SDN场景下的网络切片设计与管理研究

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1、硕士学位论文SDN场景下的网络切片设计与管理研究作者姓名田龙伟学科专业通信与信息系统指导教师史景伦教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月10日ResearchonNetworkSliceDesignandManagementinSDNScenarioADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TianLongweiSupervisor：Prof.ShiJinglunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP39

2、3.2学校代号：10561学号：201520108928华南理工大学硕士学位论文SDN场景下的网络切片设计与管理研究作者姓名：田龙伟指导教师姓名、职称：史景伦教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：软件定义网络技术研究论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：摘要随着互联网业务类型的不断丰富，网络应用所需的服务可靠性类别与日增多。综合考虑各项业务流的特性，保证不同QoS的网络流按合约可靠传输是学术界的关注热点之一。网络切片（N

3、etworkSlicing）为QoS保障提供了新的思路，将网络资源按可承载特性划分为不同子网，各子网有独立的逻辑拓扑视图，由此不同的业务可以使用合适的切片进行传输，改善QoS性能保障。软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN）通过解耦控制平面和转发平面，集中编程管控全网拓扑与转发资源，是实现网络切片的有效技术手段。研究SDN场景下的网络切片设计与管理机制具有重要的实际意义。本文的主要研究内容如下：（1）提出了自适应于网络状态与用户需求的切片规划与调整方法。一方面，为了让网络资源最佳匹配用户的QoS需求，提出了自适应于网络

4、状态与用户需求的切片规划方法。通过聚类得到用户流量需求的不同类别划分，针对每类流量求解切片规划模型，结合连通性检查得到切片部署方案。另一方面，为了避免流量需求变化带来的切片资源闲置或者过载，提高各切片合约率，提出了感知切片QoS变化的切片资源调整算法。通过删除违约率较大以及利用率较低的切片，释放网络资源，创建新切片，在流量特征动态变化时保障了服务质量。实验结果表明，网络切片可有效提高用户的合约率；切片资源调整策略抑制了合约率的衰减，将合约率维持在较高水平。（2）提出了一种热点方向优先的切片内流量重路由方法。为了提高切片内各链路负载均衡度，将工作聚

5、焦于待调整路由流量的选取。考虑到不同OD对流量的路径耦合性，在负载过高区域中，考察不同方向上的OD流负载分布，优先重路由高负载方向上的网络流，以此提高重路由的有效性。实验结果表明，在流量具有方向性分布时，该算法可更好地提高负载均衡度。（3）设计了SDN场景下保障多业务QoS的网络切片实验平台。为了响应用户实时的QoS流量需求，设计了平台的网络结构、用户QoS请求提交与响应方式、网络性能测量与切片管理流程等组件或功能，为前述网络切片设计与管理算法研究提供了保障。关键字：网络切片；软件定义网；服务质量；负载均衡；重路由IAbstractWiththe

6、continuousenrichmentofInternetservicetypes,thetypeofservicereliabilityrequiredfornetworkapplicationshasincreased.It'soneofthehottopicsintheacademiccommunitytoensurethereliablecontracttransmissionofnetworkflowswithdifferentQoS,undertheconsiderationofthecharacteristicsofeachser

7、vice.NetworkslicingprovidesnewideasforQoSguarantee.Networkresourcesaredividedintodifferentsubnetsaccordingtothebearablecharacteristics.Eachsubnethasanindependentlogicaltopologyview.DifferentservicesaretransmittedusingproperslicingtoimproveQoSperformanceguarantee.SoftwareDefin

8、edNetwork(SDN)isaneffectivetechnicalmeansforimplementingnetworksegme