软件定义网络中的拥塞控制机制研究

发布时间：2017-11-01 16:01

  本文关键词：软件定义网络中的拥塞控制机制研究

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【摘要】：传统拥塞控制采用分布式的工作方式,缺乏全局网络信息,其性能受到一定限制。软件定义网络(Software Defined Network, SDN)通过将控制与转发相分离,为网络管理者提供了全局视图以及集中管控网络的能力。因此,有希望借助于SDN而使传统拥塞控制摆脱其所受的固有限制,进而实现适应性更强、更为优化的拥塞控制机制。SDN旨在对转发层面进行抽象和管控。相比于端到端控制,同样工作于转发层面的主动队列管理(Active Queue Management, AQM)对于SDN有更好的适配性,更适合借助于SDN而进行全局优化的拥塞控制。因此,本文提出了一种SDN场景下的动态AQM调整框架OpenAQM。该框架使用全局网络信息对AQM算法进行优化,包括对AQM算法进行自适应参数调整以及算法性能择优。 参数稳定性调节需要有一定的调节依据。本文通过使用经典控制论方法对系统进行建模,依据奈奎斯特准则分析系统的稳定性条件,以该稳定性条件作为调节依据。本文给出了求解AQM算法稳定性条件的一般性步骤,并以RED算法为实例进行具体分析,最后在NS2平台上进行了RED算法参数调节的仿真实验,验证了上述稳定性条件的有效性。 性能择优需要对AQM算法性能进行预估。本文使用TCP/AQM对偶模型来求解系统的稳态性能,以此作为AQM算法性能的预估。本文给出了求解系统稳态性能的一般性方法,并以单瓶颈拓扑为实例求解其稳态性能的具体表达形式,并预估了REM、PI、RED三种算法在单瓶颈链路下的性能表现,最后进行了NS2仿真实验对上述预估进行验证,并依据各算法性能优势进行动态切换以适应网络变化,验证了上述性能择优方法对于在提高网络性能方面的有效性。 本文的创新之处在于提出了一个基于SDN的动态AQM调整框架OpenAQM。相比较于其他基于SDN的拥塞控制方法,本文选取通过控制AQM来优化全局拥塞管理,充分利用了AQM与SDN的适配性,降低了系统部署的难度的同时,也为网络管理者提供灵活控制队列以缓解拥塞的能力；另外一方面,本文通过使用控制论和最优化理论,分析并给出了基于本框架进行AQM优化的具体方法。本文通过NS2仿真,以RED、PI、REM算法为分析实例,验证了该框架的可行性以及优化拥塞控制的有效性。
【关键词】：软件定义网络 拥塞控制 主动队列管理
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-14
• 1.2 研究内容14-15
• 1.3 论文结构15-18
• 第二章 SDN下的AQM动态调整调整框架OpenAQM18-26
• 2.1 SDN场景下的传输控制机制18-21
• 2.1.1 OpenTCP18-19
• 2.1.2 Software Defined Transport19
• 2.1.3 Openflow控制下的AQM合作方案19-21
• 2.2 SDN下的AQM动态调整框架OpenAQM21-23
• 2.3 OpenAQM的全局队列管理策略的制定23-25
• 2.3.1 AQM算法参数调整23-24
• 2.3.2 AQM算法性能择优24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 OpenAQM架构的AQM参数调节26-38
• 3.1 OpenAQM参数调节的具体流程26-27
• 3.2 经典控制论模型下的AQM参数稳定性调整27-30
• 3.2.1 TCP/AQM经典控制论系统模型27-30
• 3.2.2 AQM算法的稳定性判断30
• 3.3 RED算法稳定性条件分析30-31
• 3.4 RED算法参数调节的仿真验证31-37
• 3.4.1 负载对于RED稳定性的影响32-36
• 3.4.2 动态调节Pmax优化RED性能36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 OpenAQM架构的AQM性能择优38-50
• 4.1 OpenAQM性能择优的具体流程38-39
• 4.2 TCP/AQM优化模型下的AQM稳态性能预估39-41
• 4.2.1 TCP/AQM的原始-对偶优化模型39-40
• 4.2.2 AQM算法的稳态预估40-41
• 4.3 单瓶颈链路下的算法稳态性能预估41-42
• 4.4 单瓶颈链路下RED、REM、PI性能择优仿真验证42-48
• 4.4.1 算法性能预估42-45
• 4.4.2 性能预估仿真验证45-47
• 4.4.3 性能择优仿真验证47-48
• 4.5 本章小结48-50
• 第五章 结束语50-52
• 5.1 全文总结50-51
• 5.2 不足和进一步工作51-52
• 参考文献52-56
• ~.略语56-58
• 致谢58-60
• 攻读学位期间发表的学术论文目录60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 闫友彪,陈元琰,罗晓曙,陶小梅;Internet拥塞控制研究的最新进展分析与展望[J];计算机应用研究;2005年02期

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本文编号：1127491