A SDN/OpenFlow Framework for Dynamic Resource Allocation based on Bandwidth Allocation Model
实际系统（如5G、云和物联网）中的通信网络环境呈现出越来越多的用户、应用和服务，这些用户、应用和服务高度分布，具有不同的异构通信需求。在这种情况下，资源分配需要动态、高效和定制的解决方案，带宽分配模型（BAM）是支持这一新趋势的替代方案。本文提出了通过软件定义网络的带宽分配模型（BAMDDN）框架，该框架使用软件定义网络（SDN）/OpenFlow策略与BAM动态地分配用于MPLS（多协议标签交换）网络的资源（带宽）。该框架采用了一种创新的BAM系统实现方法，通过使用OpenFlow的SDN控制MPLS网络。实验结果表明，使用SDN/OpenFlow与BAM进行带宽分配确实具有有效的优势，MPLS网络需要灵活的资源共享之间的应用程序，并促进迁移到SDN/OpenFlow网络的路径。
2021-01-31 cs.NI
Dynamic Bandwidth Allocation for PON Slicing with Performance-Guaranteed Online Convex Optimization
多样化网络应用的出现要求网络的资源分配更加灵活和响应迅速。网络切片是一种关键的使能技术，它为每个网络服务提供一组定制的网络资源，以满足特定的服务需求。本文研究的重点是无源光网络（PON）实现接入网的网络切片。提出了一种基于学习的PON接入网动态带宽分配算法，综合考虑了切片感知、需求响应和分配公平性。我们基于凸优化的在线算法学习隐式流量随时间的变化趋势，并确定最稳健的窗口分配，以减少平均延迟。我们的仿真结果表明，该算法通过优先考虑延迟敏感和重负载的ONU，同时保证最小的窗口分配给所有ONU的平均延迟降低。
2022-01-19 cs.NI
Cognitive Management of Bandwidth Allocation Models with Case-Based Reasoning -- Evidences Towards Dynamic BAM Reconfiguration
在当今的云、物联网、车载和MPLS网络等异构和大规模网络中，管理是一项复杂的任务。同样，研究人员和开发人员设想使用人工智能技术来创建认知和自主管理工具，旨在更好地协助和增强管理流程周期。带宽分配模型（BAM）是一种资源分配解决方案，适用于需要以灵活和动态的方式共享和优化带宽、光纤或光插槽等有限资源的网络。本文提出并评估了使用基于案例的推理（CBR）的认知管理的BAM在MPLS网络中的重新配置。结果表明，CBR学习与当前网络状态相关联的带宽请求配置文件（LSP请求），并能够动态定义或协助BAM重新配置。所采用的BAM重新配置方法是基于在可用的BAM实现（MAM、RDM和ATCS）之间切换。提出的认知管理允许BAM的自我配置和优化网络资源的利用率的结果。
2019-04-02 cs.NI
Elastic-TCP: Flexible Congestion Control Algorithm to Adapt for High-BDP Networks
在过去的十年中，对互联网应用的需求不断增加，这增加了全球数据中心的数量。这些数据中心通常使用长距离和高速网络相互连接。如已知的，传输控制协议（TCP）是用于在这些数据中心之间提供这种连接的主要协议。不幸的是，这些网络的巨大的带宽延迟产品（BDP）阻碍了TCP实现充分的带宽利用率。为了提高TCP适应高BDP网络的灵活性，提出了一种新的基于时延且与RTT无关的拥塞控制算法（CCA），即Elastic-TCP。它主要贡献了新的窗口相关加权函数（WWF），以提高TCP带宽利用率在高BDP网络。已经进行了大量的模拟和测试床实验，通过将其性能与Microsoft，Linux和Google开发的常用TCP进行比较来评估所提出的Elastic-TCP。实验结果表明，与其他TCP协议相比，弹性TCP协议在保持公平性和丢包率的前提下，获得了更高的平均吞吐量。此外，值得注意的是，新的Elastic-TCP对缓冲区大小和分组出错率的变化的敏感性比其他TCP低，这赋予了高效率和稳定性。
2019-04-30 cs.DC cs.NI
A Reconfigurable High-Performance Optical Data Center Architecture
光数据中心网络架构由于其低能耗、大带宽和低布线复杂性而变得越来越有吸引力。在\cite{Xu1605:PODCA}中，提出了一种基于AWGR的无源光数据中心架构（PODCA）。与其他光数据中心架构相比，DOS \cite{ye2010scalable}、Proteus \cite{singla2010proteus}和Petabit \cite{xia2010petabit}、PODCA可节省高达90 $\%$的功耗和88 $\%$的成本。此外，在接近100个$\%$吞吐量时，平均延迟可以低至9个$μ$。然而，PODCA是不可重构的，并且不能针对动态流量优化网络拓扑。在本文中，我们提出了一种新的，可扩展的和灵活的可重构的架构称为RODCA。RODCA建立在PODCA的基础上，并通过灵活的本地化集群内光网络增强PODCA。利用可重构的集群内网络，具有相互大的流量的机架可以位于同一集群内，并且共享集群内网络的大带宽。提出了一种DCN拓扑重构算法，并通过仿真实验验证了重构算法的有效性。
2019-01-19 cs.NI
Transmission-Aware Bandwidth Variable Transceiver Allocation in DWDM Optical Networks
本文研究了多周期规划下的灵活光网络传输感知收发器分配问题。该方法的目的是分配带宽可变收发器（BVTRX）的最佳配置考虑放大器噪声和非线性信道干扰使用非相干扩展高斯噪声（EGN）模型。与最近提出的算法相比，所提出的解决方案在早期规划期间提高了网络吞吐量和频谱利用率，并且在后期分配了较少数量的BV-TRX。一个启发式的方法再生器的位置也被应用，实现高达25%的收发器和50%的频谱利用率相比，没有再生器的配置节省。
2022-02-20 cs.NI eess.SP
Towards Per-user Flexible Management in 5G
灵活的管理是下一代5G网络的关键组成部分之一。目前，许多方法都侧重于网络功能（服务），然后将其转化为最终用户的需求，这稍微限制了管理和最终用户的灵活性。此外，将网络智能向边缘（即用户）移动已经证明了其好处，例如计算卸载，更低的延迟和更高的带宽利用率。在本文中，我们试图将管理尽可能地移到最终用户，为每个用户提供灵活性和唯一的用户到服务路径，使自定义路径适应每个用户的需求，而不是用户适应服务需求。为了验证我们的想法，我们研究了两个不同的用例，在ONOS平台中实现了概念验证。从所获得的结果中，我们得出结论，关于SDN在无线电接入和演进分组核心功能中的集成，仍有工作要做，以提供所需的灵活性。
2018-01-24 cs.NI
RailX: A Flexible, Scalable, and Low-Cost Network Architecture for Hyper-Scale LLM Training Systems
针对超大规模 LLM 训练互连成本高、扩展性不足的问题，本文提出基于节点内直连、节点间光电路交换和 Hamiltonian Decomposition 的 RailX 架构，以低成本实现高带宽、低跳数和灵活容错的互连。
2025-07-25 cs.AR cs.DC cs.NI
Maximizing Revenue with Adaptive Modulation and Multiple FECs in Flexible Optical Networks
灵活的光网络（FON）正在被采用，以适应日益异构的流量在今天的互联网。然而，在存在高业务负载的情况下，并非所有提供的业务都可以在所有时间得到满足。在承载业务为运营商带来收入的同时，由于有限的频谱资源而导致的业务阻塞导致收入损失。在这项研究中，给定一组流量请求提供，我们考虑的问题，运营商的收入最大化，受到有限的频谱资源和物理层损伤（PLIs），即放大自发辐射噪声（ASE），自信道干扰（SCI），跨信道干扰（XCI），和节点串扰。在FONs中，自适应调制、多FEC和功率谱密度（PSD）的调谐可以有效地用于减轻PLI的影响。因此，在我们的研究中，我们提出了一个通用的基于信道带宽的带宽相关的损伤评估模型，它允许不同的PSD，FEC和调制的性能分析。利用这个PLI模型和分段线性拟合函数，我们成功地制定了收入最大化问题作为一个混合整数线性规划。然后，为了解决较大的网络实例的问题，一个快速的两阶段启发式算法也提出了，这是近最优的收益最大化。通过仿真，我们证明，使用自适应调制能够显着增加收入的情况下，高信噪比（SNR），其中收入甚至可以增加一倍的高流量负载，而使用多个FEC是更有利可图的低SNR的情况下。
2021-06-14 cs.NI eess.SP
Dynamic Bandwidth-Efficient BCube Topologies for Virtualized Data Center Networks
网络虚拟化使计算网络和数据中心（DC）提供商能够使用在物理计算机上运行的软件以灵活的方式管理其网络资源。在本文中，我们解决了现有的问题与经典的DC网络拓扑结构在虚拟化环境中，并研究了一组DC网络拓扑结构的能力，提供动态结构，根据服务水平所需的活动流量在虚拟DC网络。特别是，我们提出了三个主要的方法来修改一个经典的BCube拓扑结构作为拓扑基准，并调查其相关的结构特征和最大可实现的互连带宽为不同的路由方案。最后，我们运行了一个广泛的模拟程序，以检查所提出的修改后的拓扑结构的性能，在模拟环境中，考虑故障分析和交通拥堵。我们的模拟实验，这是一致的，我们的设计目标，表明效率的建议修改后的拓扑结构相比，经典的BCube的带宽可用性和故障弹性。
2015-04-27 cs.NI cs.PF
Flexible Time-Triggered Sampling in Smart Sensor-Based Wireless Control Systems
无线控制系统（WCS）通常必须在动态环境中操作，其中网络业务负载可能随时间不可预测地变化。传感器中的采样通常是以固定周期时间触发的。在这种情况下，当网络欠载时，只能实现比可能更差的控制质量（QoC），而过载条件可能显著降低QoC，甚至导致系统不稳定。当无线网络的带宽受到限制并且由多个控制环路共享时，这尤其如此。为了解决这些问题，一个灵活的时间触发的采样方案，在这项工作中。智能传感器用于方便采样周期的动态调整，这增强了基于时间触发采样的系统的灵活性和资源效率。反馈控制技术被用于以周期性方式适配采样周期。每个控制回路中的最后期限错过率被维持在期望水平处/附近，而不管工作负载变化。仿真结果表明，所提出的采样方案是能够处理动态和不可预测的变化，在网络流量负载。与传统的时间触发采样相比，它导致在动态环境中工作的WCS中更好的QoC。
2008-06-10 cs.NI
An Adaptive Fault-Tolerant Communication Scheme for Body Sensor Networks
人体传感器网络（BSNs）对关键数据传输的可靠性提出了很高的要求。然而，由于体衰落效应和RF干扰，BSN通常容易受到信道损伤，这可能潜在地导致数据传输不可靠。本文提出了一种自适应、灵活的BSN容错通信方案，即AFTCS。AFTCS采用信道带宽预留策略，在信道发生损伤时提供可靠的数据传输。为了满足关键传感器的可靠性要求，采用容错优先级和队列自适应调整信道带宽分配。仿真结果表明，AFTCS可以减轻信道损伤的影响，同时产生较低的丢包率和延迟的关键传感器在运行时。
2010-11-13 cs.NI
Cloud-RAN functional split for an efficient fronthaul network
电信网络向云原生环境的演进使得无线电信号的基带处理能够灵活集中。然而，在集中化益处与用于在分布式天线与托管虚拟RAN功能的数据处理中心之间携带无线电数据的前传成本之间存在权衡。在本文中，我们提出了一个具体的分裂解决方案，一个有效的前传，这使得减少消耗的带宽，同时符合先进的合作无线电技术（干扰减少和数据率的改善）。所提出的拆分已经在开放空中接口代码的基础上实现，并且在所需的前传带宽中显示出重要的增益，以及在无线电帧的处理中显着的延迟减少。\\ \textbf{Publisher:} IEEE \\ \textbf{ISBN:} 978-1-7281-3130-6
2021-01-11 cs.NI
mmb: Flexible High-Speed Userspace Middleboxes
如今，互联网参与者必须在许多层面应对互联网流量的强劲增长。他们面临的主要挑战之一是构建高速高效的网络解决方案。在这样的背景下，内核旁路I/O框架已经成为他们对不断增长的带宽需求的首选答案。到目前为止，已经取得了许多工作，他们都声称已经成功地达到了线速的流量转发。然而，这种说法并不适用于更复杂的数据包处理。此外，所有这些解决方案在部署灵活性或可配置性和用户友好性方面都有共同的缺点。这正是我们在本文中通过引入mmb来解决的问题，mmb是一个VPP中间盒插件。MMB允许通过直观的命令行界面容易地构建无状态和有状态分类以及重写中间盒。除了其他高性能I/O框架使用的其他技术外，mmb还谨慎地使用了指令缓存和内存预取。我们比较了mmb的性能与其他性能增强的中间盒解决方案，如内核旁路框架，内核级优化的方法和其他国家的最先进的解决方案，用于执行中间盒策略（防火墙，NAT，传输级工程）。我们证明，mmb执行，一般来说，优于现有的解决方案，维持线速处理，同时执行大量的复杂的政策。
2019-04-25 cs.NI
Stacked-VLAN-Based Modeling of Hybrid ISP Traffic Control Schemes and Service Plans Exploiting Excess Bandwidth in Shared Access Networks
目前互联网服务提供商使用令牌桶过滤器对用户流量进行整形的做法可能会导致共享接入网络中网络资源的严重浪费;除了与令牌桶大小成比例的短时间段外，即使只有少数活跃用户，也无法在活跃用户之间分配多余的带宽。为了更好地利用共享接入网络中的网络资源，因此，我们最近提出并分析了接入流量控制方案的性能，该方案可以在活跃用户之间分配与其令牌生成速率成比例的额外带宽。此外，为了利用所提出的流量控制方案所实现的超额带宽分配，我们一直在研究混合流量控制架构下的灵活而实用的服务计划，这在收入和服务质量方面对互联网服务提供商及其用户都有吸引力。在本文中，我们报告的混合交通控制方案和服务计划的OMNeT++/INET-HNRL基于IEEE标准802.1Q堆叠的建模的现状。
2016-09-16 cs.NI cs.PF
Flexible Data Dissemination Strategy for Effective Cache Consistency in Mobile Wireless Communication Networks
在移动无线通信网络中，在移动客户端缓存数据项对于减少数据访问延迟具有重要意义。然而，有效的缓存失效策略用于确保移动客户端的缓存中的数据和数据库服务器处的数据之间的一致性。服务器使用失效报告（IR）来通知移动客户端关于数据项更新。提出并实现了一种基于多播的缓存一致性维护策略，该策略采用AVI作为缓存失效机制。所提出的算法概述如下-为了解决查询，移动客户端搜索其缓存以检查其数据是否有效。如果是，则回答查询，否则客户端向DTA（动态传输代理）查询最新更新，并且回答查询。如果DTA没有最新的更新，它会从服务器获取。因此，这里的主要思想是DTA将向客户端多播更新，因此客户端不需要单独上行到服务器，从而保留网络带宽。仿真场景是用Java开发的。实验结果表明，与现有的采用广播策略的方法相比，该多播模型简化了产生的流量，并且保持了缓存一致性。
2012-06-08 cs.NI
Dynamic realization of miscellaneous profile services in elastic optical networks using spectrum partitioning
本文针对弹性光网络中带宽配置服务的动态实现问题，提出基于概率性频谱划分和配置路由的两种多阶段频谱分配方法，在负载低于400 erlang时实现0.993的请求成功率。
2024-05-02 cs.NI
Push-and-Track: Saving Infrastructure Bandwidth Through Opportunistic Forwarding
目前，主要的无线运营商在努力满足移动用户不断增长的需求时面临网络容量问题。同时，3G使能设备越来越多地受益于自组织无线电连接（例如，Wi-Fi）。在这种背景下的混合连接，我们提出了推和跟踪，内容传播框架，利用特设的通信机会，以最大限度地减少无线基础设施的负载，同时保证严格的交付延迟。它通过一个控制环路来实现这一点，该控制环路收集用户发送的应答，以确定是否需要通过3G接口将新副本重新注入网络。推送跟踪非常灵活，可应用于各种场景，包括周期性消息泛滥和浮动数据。对于前者，本文探讨了多种策略，以确定有多少副本的内容应该注入，什么时候，和谁;对于后者，它检查了可实现的卸载率取决于新鲜度的限制。普通内容（如新闻或道路交通更新）的短延迟容忍度使其适合于这样的系统。具有较长延迟容忍度的用例（例如软件更新）甚至更适合。基于博洛尼亚市超过10，000辆汽车组成的现实大规模车辆数据集，我们证明了Push-and-Track始终满足其交付目标，同时减少了约90%的3G网络使用。
2012-02-18 cs.NI
Running the Network Harder: Connection Provisioning under Resource Crunch
传统上，网络以其容量的一小部分运行;然而，诸如软件定义网络之类的最新技术可以让运营商更努力地运行其网络（即，更高的利用率）。更高的利用率可以增加网络运营商的收入，但这种收益是有代价的：每天的流量波动和故障可能偶尔会使网络过载。我们称这种情况为资源紧缩。处理资源紧缩需要系统中的某些类型的灵活性。我们专注于具有灵活带宽要求的场景，例如，某些连接可以容忍较低的带宽分配。这可以释放容量以提供否则将被阻止的新请求。为此，网络运营商需要做出明智的决定，因为减少高付费连接的带宽来分配低价值连接是不明智的。我们提出了一种策略，以决定是否提供一个请求（以及其他连接降级），重点是在资源紧缩的利润最大化。为了解决这个问题，我们使用了一个网络状态的抽象，称为连接邻接图（CAG）。我们提出了PROVISIONER，它将我们的CAG解决方案与高效的线性规划（LP）相结合。我们将我们的方法与现有的贪婪方法和LP唯一的解决方案进行比较，并表明我们的方法在资源紧缩期间优于它们。
2018-04-25 cs.NI
Flare: Flexible In-Network Allreduce
allreduce操作是分布式应用程序中最常用的通信例程之一。为了提高其带宽并减少网络流量，可以通过将其卸载到网络交换机来加速此操作，网络交换机聚合从主机接收的数据，并将聚合结果发送回主机。然而，现有的解决方案提供的定制机会有限，并且在处理自定义运算符和数据类型、稀疏数据或聚合的可重复性令人担忧时可能会提供次优性能。为了解决这些问题，在这项工作中，我们设计了一个灵活的可编程开关作为构建块PsPIN，RISC-V架构实现的sPIN编程模型。然后，我们设计，模型，并分析不同的算法执行聚合在这个架构上，显示性能的改进相比，国家的最先进的方法。
2021-06-29 cs.AR cs.DC cs.NI
Application of a New Designed ROADM to Improve the Performance of Elastic Optical Network
研究提出一种低成本、低阻塞概率的ROADM结构并应用于弹性光网络，使系统在传输1 Tb/s时容纳的流量需求提升20%。
2023-06-28 cs.NI eess.SP
SpectralFly: Ramanujan Graphs as Flexible and Efficient Interconnection Networks
近年来，图论的考虑在HPC互连拓扑结构的设计中变得越来越重要。一种方法是寻找最优或接近最优的图族关于一个特定的图论性质，如直径。在这项工作中，我们考虑优化的频谱间隙的拓扑结构。我们研究了一种新的HPC拓扑结构，SpectralFly，设计围绕拉马努金图建设的Lubotzky，菲利普斯和Sarnak（LPS）。我们的组合属性，如直径，平分带宽，平均路径长度，和弹性链路故障，SpectralFly拓扑结构优于，或可比，类似的约束DragonFly，SlimFly，和BundleFly拓扑结构。此外，我们使用结构仿真工具包宏尺度元素库模拟器和研究成本最小化布局的微基准测试的代表性样本上模拟的性能的SpectralFly，展示了相当大的好处的SpectralFly拓扑结构。
2022-02-14 cs.AR cs.DC cs.DM
On the Benefits of Rate-Adaptive Transceivers: A Network Planning Study
本文研究下一代 BVT 的速率与调制配置粒度对 EON 规划的影响，提出考虑实现因素的最优配置选择和物理层感知规划算法，证明调制自适应最多可减少 20% 光路。
2023-12-18 cs.NI eess.SP
PsPIN: A high-performance low-power architecture for flexible in-network compute
将数据和控制任务卸载到网络的能力变得越来越重要，特别是当我们考虑到与CPU频率相比网络速度的快速增长时。网络内计算通过直接在网络中运行任务来减轻主机CPU负载，从而实现额外的计算/通信重叠，并可能提高整体应用程序性能。然而，维持由下一代网络提供的带宽，400 Gbit/s，可能会成为一个挑战。sPIN是用于NIC内计算的编程模型，其中用户为属于给定消息或流的每个传入数据包指定在NIC上执行的处理程序函数。它实现了类似CUDA的加速，其中NIC配备了并行处理网络数据包的轻量级处理元件。我们研究了sPIN NIC应提供的架构特性，以实现高性能、低功耗和灵活的数据包处理。我们介绍PsPIN，第一个开源的sPIN实现，基于多集群RISC-V架构，并根据确定的架构专业设计。我们调查的PsPIN的性能与周期精确的模拟，表明它可以处理数据包在400 Gbit/s的几种使用情况下，引入最小的延迟（26 ns的64 B包），并占用18.5 mm 2（22 nm FDSOI）的总面积。
2021-06-01 cs.DC cs.NI
