An NFV and Microservice Based Architecture for On-the-fly Component Provisioning in Content Delivery Networks
内容分发网络（CDN）通过互联网向地理上分布的终端用户分发内容（例如，网页、视频）。有些内容有时确实会吸引一大群最终用户的注意。这通常会导致快速拥挤，这可能会导致CDN中断等重大问题。微服务架构风格旨在将整体系统分解为更小的组件，这些组件可以独立部署，升级和部署。网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）是一种新兴技术，其目的是通过将网络功能与底层硬件解耦来降低成本并带来灵活性。本文利用NFV和微服务架构风格提出了一种用于动态CDN组件配置的架构，以解决闪存拥挤等问题。在所提出的架构中，CDN组件被设计为通过RESTFul Web服务进行交互的微服务集，并被配置为虚拟网络功能（VNF），这些功能是动态部署和编排的。我们已经构建了一个原型，其中CDN代理服务器被设计为一组微服务，被动态部署。该原型部署在SAVI，加拿大未来的互联网应用的分布式测试床。性能也进行了评估。
2017-10-13 cs.NI
Congestion Control Mechanisms for Inter-Datacenter Networks
在地理上分布的环境中运行的应用程序变得越来越普遍。大型在线服务通常将其数据共享或复制到不同地理区域的多个数据中心（DC）。在这些应用的数据通信需求的驱动下，数据中心间网络（IDN）变得越来越重要。然而，我们发现数据中心间网络的拥塞控制相当具有挑战性。首先，数据中心间通信涉及数据中心网络（DCN）和连接多个数据中心的广域网（WAN）。这样的网络环境呈现出相当异构的特性（例如，缓冲深度，RTT）。现有的拥塞控制机制考虑DCN或WAN拥塞，而不同时捕获两者的拥塞程度。其次，为了降低演进成本和提高灵活性，大型企业已经构建和部署了基于浅缓冲交换芯片的广域路由器。然而，对于传统的拥塞控制机制（例如，TCP Cubic），浅缓冲区很容易被大的BDP（带宽延迟产品）广域流量淹没，导致高数据包丢失和吞吐量下降。本论文描述了我在优化数据中心间网络的拥塞控制机制方面的研究工作。首先，我们设计了GEMINI --一种实用的拥塞控制机制，它可以同时处理DCN和WAN中的拥塞。其次，我们提出了FlashPass -一种主动的拥塞控制机制，实现了近零的损失，而不会降低吞吐量下的浅缓冲广域网。广泛的评估表明，他们优于现有的拥塞控制机制的性能。
2022-01-11 cs.NI
Renewable Energy-Aware Inter-datacenter Virtual Machine Migration over Elastic Optical Networks
数据中心（DC）被大规模部署，以支持不断增长的数据处理需求，以支持各种应用程序。发展中国家的能源消耗成为一个关键问题。利用可再生能源为DC供电可以有效地减少棕色能源消耗，从而缓解能源消耗问题。由于发展中国家的地理分布，不同发展中国家的可再生能源发电和数据处理需求通常不同。根据可再生能源的可用性在DC之间迁移虚拟机（VM）有助于匹配DC中的能源需求和可再生能源发电，从而最大化可再生能源的利用。由于迁移VM会在网络中产生额外的流量，因此VM迁移受到网络容量的限制。具有网络容量约束的数据中心间虚拟机迁移是一个NP难问题。在本文中，我们提出了两个启发式算法，近似的最佳VM迁移解决方案。通过大量的模拟，我们表明，所提出的算法，通过在DC之间迁移VM，可以减少高达31%的布朗能源消耗。
2015-08-27 cs.NI
Energy-Aware Virtual Machine Management in Inter-datacenter Networks over Elastic Optical Infrastructure
数据中心（DC），大规模部署，以支持不断增长的需求，数据处理应用程序，消耗巨大的能源。利用可再生能源为DC供电可以有效降低棕色能源消耗。由于发展中国家的地理分布，可再生能源发电和数据处理的需求通常在不同的发展中国家有所不同。根据可再生能源的可用性在DC之间迁移虚拟机（VM）有助于匹配DC中的能源需求和可再生能源发电，从而最大化可再生能源的利用。我们首先引出了可再生能源感知的数据中心间（DC间）VM迁移问题，在一个DC间网络的弹性光基础设施，提出了它作为一个多-多播通信问题，然后将其公式化为一个整数线性规划问题。目标是通过VM迁移最小化DC在这种DC间网络中的棕色能量消耗的总成本。我们使用CVX和Guidelines来解决这个问题的小网络配置，我们提出了一些启发式算法，近似的最佳解决方案，为大型网络配置。通过大量的模拟，我们表明，所提出的算法，通过在DC之间迁移VM，可以减少高达19.7%的棕色能源消耗的成本。
2018-02-17 cs.NI
Green Distributed AI Training: Orchestrating Compute Across Renewable-Powered Micro Datacenters
University of Rome Tor Vergata（罗马托维加塔大学）；CNIT（意大利电信与信息技术研究中心）；COMMON NET；proxim AI
针对间歇性可再生能源与集中式数据中心不匹配的问题，提出通过实时工作负载迁移，在可再生能源驱动的微数据中心间进行分布式AI训练，并建立可行性域模型，设计感知可行性的编排框架，以减少非可再生能源使用并提高性能稳定性。
2026-05-27 cs.NI
Network Coding Function Virtualization
近年来，网络功能虚拟化（NFV）和网络编码（NC）作为分别为5G网络提供灵活性和差异化可靠性的关键概念引起了广泛关注。在本文中，我们提出了NC架构设计和NFV的集成。为了做到这一点，我们首先描述了我们所谓的虚拟化过程中，我们提出的架构设计的NC，应该有助于提供可靠性功能的网络。该过程包括识别NC所需的功能实体，并分析何时应激活功能以实现复杂性/能源效率。我们提出的NC功能虚拟化的相关性在于其适用于任何底层物理网络、卫星或混合网络，从而实现软件化和快速创新部署。最后，我们验证了我们的框架的一个研究案例的地理控制的网络可靠性，是基于设备的地理位置为基础的信号/网络信息。
2018-03-12 cs.NI
Revolutionizing Datacenter Networks via Reconfigurable Topologies
本文针对数据中心流量增长与传统固定拓扑网络的性能瓶颈问题，综述了可重构数据中心网络的动机、技术支撑、分类体系、形式化模型及研究挑战，并配套了领域专家的访谈视频。
2025-02-22 cs.DC cs.NI
Provably Efficient Algorithms for Joint Placement and Allocation of Virtual Network Functions
网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）具有显著降低资本和运营费用、缩短产品发布周期、提高服务敏捷性的潜力。在本文中，我们专注于最小化虚拟网络功能（VNF）实例的总数，以向网络中的所有流提供特定服务（可能在不同位置）。某些网络安全和分析应用程序可以允许在不同节点（对应于数据中心）处对流进行部分处理，从而为资源的更大优化提供机会。通过从集合覆盖问题的简化，我们证明了这个问题是NP-困难的，并且甚至不能在（1 - o（1））ln（m）（其中m是流的数量）的因子内近似，除非P=NP。然后，我们设计了两个简单的贪心算法，并证明了它们的逼近比为（1 - o（1））ln（m）+ 2，这是渐近最优的。对于每个节点托管多个VNF实例的特殊情况（实际上通常是这样），我们还表明我们的贪心算法具有恒定的近似比。此外，树拓扑结构，我们开发了一个最佳的贪心算法，利用固有的拓扑结构。最后，我们进行了广泛的数值实验，以评估我们提出的算法在各种情况下的性能。
2017-02-03 cs.NI
RCD: Rapid Close to Deadline Scheduling for Datacenter Networks
基于数据中心的云计算服务提供了一个灵活、可扩展且经济的基础架构，用于托管多媒体流、电子邮件和大容量存储等在线服务。许多这样的服务执行地理复制以向用户提供必要的服务质量和可靠性，从而导致频繁的大的数据中心间传输。为了满足租户服务水平协议（SLA），这些传输必须在截止日期之前完成。此外，WAN资源非常稀缺且成本高昂，这意味着它们应该得到充分利用。最近提出的几个方案，如B4，TEMPUS和SWAN都集中在通过集中式调度提高数据中心间传输的利用率，然而，它们未能提供一种机制来保证被接纳的请求满足其截止日期。此外，在最近的一项研究中，作者提出了Amoeba，这是一种允许租户定义最后期限并保证满足指定最后期限的系统，但是，为了接纳新流量，所提出的系统必须修改已经接纳的传输的分配。在本文中，我们提出了快速接近最后期限调度（RCD），接近最后期限的流量分配技术，是快速和有效的。通过模拟，我们表明，RCD比阿米巴快15倍，提供高链路利用率以及最后期限保证，并且能够快速决定新请求是否可以在最后期限之前完全满足。
2017-07-13 cs.NI cs.PF
Minimizing Flow Completion Times using Adaptive Routing over Inter-Datacenter Wide Area Networks
Ming Hsieh Department of Electrical Engineering, University of Southern California (USC)（南加州大学明海希电气工程系）
本文提出一种自适应路由方法，通过根据网络状态和流属性动态分配路径，减少带宽使用和流完成时间，提升跨数据中心网络效率。
2018-02-25 cs.DC cs.NI cs.PF
Coded Network Function Virtualization: Fault Tolerance via In-Network Coding
网络功能虚拟化（NFV）规定了通用网络设备（例如服务器和交换机）上的网络功能的实例化。虽然产生了更灵活和更具成本效益的网络架构，但NFV可能受到商业现成硬件比传统蜂窝部署中使用的专用网络元件更不可靠的事实的限制。此问题的典型解决方案是在地理上分布的硬件上复制网络功能，以确保多样性。相反，这封信提出利用信道编码来增强NFV对硬件故障的鲁棒性。所提出的方法针对上行链路信道解码的网络功能，并且建立在编码数据帧的代数结构上，以便对要在不同服务器处处理的信号执行网内编码。针对简单实施例呈现了所提出的编码NFV方法的关键原理，并且讨论了扩展。数值结果表明，所提出的计划相比，传统的基于多样性的容错计划的错误概率的潜在收益。
2016-09-16 cs.IT cs.NI math.IT
Datacenter Traffic Control: Understanding Techniques and Trade-offs
University of Southern California（南加州大学）
本文探讨数据中心流量控制的核心挑战与方法，分析管理方案、传输控制、流量整形等技术，并指出开放挑战与新网络范式。
2017-12-10 cs.DC cs.NI cs.PF
Can SDN Mitigate Disasters?
数据中心网络和服务在灾难面前面临风险。现有的容错存储服务甚至无法实现零恢复点目标（RPO），因为客户端生成的数据可能会在跨地理复制数据中心的迁移终止之前丢失。SDN已被证明有助于利用应用级信息来优化信息路由。在本文中，我们提出了软件定义边缘（SDN）或在网络边缘实现SDN，以实现零RPO。我们用一个容错的键值存储来说明我们的建议，该存储在30秒内从灾难中恢复。尽管CDN具有固有的容错性和可扩展性，但它的部署对ISP和CDN提供商之间的合作关系提出了新的挑战。我们的结论是，故障检测信息在SDN级别可以有效地从灾难中恢复的应用程序。
2014-10-20 cs.NI
DCRoute: Speeding up Inter-Datacenter Traffic Allocation while Guaranteeing Deadlines
University of Southern California（南加州大学）；Microsoft（微软）
本文提出DCRoute，通过单路径分配避免数据包重排序，确保流量在截止期限前完成，比基于线性规划的算法快200倍。
2017-07-13 cs.DC cs.NI cs.PF
Geo-Network Coding Function Virtualization for Reliable Communication over Satellite
在本文中，我们提出了一个设计解决方案，实现虚拟化网络编码功能（VNCF）的服务覆盖区域。网络功能虚拟化（NFV）和网络编码（NC）架构设计被集成为NC设计域的工具箱，使得NC可以在包括卫星或混合网络的不同底层物理网络上实现。该设计包括确定理论上的限制NC在无线网络中的可实现的速率区域和优化编码速率的节点，实现VNCF。总体设计目标是在接收端实现给定的组播传输目标可靠性。此外，优化问题针对某些计算复杂性/能量约束使用具有地理标记的链路统计和部署区域中的网络节点的地理位置信息的数据库。数值结果验证了我们的设计解决方案，网络条件和系统约束如何影响NC的设计和实现，以及VNCF如何允许通过无线网络进行可靠的通信，其可靠性和连通性达到理论极限。
2018-03-12 cs.NI
The Effect of the Network in Cutting Carbon for Geo-shifted Workloads
针对地理转移工作负载的碳减排问题，提出使用物理互联网基础设施高保真地图估算广域网（WAN）碳成本的地理工作负载迁移方法，发现考虑WAN碳成本时空间转移比单独时间转移碳节约更高。
2025-04-18 cs.NI
VNF-Cache: An In-Network Key-Value Store Cache Based on Network Function Virtualization
VNF-Cache基于网络功能虚拟化技术，通过内网缓存服务优化数据访问响应时间与资源使用，实验证明其在跨地域服务器环境下的高效性能提升。
2025-12-23 cs.NI
Security-Induced Braess Paradoxes in Service Function Chain Orchestration
California State University, Long Beach（加州州立大学长滩分校）；Western Carolina University（西卡罗来纳大学）
研究NFV/SDN编排中增加防御选项可能恶化服务性能的Braess悖论，提出条件判定与预部署筛选机制，实验表明悖论-aware约束可将性能损失控制在1.9%以下。
2026-06-17 cs.CR cs.GT cs.NI
Integrated ICN and CDN Slice as a Service
在本文中，我们利用网络功能虚拟化（NFV）和多访问边缘计算（MEC）技术，提出了一种将ICN（信息中心网络）与CDN（内容分发网络）集成的系统，以提供高效的内容分发服务。所提出的系统将动态CDN切片概念与基于NDN（命名数据网）的ICN切片概念相结合以避免核心网络拥塞。部署动态CDN切片以根据内容的性质和潜在观众的地理分布在最佳位置缓存内容。虚拟缓存服务器以及支持虚拟转码器被放置在属于多个管理域的云上，形成CDN切片。ICN切片反过来用于内容的区域分发，利用基于名称的访问和自主网络内内容缓存。这使得能够从附近的网络节点递送内容，避免内容的重复传输，并且还确保较短的响应时间。实验结果表明，ICN/CDN在服务可扩展性、可靠性和服务质量等方面都优于传统CDN。
2022-01-03 cs.NI
Design of Virtualized Network Coding Functionality for Reliability Control of Communication Services over Satellite
网络编码（NC）是一种新的编码技术，可以看作是经典的点对点编码的推广。与经典编码一样，信息理论和代数观点都带来了对NC好处和相应权衡的不同和互补的见解。然而，NC的多用户性质及其在协议栈的所有层上的固有适用性，需要新的设计方法来有效地实现这项技术。在本文中，我们提出了一种可能的方式来设计NC作为一个虚拟的网络功能提供给通信服务设计师。具体而言，我们提出了NC和网络功能虚拟化（NFV）架构设计的集成。该集成实现为NC设计域的工具箱，服务设计者可以将其用于流程工程。我们提出的设计框架结合了网络协议驱动的设计和系统模块驱动的设计方法。特别地，网络代码的自适应选择及其用于特定服务的使用然后可以根据最终服务意图和底层（虚拟化）系统或网络来定制和优化。我们制定了一个完整的用例，我们设计的地理网络编码，NC的应用程序，编码率优化使用数据库的地理位置信息对能源的有效利用资源。我们的数值结果突出了建议的NC设计框架和具体应用的好处。
2018-03-12 cs.NI
Optimal Virtual Network Function Placement and Resource Allocation in Multi-Cloud Service Function Chaining Architecture
服务功能链（SFC）是在地理上分布的数据中心上部署各种网络服务实例并提供它们之间的互连的问题。目标是使网络流量能够在底层网络中顺畅流动，从而为最终用户提供最佳体验质量。网络功能的正确链接导致分布式资源的最佳利用。这已经成为电信行业的一种事实模型，网络功能部署在底层硬件上。尽管该模型到目前为止已经很好地服务于电信行业，但是由于直接在物理资源上部署服务，因此它主要适于适应网络服务和服务需求的静态行为。这导致网络僵化，对最终用户的延迟更大，特别是在以数据为中心的模型中，计算资源正在向最终用户移动。一种新颖的联网范例，即网络功能虚拟化（NFV），通过在被称为虚拟网络功能（VNF）的软件层中实现网络功能来动态地满足用户需求并降低运营费用（OpEx）和资本支出（CapEx）。然后，VNF互连以形成完整的端到端服务，也称为服务功能链（SFC）。在这项工作中，我们研究的问题，部署服务功能链的网络功能虚拟化架构。具体来说，我们研究虚拟网络功能布局问题的最佳SFC形成在地理上分布的云。我们将多云场景中最小化云间流量和响应时间的问题设置为ILP优化问题，以及总部署成本和服务水平协议（SLA）等重要约束。在我们的模型中，我们考虑了链路延迟和计算延迟。
2019-02-10 cs.NI
Exploring Micro-Services for Enhancing Internet QoS
随着软件定义网络和虚拟化技术领域的增强，诸如网络功能虚拟化（NFV）和物联网（IoT）的新型网络范例正在迅速普及。物联网和5G网络的发展以及在线服务的爆炸式增长导致连接到网络的设备呈指数级增长。因此，应用服务提供商（ASP）和互联网服务提供商（ISP）正面临着前所未有的挑战，以适应日益增长的服务和业务需求，从地理上分布的用户。为了解决这个问题，许多ASP和ISP，如Netflix，Facebook，AT&T等越来越多地采用微服务（MS）应用程序架构。尽管MS在业界取得了成功，但目前还没有针对服务提供商的具体标准或研究工作作为指导方针，尤其是从基本微服务运营的角度来看。在这项工作中，我们的目标是弥合工业界和学术界之间的差距，并讨论不同的微服务部署，发现和服务提供商的通信选项，作为形成完整服务链的一种手段。此外，我们还解决了跨多个云（包括微云）调度微服务的问题。我们考虑不同的用户级SLA，如延迟和成本，同时调度这些服务。我们的目标是减少整体周转时间以及部署完整端到端服务的成本。在这项工作中，我们提出了一种新的基于亲和力的公平加权调度启发式算法来解决这个问题。我们还比较了所提出的解决方案与标准贪婪调度算法在文献中提出的结果，并观察到显着的改善。
2019-02-10 cs.NI
Solyx AI Grid: Hardware-Telemetry-Aware Routing Across Geographically Distributed GPU Clusters
Solyx AI, Inc.（Solyx AI 公司）
提出Solyx AI Grid，一种结合GPU硬件遥测、vLLM应用指标和WAN信号的多站点推理路由控制平面，通过10信号加权压力评分器实现每请求放置决策，在实验中吞吐量提升1.56-1.75倍，能力错配泄漏降至0.43%，故障重路由p99延迟降低至1247ms。
2026-06-16 cs.DC cs.NI
Serving Graph Neural Networks With Distributed Fog Servers For Smart IoT Services
Sun Yat-sen University（中山大学）
本文提出分布式实时GNN推理框架Fograph，利用多雾节点异构资源与GNN特定压缩技术，解决云端服务通信开销大的问题，实现最高5.39倍执行加速和6.84倍吞吐量提升。
2023-07-04 cs.AI cs.DC cs.LG
Blockchain-based Lightweight Authentication Mechanism for Vehicular Fog Infrastructure
随着先进通信技术的不断发展，汽车变得越来越智能和互联。由于各种车辆应用的巨大增长，通过先进的车载设备产生了大量的数据，这些数据被认为对提高驾驶安全和增强车辆服务至关重要。然而，基于云的模型在延迟和移动性至关重要的应用中往往不足。为了充分发挥车载网络的潜力，需要解决高效通信和计算的挑战。在这个方向上，出现了车辆雾计算（VFC），它将雾计算的概念扩展到传统的车辆网络。它是一种地理上分布式的范例，有可能通过在终端车辆附近推送智能（即计算资源，存储和应用服务）来执行时间关键和数据密集型任务。然而，安全和可靠的传输是非常重要的，在高度移动的车辆网络，以确保最佳的服务质量（QoS）。在这个方向上，已经提出了一些认证机制在文献中，但他们中的大多数被发现不适合由于缺乏分散性，匿名性和信任特性。因此，本文提出了一种有效的跨数据中心认证和密钥交换方案，基于区块链和椭圆曲线密码（ECC）。在这里，区块链的分布式账本用于维护网络信息，而高度安全的ECC用于车辆和路边单元（RSU）之间的相互认证。此外，所提出的方案是轻量级的，可扩展的考虑VFC设置。针对现有技术水平的性能评估结果表明，该方案实现了增强的安全功能。
2019-04-02 cs.CR cs.NI
