软件定义网络多源多汇点路径优化问题研究

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随着网络技术的发展,网络中应用的数量不断增加,网络流量也就随之增加。但网络的承载能力是有限的,当网络中的流量不断增加时,就会导致网络拥塞,使得网络延迟增加,数据包丢失,并增加网络传输成本。这种情况多发生在多源多汇网络中,这种网络有多个源点和汇点,例如IPTV和路网系统。不同源点的流量在同一网络中共享资源并相互影响,当发生路径选择问题时,就会导致吞吐量下降,延迟增加,甚至造成拥塞。现有的算法主要关注对网络流量和协议的处理,通过控制流量发送窗口或是调整优先级来调节网络流量,不利于充分利用网络性能,并且还会降低发送速率,会在一定程度上减少吞吐量。如何在保证源点流量传输速率不变的情况下,缓解拥塞并提高网络性能,对提升网络服务质量有着重要的意义。在SDN中,网络流量的传输通过控制层统一管理,集中调度,能够获取网络中的各种信息,就可以根据网络拓扑结构对网络流量进行调度,选择新的传输路径。因此,本文开发了多源多汇网络流量调度算法,在多源多汇网络中,根据网络状况,检测存在的网络拥塞,并对流量的传输路径进行调度,缓解网络拥塞。对网络状况进行改善的目的是要提高网络的服务质量(Quality of Service,QoS),而与服务质量相关的指标有网络延迟,吞吐量等,从网络延迟出发,我们考虑流量在网络中的传输方式。根据其网络流量模型,将网络节点处的流量处理过程转化为排队过程,来获取节点处流量的延迟等信息,从而检测网络中的拥塞。在此基础上,本文开发了 PRPSM算法和针对网络拥塞的流量调度算法。PRPSM算法从最大延迟出发,选取影响网络延迟的关键节点,不但缓解了网络拥塞,还通过调度减少了网络的最大延迟,提高了网络性能。而针对网络拥塞的算法则是对网络拥塞的产生原因进行分析,实现了对网络拥塞的缓解和网络性能的提升,为了解决网络性能的瓶颈问题,提出了网络扩容方法。为了验证算法的可行性,对测试网络进行建模,设计多个测试用例,改变网络流量,来对算法进行测试,之后还通过模拟网络中流量的传输过程来验证算法。验证结果表明算法能够缓解网络拥塞并减少网络延迟,并且相比其他算法具有一定的优势。
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