基于SDN的5G移动通信网络架构

移动互联业务的持续增长以及物联网等各类通信应用的广泛普及对移动通信系统的功能和性能提出了新的挑战.第5代(5G)移动通信系统基于对已有通信技术的融合及演进,引入新的无线传输及网络技术,将实现多种应用场景用户业务传输性能保障.软件定义网络(software defined networking,SDN)通过采用集中控制的新型网络架构,将传统数据转发设备的数据转发与逻辑控制功能进行分离,实现了数据层与控制层的解耦,从而可有效解决传统网络结构封闭僵化、数据传输转发性能高度受限、资源利用率低等问题,满足业务差异化需求、提升业务部署效率.近年来,5G网络架构采用SDN已成为业界及学术界共识,已有较多文献提出基于SDN的5G移动网络架构.在对5G应用场景、关键技术以及SDN技术进行概述的基础上,对基于SDN的5G网络架构相关研究进行详细阐述,并对未来研究方向进行了展望.     

基于SDN技术的大理学院校园网络设计研究

SDN的原理是将网络的控制平台和数据平台分离,由可编程控制器负责网络的数据转发策略。SDN的核心技术是OpenFlow。在SDN原理基础上,根据校园网的应用特点,设计了基于SDN技术的大理学院校园网的网络架构、拓扑、网络管理控制平台和虚拟化控制平台,分析了基于SDN的大理学院校园网的性能。     

软件定义网络SDN新型网络架构研究

系统研究了SDN网络体系结构,对SDN中的关键技术和设备进行了分析,构建了SDN实验环境,模拟了SDN通过控制流标实现数据转发的过程,介绍了SDN技术的优势和应用场景,并对SDN网络的发展进行了展望。SDN作为一种新型网络架构,能够将网络的转发功能和控制功能彻底分离,相比较传统的OSI七层架构,在数据转发和网络管理等方面具有明显优势,该技术为未来网络技术革新指明了方向,逐渐受到网络技术研究人员的认可。     

SDN中一种基于网络的分布式移动管理方案

传统的分布式移动管理方案虽然能解决集中式移动管理方案的不足,但在移动结点发生切换时,仍然需要建立隧道,从而增加了网络开销.为了解决这一问题,利用软件定义网络(SDN)中控制平面与转发平面相分离的特点,在SDN架构下提出一种新的基于网络的分布式移动管理方案(NNDMM),该方案能充分发挥SDN的优点,同时不会给控制器造成额外的压力.建模分析表明:相对于传统的分布式移动管理方案,无论在信令费用上,还是包递送费用上,NNDMM方案都有明显的优势.     

SDN：颠覆性的网络技术构架创新

相对于传统网络构架来说,软件定义网络(software-defined networking,SDN)是一种颠覆性的网络技术构架创新,这种网络架构打破了网络领域多年来的沉寂,逐渐成为各个专业领域的热门议题.从电信业(communicationtechnology,CT)和信息业(information technology,IT)的比较出发,对当今网络技术发展的瓶颈进行分析,描述了SDN 和网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)2种典型的标准网络架构,阐述了SDN作为网络重构技术的必要性,详细分析了其核心价值、面临的主要挑战以及应用场景,继而引申到产业链重构的机遇和挑战;阐述了对SDN战略层面的相关思考.     

面向OpenFlow的内容分发网络视频流传输策略

提出一种基于软件定义网络(SDN)的内容分发网络(CDN)体系架构,通过改进OpenFlow的控制器接口,借助可伸缩视频编码的基础层实现无损传输,加强层为增强视频提供尽力而为的传输.通过多种情景的模拟实验,该体系架构在网络拥塞的情况下,能有效提高峰值信噪比,提供良好的视频传输服务质量.     

控制与转发分离的工业无线网络资源调度技术

工业无线传感器网络(Industrial Wireless Sensor Networks,IWSNs)作为一种新兴网络,是将原有封闭的网络体系解耦为应用平面、控制平面和数据平面.本文研究控制与转发分离的资源调度技术,描述控制平面的控制功能、数据平面的转发过程及IWSNs特有的协议栈跨层调度思想.以时间为维度,区分控制通道和数据通道,实现时隙级的控制与转发分离.实验结果表明:采用控制与转发分离的资源调度模式可以有效提高通信质量.     

基于OpenFlow的光与无线融合接入网控制架构

为了有效提高光接入网网络资源利用率,满足不同用户差异化服务质量(quality of service,QoS)的业务需求,解决不同用户数据流量缺乏动态控制和智能调度的问题,提出一种基于OpenFlow的光与无线融合接入网控制架构。该架构通过部署OpenFlow代理,延伸了控制器的控制深度到光线路终端(optical line terminal,OLT)和光网络单元(optical network unit,ONU),设计了智能化控制权限的动态下放和回收机制,从而实现了功能的整体控制和资源的灵活调度。该控制架构能够以全局视角实时获取网络、用户及业务信息,根据网络状态以及网络资源的情况,动态灵活智能地制定和调整各个交换节点的数据处理规则,实现资源优化配置,可以有效提高网络资源利用率和满足不同用户差异化的业务需求。     

一种基于SDN技术的星载交换系统组网架构

为了解决目前星载交换系统中路由交换技术的协议开销大、信令复杂、服务质量(QoS)保障能力弱等问题,提出一种基于软件定义网络(SDN)技术的星载交换系统组网架构,对卫星通信SDN控制器和星载SDN交换机的系统结构和功能模块进行了初步设计,实现了星载交换系统控制平面与转发平面的分离,为进一步开展相关研究打下了基础。通过实验仿真,分析比较了SDN星载交换系统和传统星载交换系统的系统负荷和路由收敛时间。结果表明,SDN星载交换系统在降低星载计算能力需求和有效提高拓扑结构稳定性上具有明显优势,可以有效减少传统星载交换系统的有效负荷,优化卫星信道资源利用率,提高卫星通信网络的QoS保障能力。     

软件定义网络中的快速移动性管理

软件定义网络(SDN)是未来互联网研究领域中的重要课题。该文首先测量和分析SDN中现有的移动性管理方案所面临的问题,包括用户移动过程中数据包时延大和网络控制开销大等;并以减少时延和降低控制开销为目标,设计一种快速移动性管理方案,该方案采用隧道和流表转发相结合的方式来实现移动性管理,减少数据平面与控制平面的交互。模拟实验表明:与SDN中现有的移动性管理方案相比,快速移动性管理方案使得终端移动过程中的数据包往返时延减少了10倍左右,SDN为移动用户而产生的控制开销降低了一半以上。     

基于软件定义网络的 WLAN 架构及负载均衡切换

软件定义网络将控制平面与数据转发平面进行分离,并提供开放的编程接口,实现网络的可编程化控制,极大地提高了网络管理的灵活性。在传统无线局域网中,终端通常依据信号强度选择接入点,这一机制往往会造成网络资源利用率低及接入点负载不均衡的问题。提出基于软件定义网络技术的无线局域网架构及一种负载均衡切换策略,利用控制器的全局视角与集中管控能力实现对接入点的实时监测,分析其状态信息并计算权值,由控制器根据负载情况向接入点下发流表,完成对网络的管理。硬件和计算机仿真平台实验表明,与传统的无线局域网架构相比,该方案有效提高了网络的资源利用率,平衡了接入点的负载,降低了数据在终端切换过程中的传输时延,提高了网络的性能。     

基于SDN具有缓存感知的NDN节点拥塞控制策略

命名数据网(nameddatanetworking,NDN)作为一种新型的互联网架构,旨在应对日益增长的数据流量．然而,随着用户需求进一步增长,拥塞控制对于多路径传输的命名数据网仍然是一个具有挑战性的问题,亟需一种能够快速地检测网络拥塞和有效地管理网络资源的拥塞控制机制．针对这一问题,提出了一种基于软件定义网络技术的、具有缓存感知功能的命名数据网节点拥塞控制策略,称BCMCC．首先,介绍了BCMCC的新型网络架构．利用软件定义网络控制平面与数据平面解耦合技术,该架构将拥塞控制功能集中于SDN控制器中,以实现集中式节点拥塞控制、降低节点运行负荷的目的．其次,基于新型网络架构,研究了BCMCC的缓存感知算法和多路径选择拥塞控制算法．其中,缓存感知算法实现了网络缓存内容的感知以及缓存内容全局流行度的计算,能够利用命名数据网的节点缓存特性,降低缓存内容对拥塞控制的影响;多路径选择拥塞控制算法协同节点更新转发端口信息以实现流量迁移、智能化管理多路径容量,达到提高网络资源利用率、有效避免和缓解网络拥塞的目的．最后,在ndnSIM仿真平台进行BCMCC的性能测试．实验结果表明,BCMCC在丢包量、网...     

软件定义网络架构下的动态自适应负载均衡策略研究

软件定义网络控制与转发分离的架构特性使得网络行为更加易于掌控,提高了网络策略实施的效率.为了解决传统网络中只计算单一最短路径,忽略链路实时状态从而造成负载过大时链路拥塞的缺点,提出了一个基于链路实时状态的负载均衡策略.该策略主要思想是利用软件定义网络架构中的控制器对全网的集中控制能力对链路信息进行实时监控,分析链路信息并得出链路的负载占用情况,然后将结果反馈给控制器,最后由控制器计算出负载最轻的路径并下发流表给相应的交换机.建立了计算机仿真建模和硬件实验平台,验证了该策略可以有效提高链路利用率和用户服务质量.     

面向服务定制的未来网络架构

互联网业务的蓬勃发展带动网络技术进步,但是,近几年出现的新业务,例如4K/8K高清视频、增强现实、自动驾驶等技术都对网络提出了新的需求,面对这些新需求,目前的网络架构暴露出诸多问题.因此,提出一种面向服务定制(service-customized networking,SCN)的未来网络架构.SCN基于SDN/NFV(software defined network/network functions virtualization)技术实现网络切片,为业务提供差异化的端到端服务质量保障.SCN通过在网络中差异化部署缓存资源,解决网络中冗余传输的问题.同时,SCN在其架构设计中加入了网络信息感知平面,通过采集底层网络状态并对收集的信息进行大数据处理分析,为更加合理的网络切片以及差异化缓存部署提供依据.     

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.     

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明：通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。     

面向机会网络的自适应冗余副本删除机制

机会网络中的节点采用泛洪机制转发确认消息以删除冗余副本,此种方式开销较大.提出一种自适应分发确认消息的机制,综合考虑确认消息跳数、区域消息密度及确认消息历史转发情况3个参数,节点以分布式的方式控制确认消息的分发,以更加有针对性地删除网络中的冗余副本.仿真结果表明,该机制能够有效地转发确认消息,在提高路由性能的同时降低资源的消耗.     

命名数据网络中VIP转发方案的性能优化

命名数据网络(named data networking,NDN)是信息中心网络(information centric network,ICN)的一个典型实例,是未来网络一种可能的架构.为优化NDN的转发性能,要求转发平面能根据不同的网络环境自适应地调整转发策略、选出最优的转发接口.“虚拟兴趣分组”(virtual interest packet,VIP)架构是一种基于NDN的联合动态转发与缓存的网络架构,通过VIP架构对转发方案进行了性能优化.VIP架构的转发方案使用了背压算法,该算法在网络处于轻负载状态时时延较大,为此引入偏差函数进行优化.为检测优化效果,对原始VIP架构和优化后的VIP架构的转发性能进行了仿真实验对比.实验结果显示,优化后的转发方案相比原方案在转发时延上有一定降低.且由于偏差函数的引入不会增加原转发方案的时间复杂度,因此提出的方法可以优化VIP转发方案的性能.     

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。     

基于CDN技术实现数字图书馆内容信息的快速发布

给出一种基于内容分发网络(CDN)技术实现数字图书馆内容信息的快速发布策略,通过实现读者对数字图书馆内容分发网的就近访问及网络请求的重定向,以一种极为高效的方式为图书馆读者的请求提供快速的响应服务.