دانلود مقاله مسیریابی توزین دینامیکی و الگوریتم کد نوری بر مبنای SDN

چکیده
     شبکه ‌های انتقال نوری در مسیر تکامل به سمت سوئیچ چند دانه ‌ای و مدیریت نرم ‌افزار قرار دارند، ولیکن لازم است که معماری صفحه کنترل موجود با نیازهای مدیریت چند خدماتی و شبکه با هم سازگار شوند. به همین منظور، الگوریتم توزین دینامیکی بر اساس منابع کد نوری و میزان تطابق آن با درخواست خدمات و شبکه در یک سیستم سوئیچینگ نوری چند سطحی، مطرح شده است. در این روش، کنترلگر شبکه تعریف‌ شده نرم ‌افزار (SDN) اطلاعات منبع شبکه را در زمان واقعی جمع آوری می‌کند، به صورت مداوم وزن هر مسیر را تغییر می‌دهد و از آن برای محاسبه مسیر استفاده می‌کند، مسیر سازگار تری را بر اساس توازن بار فراهم کرده و وزن ‌های منطبق شبکه را به جهت تخصیص منابع، ترکیب می‌کند. نتایج شبیه ‌سازی نشان دهنده این موضوع است که سیستم سوئیچینگ چند دانه ‌ای با الگوریتم مطرح شده قادر است به طور چشمگیری تولید قطعات کد نوری را کاهش داده و بهره گیری از منابع را بهبود بخشد. در پایان مقاله الگوریتم‌ های مسیریابی کد نوری شبیه‌ سازی و اجرا شده و کارکرد آنها قیاس و تحلیل شده است. نتایج شبیه‌ سازی بیانگر این است که نرخ انسداد الگوریتم تطبیقی در شبکه NSFNET در قیاس با الگوریتم سنتی 4٪ سیر نزولی داشته و استفاده از منابع کد نوری 9٪ بهبود یافته است.

1.    مقدمه
     با توسعه 5G، شبکه انتقال نوری در حال تکامل به سمت SDN می باشد و همه ی اقسام شبکه از قبیل فیبر های نوری نا همگن و شبکه ‌های بی سیم آمیخته می شوند [1]. با رشد سریع ترافیک داده‌ ها و گوناگونی انواع خدمات، شبکه‌ های سوئیچینگ نوری با دسته ای از چالش ‌ها روبرو هستند: افزایش ترافیک داده این نتیجه را در پی دارد که شبکه ‌های نوری گنجایش را افزایش دهند که بطور چشمگیری، بار سوئیچینگ گره ‌ها و هزینه مدیریت تجهیزات شبکه را افزایش می‌دهد. به منظور بهبود بازده سوئیچینگ گره، اتصال متقابل نوری چند دانه ‌ای (OXC) مطرح شده است [2]، شبکه‌ های سنتی سوئیچینگ نوری معمولا با دانه بندی فیبر و دانه بندی طول موج تغییر می‌کنند، ولی برای خدمات ریز دانه، دانه بندی طول موج بسیار بزرگ است تا بتواند از منابع پهنای باند کاملا استفاده کند. از این رو، تکنولوژی توزیع کد نوری (OCDM) به شبکه سوئیچینگ نوری چند دانه ای بکار گرفته می شود [3]، دانه بندی سوئیچینگ به کد نوری تعریف شده و بطور تغییر پذیری، به آن اختصاص داده می شود؛ در نتیجه، منابع شبکه می توانند کاملا مورد استفاده واقع شوند.
     شبکه ‌های سنتی دانه بندی شده معمولا از GMPLS به عنوان بنیان سیستم سوئیچینگ استفاده می‌کنند؛ با این وجود، با این در نظر گرفتن اینکه تجهیزات سوئیچینگ قادر نیستند اطلاعات گره و لینک را همخوانی کنند، محاسبات مسیر بر پایه ی اطلاعات منابع جهانی و ساختار توپولوژیکی قابل ارجاع نیست و محاسبه مسیر آماده ی ایجاد مسیرهای کوتاه تر از حد مطلوب می باشد. ساختار صفحه کنترل SDN و پروتکل OpenFlow با تغییر پذیری هدایت اطلاعات سازگار است [۴]، و سیستم سوئیچینگ دانه بندی شده بر مبنای SDN به جهت حل مشکلات مذکور، ضروری است. SDN قادر است صفحه کنترل و صفحه هدایت را از یکدیگر جدا کند تا متوجه شود که صفحه کنترل از دید منطقی متمرکز است، SDN یک دید کلی از شبکه دارد [۵] و در نتیجه مسیر دقیق تری را مقرر می کند. به منظور پیشرفت گسترده تر قابلیت تغییر پذیری و اثربخشی شبکه های چند دانه ای، در این مقاله، الگوریتم توزین دینامیکی بر حسب منابع کد نوری و میزان تطابق بین درخواست خدمات و شبکه، به انضمام الگوریتم‌ های محاسبه مسیر متناظر برای تشکیل الگوریتم مختصرترین مسیر با وزن دینامیکی ارائه شده و سپس جهت ارائه مسیر مطمئن با استفاده از اطلاعات کلی SDN به محاسبات مسیر و تخصیص منابع پرداخته می‌شود.
بخش بندی این پژوهش، به شرح زیر است: در بخش 2، سیستم کنترل SDN، تعیین مسیر و تخصیص کد نوری (ROCA) به‌صورت مختصر پیاده‌ سازی شده و الگوریتم دسته بندی متناظر با آن معرفی می‌شود. در بخش 3، یک الگوریتم توزین دینامیکی طبق منابع کد نوری و همچنین میزان تطابق بین درخواست خدمات و کانال مطرح گردیده است. در بخش 4 شبیه ‌سازی الگوریتم انجام و آنالیز آن صورت گرفته است. سپس، بخش 5 به تحلیل نتایج پرداخته است.

5.    نتیجه
     در این مقاله، سیستم شبکه ‌ی سوئیچ نوری چند دانه ای بر پایه SDN، دانه‌ بندی کد نوری را به سیستم چند دانه ای معرفی و الگوریتم روکا در توزیع دانه ‌بندی نوری را مورد بررسی قرار می دهد. با تکیه بر کنترلگر SDN به جهت جمع ‌اوری وضعیت منبع بلادرنگ شبکه، الگوریتم دینامیک روکا بر اساس منابع کد نوری و درجه تطابق کانال پیشنهاد شد تا وزن ‌های پیوندی را بطور تطابقی تنظیم کند تا بار شبکه متعادل‌ شده ‌ای حاصل شده و مسیر تطابق بیشتری ارائه گردد. از انجا که الگوریتم جدید قادر به اختصاصی سازی منابع کد نوری بر اساس وزن ‌های درجه تطبیق بر کانال می ‌باشد، این سیستم قادر است کدهای نوری خالی را بطور چشمگیری کم کند. علاوه بر این با تغییر ضریب نسبت وزن هر دو قسمت قابل تنظیم است. زمانی که منابع کافی باشند، به وزن درجه تطابق بین کانال و درخواست خدمات توجه بیشتری مبذول می شود تا منابع کد نوری تا حد امکان کاملا پر شوند، الگوریتم نه تنها مسیر مناسب تری را ارائه می دهد، بلکه به ارتقای کارایی بسته ‌بندی CGRE یاری می رساند. زمانی که منابع کافی نیستند، به جهت تضمین انتقال موفقیت امیز خدمات، توجه بیشتری به وزن منابع می کند. تحلیل شبیه سازی بیانگر این است که این الگوریتم قادر است با توجه به تعادل بار، از منابع شبکه کاملا بهره گیری کند. با این وجود همچنین لازم است به این موضوع پرداخته شود که ایا سطح محاسبه کنترلگر قادر است پیاده ‌سازی الگوریتم را پشتیبانی کند؟ این مطالب در مبنای تحقیقات اینده ما قرار خواهند گرفت.

Abstract

     Optical transport networks are evolving towards multi-granularity switching and software management but require that the architecture of the existing control plane be adapted to multi-service and network management requirements. So a dynamic weighting algorithm based on optical code resources and the matching degree between service request and channel is proposed for a multi-granularity optical switching system. In which, Software Defined Networking (SDN) controller collects network resource information in real time, dynamically changes the weight of each path and use it for path calculation, provides a more matched path on the premise of load balancing, and combines its channel matching weights for resource allocation. The simulation results show that the multi-granularity switching system with the proposed algorithm can reduce the generation of optical code fragments and improve resource utilization effectively. In the end of the paper, the optical code routing algorithms are simulated and implemented, and their performances are compared and analyzed. The simulation results show that the blocking rate of the matching algorithm on the NSFNET network is reduced by an average of 4% compared with the traditional algorithm, and the resource utilization of the optical code is improved by 9%.

1. Introduction

     With the development of 5G, the optical transport network is evolving towards SDN, and all network segments including heterogeneous optical fibers and wireless networks integrate together [1]. With the rapid growth of data traffic and the diversification of service types, optical switching networks are facing a series of challenges: The increase in data traffic makes optical networks expand the capacity, which will greatly increase the burden of switching nodes and the management cost of network equipment. For the purpose of improving the efficiency of node switching, multi-granularity Optical Cross-connect (OXC) is proposed [2], traditional optical switching networks usually switch at fiber granularity and wavelength granularity, but for small-grained services, wavelength granularity is too large to utilize the bandwidth resources fully. Therefore, the Optical Code Division Multiplexing (OCDM) technology is applied to the multi-granularity optical switching network [3], the switching granularity is defined to the optical code granularity and allocated flexibly, so that network resources can be fully utilized.

     Traditional multi-granularity networks usually use Generalized Multiprotocol Label Switching (GMPLS) as the basis of the switching system, however, since switching equipment cannot share node and link information, path calculation cannot be referenced based on global resource information and topological structure, and path calculation is prone to produce sub-optimal paths. The structure of the SDN and the OpenFlow protocol control plane meets the flexibility of data forwarding [4], and the multi-granularity switching system based on SDN is very suitable for solving the above problems. SDN can decouple the control plane from the forwarding plane to realize that the control plane is logically centralized, has a global view of the network [5], and thereby provides a more accurate path. In order to further improve the flexibility and effectiveness of multi-granularity networks, this paper proposes a dynamic weight algorithm based on optical code resources and the degree of matching between service request and channel, combined with corresponding path calculation algorithms to form the shortest path algorithm with dynamic weights, and then rely on SDN global information for path calculations and resource allocation to provide a more reliable path.

     The paper is organized as follows: In section 2, the SDN control system and Routing and Optical Code Assignment (ROCA) and the corresponding bundling algorithm are briefly introduced. In section 3, a dynamic weighting algorithm based on optical code resources and the matching degree between service request and channel is proposed. In section 4, algorithm simulation and analysis are carried out. Then the conclusions are drawn in section 5.

5. Conclusion

     In this paper, the SDN-based multi-granularity optical switching network system, introduces the optical code granularity into the multi-granularity system, and analyzes the ROCA algorithm of the optical code granularity. Relying on the SDN controller to collect the real-time resource status of the network, a dynamic ROCA algorithm is proposed based on optical code resources and channel matching degree to adaptively adjust the link weights to achieve a balanced network load while providing a more matching path. Due to the advantage that the new algorithm enables the multi-granularity system to allocate optical code resources based on the channel matching degree weights reasonably, it can greatly reduce idle optical codes. In addition, by changing the coefficient, the ratio of the weight of the two parts can be adjusted. When the resources are sufficient, pay more attention to the weight of the matching degree between the channel and the service request, so as to fully occupy the optical code resources as much as possible, the algorithm not only provides a more suitable path, but also helps to improve the efficiency of CGRE bundling. When resources are insufficient, it pays more attention to the weight of resources to ensure the successful transmission of services. The simulation analysis shows that this algorithm can make full use of network resources on the basis of paying attention to load balancing. However, this algorithm only considers the optical code granularity in the multi-granularity optical switching network. The resource allocation and grooming strategies when other exchange granularities exist, and how to allocate and conversion of different granularities, still needs further research. And the optical code routing algorithm needs to calculate the weight of each wavelength channel when the service arrives. The high computational complexity may cause the service waiting time to become longer. Whether the calculation level of the controller can support the algorithm deployment still needs to be done in the future. These contents will be the focus of our future research.

(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)

چکیده
1.    مقدمه
2.    سیستم سوئیچینگ نوری چند دانه ای بر اساس  SDN
2.1    معماری شبکه مبتنی بر  SDN
2.2    فرایند اصلی ROCA و الگوریتم بسته بندی متناظر
3.    الگوریتم توزین دینامیکی بر اساس منابع کد نوری و درجه تطبیق بین درخواست خدمات و کانال
3.1    تجزیه و تحلیل الگوریتم مسیریابی و نوری
3.2    تحلیل الگوریتم توزین دینامیکی بر مبنای منابع کد نوری و درجه تطابق میان درخواست خدمات و کانال
3.3    پیاده سازی الگوریتم توزین دینامیکی بر اساس منابع کد نوری و درجه تطبیق بین درخواست سرویس و کانال
4.    شبیه سازی و تحلیل الگوریتم
4.1    محیط شبیه‌ سازی
4.2    طرح شبیه سازی و شاخص های عملکرد
4.3    تحلیل عملکرد
5.    نتیجه
منابع

Abstract
1. Introduction
2. Multi-granularity optical switching system based on SDN
2.1. Network architecture based on SDN
2.2. Main process of ROCA and corresponding bundling algorithm
3. Dynamic weighting algorithm based on optical code resources and the matching degree between service request and channel
3.1. Routing and optical code algorithm analysis
3.2. Analysis of dynamic weighting algorithm based on optical code resources and the matching degree between service request and channel
3.3. Implementation of dynamic weighting algorithm based on optical code resources and the matching degree between service request and channel
4. Algorithm simulation and analysis
4.1. Simulation environment
4.2. Simulation scheme and performance indicators
4.3. Performance analysis
5. Conclusion
References

این محصول شامل پاورپوینت ترجمه نیز می باشد که پس از خرید قابل دانلود می باشد. پاورپوینت این مقاله حاوی 14 اسلاید و 5 فصل است. در صورت نیاز به ارائه مقاله در کنفرانس یا سمینار می توان از این فایل پاورپوینت استفاده کرد.

در این محصول، به همراه ترجمه کامل متن، یک فایل ورد ترجمه خلاصه نیز ارائه شده است. متن فارسی این مقاله در 5 صفحه (1200 کلمه) خلاصه شده و در داخل بسته قرار گرفته است.

علاوه بر ترجمه مقاله، یک فایل ورد نیز به این محصول اضافه شده است که در آن متن به صورت یک پاراگراف انگلیسی و یک پاراگراف فارسی درج شده است که باعث می شود به راحتی قادر به تشخیص ترجمه هر بخش از مقاله و مطالعه آن باشید. این فایل برای یادگیری و مطالعه همزمان متن انگلیسی و فارسی بسیار مفید می باشد.

بخش مهم دیگری از این محصول لغت نامه یا اصطلاحات تخصصی می باشد که در آن تعداد 30 عبارت و اصطلاح تخصصی استفاده شده در این مقاله در یک فایل اکسل جمع آوری شده است. در این فایل اصطلاحات انگلیسی (تک کلمه ای یا چند کلمه ای) در یک ستون و ترجمه آنها در ستون دیگر درج شده است که در صورت نیاز می توان به راحتی از این عبارات استفاده کرد.