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基于博弈论的服务覆盖网络资源定价方法

中国科学技术大学学报 2010年第4期40卷 431-438页

作者：郑明春杨寿保刘希玉中国科学技术大学计算机科学与技术学院安徽合肥230027 山东师范大学管理与经济学院山东济南250014

服务覆盖网络Service Overlay Networks(SON)是一种建立在基础网络之上的虚拟网络,它购买基础网络的资源,并向用户提供跨域的QoS敏感的增值服务而获取效益,因此,网络资源定价是SON健康运作的关键问题.基于博弈论方法研究了SON在弹性需... 详细信息

服务覆盖网络Service Overlay Networks(SON)是一种建立在基础网络之上的虚拟网络,它购买基础网络的资源,并向用户提供跨域的QoS敏感的增值服务而获取效益,因此,网络资源定价是SON健康运作的关键问题.基于博弈论方法研究了SON在弹性需求下的网络资源定价问题.描述了一种SON结构,然后建立了双层规划模型描述SON资源定价问题,模型考虑了拥塞和QoS对目标的影响.上层模型以SON收益与成本之差最大化为目标,下层是Wardrop用户均衡模型.设计了在没有精确的拥塞度量函数、需求函数的情况下,采用Trial-and-error方法和差分灵敏度分析方法结合的启发式求解算法,算例分析验证了模型的收敛性和合理性.

关键词：服务覆盖网络博弈论 QoS 资源定价 Wardrop用户平衡

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服务覆盖网络的路由算法研究

服务覆盖网络的路由算法研究

作者：徐林磊山东师范大学

学位级别：硕士

目前,互联网已经成为一个由大量网络自治域连接起来的异构的、巨型的复杂系统,随着高速网络,通信技术和流媒体技术的发展,出现了大量的各种新型应用,使传统的尽最大努力传递型的互联网服务体系设计遇到了严峻的挑战。随着网络规模越来越... 详细信息

目前,互联网已经成为一个由大量网络自治域连接起来的异构的、巨型的复杂系统,随着高速网络,通信技术和流媒体技术的发展,出现了大量的各种新型应用,使传统的尽最大努力传递型的互联网服务体系设计遇到了严峻的挑战。随着网络规模越来越大,通信数据流穿越的异构自治域也越来越多,单纯依靠ISP之间的协作已经无法控制跨域的服务质量。为此,IETF开发了一系列提高Internet服务质量的RFC标准,但是,迄今为止,这些成果都没有大规模地实际应用于互联网,因此,在目前的Internet中尚没有有效的端到端的QoS保证。我们需要一种机制打破现在的域间互相独立、互相制约的局面,为此,学者们提出了一种实现端到端QoS服务的技术:服务覆盖网络(SON)。SON是由被称为服务网关(SG)的SON节点及虚拟链路构成。这些服务网关是由SON经营商统一部署的独立于底层AS的网络节点,这些节点具有数据转发和其他控制功能,它们之间通过虚拟链路建立起逻辑连接,虚拟链路是由底层IP网络提供的具有QoS保证的物理链路组成。由于SON节点与底层网络相分离,由SON经营商统一管理,屏蔽了底层网络的技术细节,也就解决了长期困扰我们的难以跨越异构网络向网络用户提供QoS的问题,同时也降低了管理和控制SON服务的复杂性,尤其是控制QoS的复杂性。SON路由是解决SON的关键问题,国内外学者对此提出了多种路由算法。本文首先介绍了服务覆盖网络相关的概念并对服务覆盖网络的路由研究现状进行了综述,对比分析了各种覆盖路由算法,然后综合分析Wardrop原理及其在通信网络中的应用,并在此基础上提出了两种SON中的Wardrop路由算法。本文提出的路由算法一方面满足了网络用户QoS的需求,提高了网络的服务质量;另一方面均衡网络负载提高了网络资源的利用率。因此提出的路由算法具有较高的理论价值和十分重要的现实意义。本文综合考虑了网络延时和带宽等多种影响网络性能的因素,通过对Wardrop原理UE模型的研究,从网络用户的角度出发,提出了基于UE模型的服务覆盖网络路由算法(UERSON)以达到提高网络服务质量的目的。在NS2的仿真环境中通过导入真实网络数据流验证了算法的可行性,对仿真实验结果的分析表明该算法的性能在一定程度上要优于已有的路由算法。但UERSON路由算法是一种自私路由算法而且该算法没有综合考虑SON经营商的收益,可能会影响SON经营商继续为网络用户提供优质的接入SON的服务。因此本文又在Wardrop原理SO模型的基础上提出了一种多下一跳路由算法(MNHRSON),该算法综合考虑SON经营商的利益和网络用户的服务需求,从网络全局作出路由选择。该算法的提出一方面保证了用户的QoS需求提高了网络的服务质量,另一方面最大化SON经营商的收益。在NS2的仿真环境中通过导入真实网络数据流验证了算法的可行性,对仿真实验结果的分析表明该算法的性能在一定程度上优于UERSON算法。

关键词：服务覆盖网络路由算法 Wardrop原理服务质量

服务覆盖网络下基于Wardrop均衡的流量工程

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服务覆盖网络下基于Wardrop均衡的流量工程

作者：耿庆民山东师范大学

学位级别：硕士

随着Internet的发展，人们对网络服务质量要求越来越高。而传统IP网络的体系结构不支持网络资源利用的调节能力，虽然IETF在网络服务QoS方面作出了一系列的努力，比如IntServ、DiffServ等，但是结果仍不尽人意。在这种情况下，流量工程... 详细信息

随着Internet的发展，人们对网络服务质量要求越来越高。而传统IP网络的体系结构不支持网络资源利用的调节能力，虽然IETF在网络服务QoS方面作出了一系列的努力，比如IntServ、DiffServ等，但是结果仍不尽人意。在这种情况下，流量工程的引入有着重要的意义。所谓流量工程（Traffic Engineering）是一种将数据流映射到实际物理链路上，且可以优化网络资源以实现特定应用服务性能要求的、具有宏观调节和微观控制能力的网络工程技术。利用流量工程技术可以在面向网络和面向应用两方面进行最优平衡点的控制，即在提高网络资源利用率的同时，改进特定应用服务或特定用户的QoS需求。流量工程的主要功能是负载平衡和网络恢复。服务覆盖网络（Service overlay network）是一种建立在现有的基础设施网络之上的、由第三方经营的Overlay网络，主要目的是为向终端用户提供QoS保证和提高QoS敏感应用（比如VoIP，实时视频等）的支持。在过去几年里，服务覆盖网络获得了极大的关注，针对SON的研究比如网络拓扑设计、路由性能、可信赖性模型、路由层互联等也得到了快速发展。QoS路由问题一直是研究的重点，博弈论的引入为Overlay网络提供了新的方向。Wardrop理论最初是运用在交通路网研究中，并产生了深远的影响，在公路规划、交通流量分配等领域有重要应用。近年来，通信网络研究开始关注这一领域，希望Wardrop理论能开拓出一个新的方向。事实证明，Wardrop模型对通信网络有着良好的适应性，并在基础网络中有着重要的创新研究。本文首先综述了服务覆盖网络产生的背景及其研究现状，分析了覆盖网络研究遇到的问题和难点;然后介绍了服务覆盖网络中的QoS路由机制和Wardrop均衡理论，重点分析了Wardrop均衡理论在通信网络中的应用，给出了UE（User Equilibrium）和SO（SystemOptimization）模型。进一步结合流量工程下路由博弈的概念，给出了多用户多路径条件下的Wardrop模型。在路由博弈模型研究基础上，提出了一种SON下的基于Wardrop均衡理论的路由算法。该算法在保证用户QoS需求，满足用户服务质量前提下，兼顾系统负载均衡，提高了网络资源利用率，具有较高的理论和实用价值。本文通过对拥塞博弈和瓶颈博弈两种模型的Wardrop均衡条件和最优社会成本函数SC（opt）的对比分析，从链路阻抗函数入手，分析了多用户多路径情形下的路由博弈模型，并且给出了Wardrop均衡下的调和率，从而证明论文给出的阻抗函数满足系统性能的要求。文章通过对IP网络环境中路由策略的分析结合CNLS无参阻抗函数模型，提出了一种自适应权值转换路由算法，即MMARA路由算法。该算法一方面保证了用户QoS需求，一方面满足系统流量均衡的要求，最大化SON服务提供商利益，总体上提高了网络服务质量。论文在基于NS2的网络模拟环境中论证了MMARA路由算法的可靠性，实验数据表明，在网络负载能力上MMARA路由算法性能有较大的改进，并且满足了系统均衡的要求。

关键词： QoS 服务覆盖网络 Wardrop均衡流量工程

基于Wardrop均衡的服务覆盖网络资源分配问题研究

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基于Wardrop均衡的服务覆盖网络资源分配问题研究

作者：黄效文山东师范大学

学位级别：硕士

服务覆盖网络SON(Service Overlay Network)是目前最有前途的架构之一,它能够提供因特网中端到端的QoS确保,而不需要对底层基础网络做很大的改变。SON是建立在传统的IP网络之上的应用层网络,它是由第三方的ISP(Internet Service Provid... 详细信息

服务覆盖网络SON(Service Overlay Network)是目前最有前途的架构之一,它能够提供因特网中端到端的QoS确保,而不需要对底层基础网络做很大的改变。SON是建立在传统的IP网络之上的应用层网络,它是由第三方的ISP(Internet Service Provider)域统一管理,它们拥有一系列位于底层ISP域的覆盖节点集,这些覆盖节点由覆盖虚拟链路连接起来,并且完成服务明确的数据转发和控制功能。SON通过与底层ISP和用户之间建立一层经济关系而获得效益,SON和ISP使用双边的服务等级协定来建立特定的覆盖节点,通过向下层的ISP购买一定数量的带宽,然后向SON用户提供端到端的QoS保证的增值服务而获取经济利益。与现有网络相比,服务覆盖网络具有很多的优点。除了提供端到端的QoS敏感服务之外,它可以降低底层网络的服务请求,使得网络服务便于管理和控制,特别是QoS的管理和控制。覆盖节点可根据需求自适应的选择合适的虚拟链路进行传输服务。通过服务覆盖网络,不需要大规模改变现有底层网络的软、硬件就可以实现服务可靠、容错性更好的网络服务。利用服务知晓性,服务覆盖网络能够部署明确的服务提供,可以优化资源管理和QoS需求来最优化它的各项服务操作。因此SON不仅简化了网络的QoS管理,利于扩展现有的网络拓扑,而且使得一些新的服务能够更灵活的创建和部署。基于Wardrop均衡的方法研究了服务覆盖网络的带宽分配问题,这也是本文的研究重点。本文的覆盖网络平台使用服务覆盖网络SON。通过提出了一个服务覆盖网络SON的体系结构,主要研究了SON网络中满足QoS需求的带宽分配问题,提出了一个服务覆盖网络带宽管理策略模型,分为两个主要部分:一是把交通网络中广泛应用的Wardrop用户平衡模型应用到通信网络中,得到SON各虚拟链路的流量分布;二是利用得到的流量与用户的QoS需求,以及虚拟链路的可用带宽之间的推导算法,从而在用户给出一个QoS需求的前提下,我们利用此推导算法就可得到SON需要从下层的ISP至少购买多少带宽。SON网络中的带宽分配主要分为固定需求的带宽分配和动态需求的带宽分配,在固定需求的带宽分配中,我们通过利用均匀分布来描述SON虚拟链路的可用带宽变化情况,提出了一个满足用户QoS需求的带宽管理框架,利用仿真工具TransCAD分别模拟了无背景流的带宽分配和有背景流的带宽分配问题,仿真结果给出了满足QoS需求的最小带宽提供。在动态需求的带宽分配中,SON网络的动态带宽调整周期为一个调整时窗,在每一个调整时窗结束时我们都会预测下一个调整时窗的通信量需求,进行动态需求下的带宽调整和分配。我们提出了高斯分布、周期性测量和流量预测的带宽分配方案,在这里提出了方案1和方案2两种带宽分配方案,利用二分查找算法进行带宽的预测和分配。最后利用仿真工具NS-2分别对这两种方案进行了模拟,实现了动态带宽的分配。

关键词：服务覆盖网络 QoS 资源分配 Wardrop均衡

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基于博弈论的服务覆盖网络资源提供问题研究

基于博弈论的服务覆盖网络资源提供问题研究

作者：刘露山东师范大学

学位级别：硕士

在现实生活中,随着网络流量增长越来越快,各种各样应用对网络资源的需求也越来越多,造成了网络资源相对匮乏,也形成了现有的网络的特点:应用相对商业化、服务相对多样化、资源相对缺乏化、资源相对分布化。传统资源分配已经不适合网络... 详细信息

在现实生活中,随着网络流量增长越来越快,各种各样应用对网络资源的需求也越来越多,造成了网络资源相对匮乏,也形成了现有的网络的特点:应用相对商业化、服务相对多样化、资源相对缺乏化、资源相对分布化。传统资源分配已经不适合网络的发展,没有考虑到用户满意度、系统效率、服务质量等。如何合理分配有限的网络资源为不同服务质量需求的应用提供服务,提高用户对网络服务的满意程度,提高资源使用效率,是亟待解决的问题。而人们通常单纯用技术手段来研究网络资源分配,收益不大,这也是不现实的。所以我们用经济学原理(均衡理论、定价的理论、博弈理论)来研究解决上述问题,从而提出了基于博弈论的服务覆盖网络资源分配模型,本文的主要工作和创新如下:(1)首先,对现有的网络资源分配的研究进行分析。给出了一种适合本文的SON架构,经过SON与传统网络相比较,给出了SON的特点。确定了论文研究的目标和内容。(2)介绍了网络资源分配中的引入经济学中价格因素的合理性及定价策略,接着介绍了博弈论相关知识和博弈论在资源分配中的应用,然后,讨论了资源分配中的基于博弈论几种经济模型,这些经济模型为以后资源分配研究奠定了理论基础。(3)在服务覆盖网络中提出了基于博弈论的静态带宽提供模型在该方案中运用了Wardrop用户平衡模型研究了网络带宽分配问题,建立了双层规划模型,模型中考虑了各种因素如服务QoS,带宽成本,以及流量需求。上层规划是以SON利益最大化为目标而建立的,下层规划是SON在弹性需求下的Wardrop用户均衡模型。最后,用下降方向法和差分灵敏度分析法结合的启发式方法求解模型,算例分析验证了模型的合理性。(4)在静态带宽提供模型基础上,提出了动态带宽提供模型,分析了在什么情况下预留多少静态带宽。文章最后,对已做的工作进行了系统总结,分析和展望了仍需进一步研究的内容。

关键词：网络资源分配博弈论服务覆盖网络 Wardrop用户平衡

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基于均衡理论的服务覆盖网络路由算法研究

济宁学院学报 2014年第3期35卷 79-82页

作者：高源济宁学院初等教育学院山东曲阜273155

基于Wardrop均衡理论提出了一种跨域的自适应的多下一跳路由算法,仿真实验表明该算法在满足用户QoS需求的同时,能在SON经营者和ISP提供商双方利益博弈的过程中找到均衡点,既均衡网络负载提高网络利用率,又使SON经营者的收益最大化.

关键词：服务覆盖网络 Wardrop均衡路由算法

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一种基于服务覆盖网络的业务运行平台

计算机系统应用 2010年第11期19卷 1-4,14页

作者：叶俊鹏王雷中国科学技术大学自动化系

针对分布式业务的动态性和可扩展性需求,设计并实现了业务运行平台BEPSON(Business Execution Platform Based On Service Overlay Network)。该平台基于服务覆盖网络,采用分层架构,提出并实现了具有QoS保证的动态服务发现算法以及分布... 详细信息

针对分布式业务的动态性和可扩展性需求,设计并实现了业务运行平台BEPSON(Business Execution Platform Based On Service Overlay Network)。该平台基于服务覆盖网络,采用分层架构,提出并实现了具有QoS保证的动态服务发现算法以及分布式的执行策略。最后,通过实例验证了平台的有效性和灵活性。

关键词：服务覆盖网络动态服务发现 Web服务 QoS

基于服务覆盖网络的服务组合路由问题研究综述

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基于服务覆盖网络的服务组合路由问题研究综述

第十二届全国青年通信学术会议

作者：张艳梅曹怀虎韩文英中央财经大学信息学院中央财经大学信息学院中央财经大学信息学院

服务组合将是实现以人为本的服务定制的有效解决方案,基于 QoS 保证的服务组合路由选择问题已经被证明是完全 NP 问题,服务组合路由关键技术的解决将会加快服务组合从理论研究迈向实际应用的步伐。本文从服务组合路由研究的不同侧面对... 详细信息

服务组合将是实现以人为本的服务定制的有效解决方案,基于 QoS 保证的服务组合路由选择问题已经被证明是完全 NP 问题,服务组合路由关键技术的解决将会加快服务组合从理论研究迈向实际应用的步伐。本文从服务组合路由研究的不同侧面对其进行了综述,阐述了服务组合垂直映射机制和服务组合路由的基本概念,分析了当前的服务组合路由过程中的负载均衡算法,概括了组合服务路由的故障恢复机制,并结合已有的研究成果,展望了服务组合路由未来的研究方向及其面临的挑战．

关键词：服务组合路由服务组合负载均衡故障恢复服务覆盖网络

来源： cnki会议评论

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一个基于SCTP的QoS服务覆盖网络

一个基于SCTP的QoS服务覆盖网络