Интегральное решение проблемы размещения контроллеров и балансировки нагрузки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Наиболее эффективным методом построения ядра сетей связи пятого и последующих поколений в настоящее время представляется использование мультиконтроллерных программно-конфигурируемых сетей SDN. Поскольку создание ядра сети влечет за собой достаточно большие затраты при планировании сетей связи пятого и последующих поколений, одно из приоритетных мест в исследованиях такой проблемы занимают вопросы оптимизации построения ядра сети. К настоящему времени существует целый ряд алгоритмов для размещения контроллеров в мультиконтроллерных сетях, основанных на метаэвристических методах вследствие сложности решаемых задач и алгоритмов балансировки нагрузки, позволяющих обеспечить наилучшее использование их ресурсов. Однако интегрального решения проблемы размещения контроллеров и балансировки нагрузки пока найдено не было. Именно решению такой проблемы и посвящена настоящая статья. С целью достижения поставленной цели в работе предложено совместно использовать кластеризацию сети и метаэвристический хаотический алгоритм «роя сальп», хорошо зарекомендовавший себя в предыдущих исследованиях по проблемам построения мультиконтроллерных сетей. С учетом интегрального решения проблемы размещения контроллеров на базе кластеризации мультиконтроллерной сети и балансировки нагрузки алгоритм «роя сальп» в статье модифицирован. Анализ эффективности предложенного решения проведен путем сравнения результатов моделирования как с широко известными метаэвристическими алгоритмами «роя частиц» (PSO) и «серого волка» (GWO), так и с предыдущей версией хаотического алгоритма «роя сальп» (CSSA).

Об авторах

А. С. А. Мутханна

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича

Email: muthanna.asa@sut.ru
ORCID iD: 0000-0003-0213-8145

Список литературы

  1. Кучерявый А.Е., Маколкина М.А., Киричек Р.В. Тактильный интернет. Сети связи со сверхмалыми задержками // Электросвязь. 2016. № 1. С. 44‒46.
  2. Бородин А.С., Кучерявый А.Е. Сети связи пятого поколения как основа цифровой экономики //Электросвязь. 2017. № 5. С. 45‒49.
  3. Кучерявый А.Е., Прокопьев А.В., Кучерявый Е.А. Самоорганизующиеся сети. СПб: Типография «Любавич», 2011. 312 с.
  4. Атея А.А., Мутханна А.С., Кучерявый А.Е. Интеллектуальное ядро для сетей связи 5G и тактильного интернета на базе программно-конфигурируемых сетей // Электросвязь. 2019. № 3. С. 34−40.
  5. Heller B., Sherwood R., McKeown N. The controller placement problem // Proceedings of the Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM ’12, Helsinki, Finland, 13 August−17 August 2012). Special October issue ACM SIGCOMM Computer Communication Review. New York: ACM, 2012. Vol. 42. Iss. 4. PP. 473−478. doi: 10.1145/2377677.2377767
  6. Yao G., Bi J., Li Y., Guo L. On the Capacitated Controller Placement Problem in Software Defined Networks // IEEE Communications Letters. 2014. Vol. 18. Iss. 8. PP. 1339–1342. doi: 10.1109/LCOMM.2014.2332341
  7. Dixit A., Hao F., Mukherjee S., Lakshmanet T.V., Kompella R. Towards an elastic distributed SDN controller // Proceedings of the Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM ’13, Hong Kong, China, 16 August 2013). Special October issue ACM SIGCOMM Computer Communication Review. New York: ACM, 2013. Vol. 43. Iss. 4. PP. 7−12. doi: 10.1145/2534169.2491193
  8. Ozsoy F.A., Pinar M.C. An exact algorithm for the capacitated vertex pcenter problem // Computers & Operations Research. 2006. Vol. 33. Iss. 5. PP. 1420–1436. doi: 10.1016/j.cor.2004.09.035
  9. Sahoo K.S., Sarkar A, Mishra S.K., Sahoo B., Puthal D., Obaidat M.S., et al. Metaheuristic Solutions for Solving Controller Placement Problem in SDN-based WAN Architecture // Proceedings of the 14th International Joint Conference on e-Business and Telecommunications (ICETE 2017) and 8th International Conference on Data Communication Networking (DCNET), Madrid, Spain, 15‒23 July 2017. SciTePress Digital Library, 2017. PP. 15–23. doi: 10.5220/0006483200150023
  10. Rath H.K., Revoori V., Nadaf S.M., Simha A. Optimal controller placement in Software Defined Networks (SDN) using a non-zero-sum game // Proceedings of the International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (Sydney, Australia, 19 June 2014). IEEE, 2014. doi: 10.1109/WoWMoM.2014.6918987
  11. Ksentini A., Bagaa M., Taleb T., Balasingham I. On using bargaining game for Optimal Placement of SDN controllers // Proceedings of the International Conference on Communications (ICC, Kuala Lumpur, Malaysia, 22‒27 May 2016). IEEE, 2016. doi: 10.1109/ICC.2016.7511136
  12. Ateya A.A., Muthanna A., Vybornova A., Algarni A.D., Abuarqoub A., Koucheryavy Y., et al. Chaotic salp swarm algorithm for SDN multi-controller networks // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019. Vol. 22. Iss. 4. PP. 1001–1012. doi: 10.1016/j.jestch.2018.12.015
  13. Killi B.P., Rao S.V. Capacitated Next Controller Placement in Software Defined Networks // IEEE Transactions on Network and Service Management. 2017. Vol. 14. Iss. 3. PP. 514–527. doi: 10.1109/TNSM.2017.2720699
  14. Chen W, Chen C, Jiang X, Liu L. Multi-Controller Placement Towards SDN Based on Louvain Heuristic Algorithm // IEEE Access. 2018. Vol. 6. PP. 49486–49497. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2867931
  15. Wang G, Zhao Y, Huang J, Duan Q., Li J. A K-means-based network partition algorithm for controller placement in software defined network // Proceedings of the International Conference on Communications (ICC, Kuala Lumpur, Malaysia, 22‒27 May 2016). IEEE, 2016. doi: 10.1109/ICC.2016.7511441
  16. Kuang H., Qiu Y., Li R., Liu X. A Hierarchical K-Means Algorithm for Controller Placement in SDN-Based WAN Architecture // Proceedings of the 10th International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA, Changsha, China, 10‒11 February 2018). IEEE, 2018. PP. 263–267. doi: 10.1109/ICMTMA.2018.00070
  17. Hu Y., Wang W., Gong X., Que X., Cheng S. BalanceFlow: Controller load balancing for OpenFlow networks // Proceedings of the 2nd International Conference on Cloud Computing and Intelligent Systems (Hangzhou, China, 30 October 2012‒01 November 2012. IEEE, 2013. PP. 780‒785. doi: 10.1109/CCIS.2012.6664282


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах