基于软件定义的光接入网P2P重定向策略研究

作     者：韩尚雅 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于金霞;秦攀科

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光接入网 无源光网络 P2P业务流量 软件定义网络 重定向 

摘      要：P2P(Peer to Peer,P2P)业务流量激增正在大量蚕食网络带宽,破坏了多业务共存时服务质量保障(Quality of Service,Qo S)的均衡性。光接入网作为连接用户与核心网的桥梁,面对P2P多业务流量的快速增长和占用尽可能多的带宽特性,为其提供了更高速、更大容量、更经济、更广覆盖的方式来增加现有系统的网络带宽。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)作为最具前途的集中控制架构技术引入光接入网领域,为有效承载P2P多业务具有重要的现实意义和实用价值。但在实际应用中,仍面临以下挑战:第一,在众多的点对点文件共享机制中,大多情况下,文件位置是随机的,会发生不必要的跨Internet服务提供商数据传输,增加了带宽负载在核心网络的负担;第二,差异化的P2P业务对网络带宽有差异化的需求。P2P视频质量的发展要求网络能够以时间敏感的方式传输大量数据。这种P2P视频流业务的高质量需求,给底层网络和分发基础设施带来了额外的负担;第三,传统的光接入网是控制结构,向第三方开放网络控制管理的能力较弱,难以满足P2P业务对网络开放性的需求。本课题针对光接入网中P2P业务流量压力问题,基于软件定义网络,开展基于光接入网的P2P业务有效承载策略的研究。本文主要研究工作如下:(1)针对P2P业务具有强大的网络资源侵略性,尤其是文件下载和共享流量被视为全球带宽最大消耗的业务之一,提出了基于优化MPCP协议的P2P业务增强型重定向策略(Enhanced Redirection Strategy for peer to peer services based on optimized MPCP protocol,ERS-MPCP)。该策略ERS-MPCP优化MPCP协议,根据新定义逻辑链路标识直接识别P2P本地业务,从而实现减少端到端时间延迟的目的;基于EPON系统的逻辑拓扑架构扩展无源光网络相关功能,设计OLT和ONU的逻辑链路过滤原则来实现整个系统的整体性能;通过Peer替换列表算法规则进行并对P2P文件流数据包传输控制,进行本地化处理,ISP可以有效优化P2P流量,使得P2P业务的流量重定向更高效,从而缓解带宽负载在核心网络的压力。(2)针对P2P视频业务的高带宽需求对接入网带宽资源分配提出新的挑战,以及传统接入网控制结构难以满足对开放网络集中控制管理的需求,提出了基于软件定义无源光网络中的P2P视频流本地感知架构P2P SD-PON。该架构将上层控制功能和物理设备解耦,有效适应逐渐分散、动态、突发的网络需求而导致的网络带宽消耗问题,采用一种本地感知的动态带宽分配算法(Locality-Aware Dynamic Bandwidth Allocation,LADBA),进行更全面的动态和灵活控制,实现不同业务的最优化带宽分配。该架构实现了同一PON网络内的对等流请求进行重定向,对内部流量进行本地化,在吞吐量、P2P时延以及点到到链路利用率等带宽消耗方面有较好的网络性能,进而减少带宽需求,缓解核心网络中由于P2P业务带来的巨大流量。图32幅,表3个,参考文献95篇。