时变组合电路交换网络相关技术研究

This project will create new knowledge and understanding on a novel time-varying combination circuit-switching network, with the ultimate goal of addressing the demands of future Internet applications. The intellectual merit of this project lies in the introduction of storage equipment and cross-layer control unit into the traditional circuit-switching networks. This project seeks to solve the problem of resource inefficiency in traditional circuit-switching networks, created by the end-to-end circuit provisioning mechanism, bandwidth over-provisioning, and multi-layer control and management. The time-varying combination circuit-switching network differs from the traditional circuit- and packet- switching networks, because it is leveraged by optimal traffic aggregation and combination of circuits and storage equipment in time dimension. This technique will not only substantially improve network bandwidth efficiency, but also guarantee provisioned bandwidth and quality of service (QoS). This project will study three key problems under time-varying combination circuit-switching networks: (1) architecture, control and management schemes; (2) routing algorithms and resource allocation schemes under time-varying resources; and (3) data-transmission protocols for interruptible circuit connections. Based on the studies proposed above, an experimental testbed will be built to verify the effectiveness of the proposed architecture and schemes in (1), and to evaluate the performance of the algorithms in (2). We seek to have a broader impact for future Internet architecture and novel applications, by creating a set of theoretical knowledge and techniques, and generating supporting experimental data.

本项目将针对未来互联网的应用需求，提出并研究一种新型电路交换网络- - "时变组合电路交换网络"体系结构，通过在传统电路交换网络中引入存储设备和跨层网络控制单元，实现不同时间段、不同带宽电路及不同业务的组合传输，以解决传统电路交换网络中"端到端建路机制"、"电路过设计提供机制"及"网络逐层分离式协议与管控机制"导致的带宽资源浪费和服务能力不足的问题。本项目的研究内容包括：新型电路交换网络的体系结构与管理机制研究，时变可用资源下的路由算法与资源分配方法研究，层间可协同的数据传输协议研究，实验验证技术与性能评判方法研究。其研究目标是在保证用户服务质量的同时，最大化的提高网络的资源利用率和服务能力,为未来承载互联网应用的新型电路交换网络的实现和部署提供技术手段及理论和实验数据支撑。

本项目针对传统电路交换网络中带宽资源浪费和服务能力不足等问题，提出了一种新型电路交换网络体系结构，通过在传统电路交换网络中引入存储设备和跨层网络控制单元，实现不同时间段、不同带宽电路及不同业务的组合传输。可在保证用户服务质量的同时，最大化地提高网络的资源利用率和服务能力，其研究为未来新型电路交换网络的实现和部署提供了技术手段及理论和实验数据支撑。本项目重点研究了新型电路交换网络的体系结构与管理机制，提出了“时变组合电路交换网络”体系结构、基于时移多层图的资源调度模型及静态、半静态、动态、存储受限模式下的路由与资源分配算法，提出了电路连接可中断的数据传输协议。在此基础上，构建了一个实验平台，开发实现了一个SDN/NFV编排器，实现了数据的存储转发与高效传输，并对所提出的协议及算法进行了实验验证。本项目研究成果得到了国内外同行的广泛关注和认可。项目组成员曾多次受邀在本领域重要国际会议上作特邀报告。项目研发期间，共发表了学术论文41篇，其中SCI论文19篇，EI论文16篇。申请国家发明专利6项，其中2项已授权。已培养博士生6名，硕士研究生9名。