开销,能够适用于高动态网络环境下的控制器部署场景。     

采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略

云数据中心对服务器的海量并发访问十分普遍.传统网络架构难以全局控制流量转发,需要配置昂贵的负载均衡器应对这一应用场景.软件定义网络SDN(software defined network)能够通过控制器全局掌控网络状态,并以交换机作为负载均衡器,从而降低部署成本.文中提出一种采用OpenFlow交换机的服务器负载均衡策略,通过多地址定向流表对服务请求进行分区映射,以活动连接数作为负载评估参数,通过蚁群算法求解最佳负载重定向方案.在负载迁移时,采用单地址定向流表来保证不同阶段流量的有序转发.实验结果显示,该策略能有效控制流表规模,并较传统均衡策略具有更优的性能.     

蚁群算法在油田配电网开关优化配置中的应用

配电网分段开关优化配置,可以减少用户停电损失,提高供电可靠性。分段开关优化配置是一种以可靠性费用最小为目标函数的组合优化问题。结合油田配电网的分段开关类型和馈线自动化方式,给出了配电网开关配置的数学模型。应用蚁群算法(ACA)求解分段开关的位置和数量,并对蚁群算法的初始信息素赋值、搜索空间、转移原则和更新原则进行了改进,克服了基本蚁群算法搜索时间长、易陷入局部最优解的缺点。实例分析表明,该算法全局搜索能力强,搜索时间短,收敛速度快。     

Ad Hoc网络基于多指标综合的网关优选方案

考虑移动自组网(MANET)与Internet互联的网络结构,针对网关选取的问题提出基于多指标综合的Ad Hoc网络网关优选算法,该算法综合考虑节点能量对于无线Ad Hoc网络的重要影响和域内网关间切换的延时和丢包,以及重选网关带来的巨大开销等问题,以移动节点到网关的跳数、网关负载、链路可靠性作为优选指标,按照简单加权算法计算备用网关的效用函数,以此进行选取.仿真结果表明,在一定的开销范围内,应用该算法实现了网关负载均衡,延长了网络的使用寿命,缩小了平均分组时延,实验结果也表明该算法优于以跳数和网关负载为网关选择和切换标准的方案,并且不会带来太多的控制开销.     

最小方差自校正控制—具有恒定的闭环极点

提出一种具有恒定闭环极点的最小方差自校正控制器,该控制器将最小方差策略和极点配置策略结合起来,既保证了良好的伺服跟踪能力和抗干扰能力,又增强了控制器的鲁棒性。本文采用递推估计算法在线调整加权多项式来配置闭环极点,因而在不显著增加在线计算量的条件下有效地改善了控制器的性能。     

5G 卫星集成网络中控制器与网关可靠部署策略

基于SDN架构的5G-卫星集成网络将是提供全球覆盖和宽带通信最有潜力的方案之一.在该集成网络中,控制器和网关的有效部署是提高网络可靠性、降低时延的关键.虽然控制器和网关部署可以独立求解,但控制器与网关部署的紧耦合特性使得联合部署更有现实意义.分析并建模了5G-卫星集成网络中SDN控制器与卫星网关联合部署的问题,提出了一种基于最大化网络可靠性的控制器与网关联合部署策略,设计了基于模拟退火与粒子群的混合算法.仿真结果表明:与枚举算法、双重模拟退火算法(SASA)等现有算法相比,文中提出的算法具有更低的时间复杂性,并将进一步降低了平均控制时延,提高了网络健壮性.     

基于时延的软件定义卫星网络控制域规划策略

现有软件定义网络（SDN）多控制器划域研究大多基于拓扑相对固定的地面网络,难以适应拓扑动态变化的卫星网络,而现有卫星网络研究在处理时延问题时大多只考虑传播时延。针对这一问题,在建立模型时引入控制器处理时延、排队时延对划域的影响,提出了一种面向软件定义卫星网络（SDSN）的时延分析模型。借助该模型进行SDSN多控制域的划分。经过仿真验证,与现有的地面SDN多控制域规划算法及卫星网络控制域划分方法相比,该算法能够更好地适应卫星网络环境,有效降低网络时延,使控制器间负载均衡性能提升40%以上。同时迭代跳出机制使得算法运行速度快,能够适应卫星网络拓扑的快速变化。     

软件定义网络的控制器研究综述

软件定义网络中控制层和数据层分离的工作模式为提高网络利用率提供了广阔的空间,作为其核心的控制器技术得到了研究者广泛关注。本文通过分析软件定义网络的典型架构,探讨了控制器在该架构中的核心作用,综述了控制器在可用性、性能、可扩展性及可靠性等方面的研究进展,认为在未来研究中应着重关注SDN基础网络服务功能抽象、SDN控制器性能优化以及将涌现出的新的安全可靠性等方面的问题。