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面向虚拟光网络的频谱交易机制研究

面向虚拟光网络的频谱交易机制研究

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作者：丁世峰苏州大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实、高保真视频等新型互联网业务的快速增长,作为骨干网的弹性光网络（Elastic Optical Network,EON）将面临巨大的压力。为增强EON的业务流量承载能力,网络虚拟化技术已被引入到EON中,它通过将物理光网络分割成多个独立的虚... 详细信息

随着虚拟现实、高保真视频等新型互联网业务的快速增长,作为骨干网的弹性光网络（Elastic Optical Network,EON）将面临巨大的压力。为增强EON的业务流量承载能力,网络虚拟化技术已被引入到EON中,它通过将物理光网络分割成多个独立的虚拟光网络（Virtual Optical Network,VON）,从而有效提升EON的业务承载灵活性和频谱资源利用率。然而,多数VON分配的频谱资源在其服务周期内通常是固定不变的,而其实际承载的业务流量往往是动态变化的,所以经常会出现VON的频谱资源和实际业务流量间的不匹配。当VON的业务流量较低时,其部分分配的频谱资源会处于空闲状态,而当VON的业务流量较高时,其分配的频谱资源就会变得不足,从而影响对实际业务的承载质量。为了解决这种由于资源的固定分配和业务流量的动态性而造成的不匹配,本文为虚拟弹性光网络（Virtual Elastic Optical Network,VEON）提出了一种频谱交易机制,使VON用户形成一个合作社区,并允许社区中的VON用户根据实际的带宽需求相互交易频谱资源。具体地,拥有空闲频谱资源的VON用户可以将其空闲资源交易给其它频谱资源不足的VON用户。这样,前者的空闲频谱资源得以充分利用,而且后者可以有更多的频谱资源承载其业务流量。针对虚拟光网络间的频谱交易问题,本文构建了混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming,MILP）模型,并设计了高效的启发式算法。仿真结果表明,频谱交易机制能够有效提升整个社区VON承载的业务流量,同时改善光网络的频谱资源使用效率。虽然以上的频谱交易机制能够有效提升社区VON承载的业务流量,但只允许VON用户之间交易已有的频谱资源,而对于总的业务流量超过整个社区VON所能承载的情形,该机制无法通过单纯的频谱交易来克服整体频谱资源不足的问题。为此,本文在前面基本频谱交易机制的基础上,提出了通过向网络运营商购买额外的频谱资源的方式,解决以上频谱资源不足的问题。为了使VON用户承担最少的频谱资源购买成本,本文提出了一种额外频谱成本最小化的频谱交易机制,允许VON用户在无法通过频谱交易机制获得足够频谱资源的情况下,以最低的成本向网络运营商购买额外的频谱资源。针对这一问题,本文也构建了相应的MILP模型,并设计了高效的启发式算法。仿真结果表明,额外频谱成本最小化的频谱交易机制能够在保证VON业务承载质量的前提下,有效降低VON用户用于购买额外频谱的成本。

关键词：弹性光网络网络虚拟化虚拟光网络映射频谱交易成本最小化频谱交易

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