多源多播服务功能链优化部署算法

在软件定义网络和网络功能虚拟化环境下,针对多播中的服务功能链（SFC）部署,探究了多源多播中的联合虚拟网络功能（VNF）部署和流量路由问题,目的是最小化节点资源消耗和链路资源消耗总成本。同时考虑到节点、链路及带宽延迟限制,建立了整数线性规划模型,并提出一种名为多源多播树优化的启发式算法。该算法旨在为所有用户找到最近的源节点,获得多个源、目节点组,为每个组构造一棵多播服务功能树,然后优化多播服务功能树。实验仿真结果表明,与其他启发式算法相比,该算法有效地降低了总成本、链路利用率及时延。     

基于VNF实例共享的服务功能链部署算法

针对服务功能链(SFC)部署过程中存在虚拟网络功能(VNF)实例部署成本和转发路径成本难以权衡的问题,提出了基于VNF实例共享的SFC部署算法。首先针对多链SFC建立VNF和虚拟链路映射模型,并预估路径部署长度上限,保证SFC时延需求;其次,在路径部署长度限制范围内,尽可能使VNF实例共享最大化,以平衡链路转发成本和VNF部署成本,最终得到SFC部署策略。与已有的SPH(shortest path heuristic)和GUS(greedy on used server)部署算法相比,所提算法所得的总运营成本分别降低6.6%和12.15%,且当SFC数量增多时,该算法的服务接受率可达89.33%。仿真实验结果表明,提出算法可以在保证用户服务质量的同时有效降低SFC部署成本。     

面向并发业务的卫星网络服务功能链优化算法

在空间信息网络中,卫星硬件在线升级难度大且并发业务数量多,导致现有服务功能链（SFC）映射算法的服务请求接收率降低且资源开销过大。利用流量缩放因子与虚拟网络功能间的依附关系构建SFC,以最小化处理请求时延与总资源消耗为目标,提出一种空间信息网络SFC映射算法。通过调整预测函数的权值来控制搜索范围,从而获得全局最优的快速映射方案,有效解决节点随机失效问题。仿真结果表明,与OMD算法相比,该算法在较高的并发服务请求下可使处理请求时延和总资源消耗平均降低19%和6%。     

基于多链路故障的网络切片生存性算法

为了保证当底层网络的多条物理链路发生故障时用户业务能够不间断,提出一种基于多链路故障的网络切片生存性算法。通过区分切片上承载的业务类型,当高可靠低延迟切片请求到达后,将物理节点按节点重要度排序后进行映射,再对故障链路采用多备份路径算法,选取带宽资源消耗最少的路径依次对故障链路进行重映射,当高带宽切片请求到达后,采用广度优先搜索的节点映射算法,再通过多备份路径对故障链路进行恢复。仿真结果表明,该算法能够提高切片平均映射成功率、长期平均收益开销比、物理链路利用率和故障恢复率,缩短平均故障恢复时延。     

基于加权图的链路映射算法

服务功能链(Service Function Chain, SFC)作为一种服务部署概念,为网络提供了更高的灵活性。文中研究服务功能部署中的映射问题,针对服务功能链的业务编排平面部署提出一种基于加权图的链路映射算法,来平衡功能服务节点部署到物理节点上的负载要求。给出了一种服务功能虚拟链路的映射算法,即先进行服务功能组合,随后针对实际的链路情况进行建模分析,利用效率矩阵求解初值,最后利用启发式算法对前者进行纠正。通过建模分析,并与降低链路带宽需求的图匹配策略的特征向量分解算法进行对比,该算法可以在链路节点负载和链路带宽均衡的情况下完成服务请求,并且在服务链长度不断增长和流量数增加的过程中,算法对于吞吐量的变化更加稳定,可以降低对于现有物理网络进行映射的代价。     

基于VNF组合的服务功能链设计及映射算法

为优化网络功能虚拟化中服务功能链的设计和映射过程,提高物理资源利用率,提出一种基于虚拟网络功能(VNF)组合的服务功能链设计及映射算法A-VNFC.使用整数线性规划(ILP)模型,在小规模物理网络中求出目标函数总带宽消耗(TBC)的最优解,寻找可组合的VNF,并利用VNF决策树检查所有组合策略,通过迭代和优化降低TBC.仿真结果表明,A-VNFC算法可在不同场景下有效降低带宽消耗,其TBC数值接近ILP模型获得的最小带宽消耗值.     

基于服务拓扑切分机制的无线传感网虚拟映射算法

为解决无线传感网部署过程中存在资源调度困难、映射成功率较低及传输性能不佳等问题,提出了一种基于服务拓扑切分机制的无线传感网虚拟映射算法。首先,基于图论思想,构建了物理网络与虚拟网络的映射关系,将网络按能耗、带宽、时延等指标进行切分,再构建多约束评估机制,达到整合优化评估网络映射的效果。随后,将业务请求拆分为若干个拓扑服务片,对传输链路进行逐项映射,并结合时延最小化原则对链路匹配排序,将业务进行精准匹配并优化传输质量。依据节点能耗及节点剩余能量最优匹配原则,选取服务能力最佳的节点。最后,构建多参数评估机制,将带宽较高且时延较低的链路置于较高优先级别并进行匹配带宽映射,进而提高网络传输及服务承载性能。仿真实验表明,与常用的网络虚拟映射算法相比,所提算法具有更高的节点链路映射成功率和网络传输带宽,以及更低的节点能耗。     

移动边缘计算网络下的服务功能链部署优化设计

为解决移动边缘计算网络中面向用户的服务功能链部署算法系统成本支出过大、响应时间长的难题,提出了针对服务功能链成本与时延联合优化设计的方法。首先,在服务功能链构建阶段,根据节点位置和资源状况,选择当前最佳节点减少虚拟网络功能(virtualized network function, VNF)间的时延以提高服务功能链的响应时间。其次,在服务功能链部署阶段,由于映射资源有限,在服务映射节点时应用节点选取算法确定最佳节点映射排列顺序,并从中选取最短加权路径作为各VNF间的通信链路。实验仿真结果表明,相比于已有方案,该方法能有效降低时延和部署成本,并能显著提高服务功能链部署的成功率。     

基于两次优先级排序的虚拟网络映射算法

为解决现有的虚拟网络映射算法忽略网络本身属性,仅按照请求到达的顺序分配资源而导致物理资源利用率低的问题,利用时间窗模型,提出了基于两次优先级排序的虚拟网络映射算法。在第一次排序中,粗化虚拟网络请求的同时根据业务类型、属性参数计算请求优先级,初步确定窗口中虚拟网络映射顺序;在第二次排序中,综合考虑链路带宽资源需求和节点途径跳数,通过链路权重来确定优先级,计算最佳映射路径。仿真结果表明,该算法降低了虚拟网络请求的平均等待时间,提高了请求接受率及收益开销比。     

基于资源需求预测的动态服务功能链迁移方法

针对网络功能虚拟化环境下服务功能链资源需求变化引起的底层网络过载问题,提出一种基于资源需求预测的动态服务功能链迁移方法.首先,综合考虑迁移开销和迁移后底层网络的资源占用情况,建立底层网络开销模型.其次,利用经验模态分解将资源需求序列分解成本征模函数分量与残差分量,再通过径向基函数神经网络实现对各分量的预测,神经网络的训练过程采用粒子群算法进行参数优化.最后,对下一时隙即将过载的物理节点或链路,选择对过载资源占用最多的虚拟网络功能或虚拟链路进行迁出,并基于流量优化的原则,通过对全局拓扑的感知选择能最小化底层网络开销的物理节点迁入.仿真实验表明,所提的资源需求预测模型在提高预测精度的同时能缩短预测时间,所提的服务功能链迁移方法在降低底层网络开销、减少端到端时延和提高服务功能链可靠性等方面有较好性能.     

基于成本的服务链组成与部署联合优化策略

网络功能虚拟化（NFV）通过将虚拟网络功能（VNF）部署在虚拟设备中,提高了网络管理的灵活性,但随着服务需求的扩大,网络供应商消耗的运营支出（OPEX）也不断增加。由于VNF改变流大小的特性、VNF间的依赖性以及组成和部署方式的复杂性,面向OPEX的VNF组成和部署问题充满挑战。提出一种面向成本的虚拟网络链组成和部署联合优化策略,将节点映射成本、链路映射成本、激活成本和能耗成本公式化为OPEX,构建混合整数非线性规划模型。为分析影响成本的不同因素,同时提高特殊依赖情况下的处理效率,根据不同依赖关系将VNF请求集分为完全无序、部分有序和完全有序VNF集合进行分析,并设计3种相应优化算法。实验结果表明,在完全无序、部分有序情况下,算法性能优于首次适应算法、随机拟合算法等同类算法,对于完全有序算法,当节点资源配比在50%以上时,可获得小规模网络下近似线性规划模型精确解的方案。     

企业级网络虚拟映射带宽与能耗优化平衡策略

利用现有的网络环境运行大规模数据分析和处理任务是企业当前的实际需求。满足需求的途径之一是网络虚拟化技术。相比于云平台虚拟网络映射以最大化收益为出发点,企业级网络虚拟映射要以降低运行费用为目标,同时考虑节点间链路的带宽小的特点。以能源和带宽消耗优化为目标,建立了整数线性规划模型,第一步确定虚拟节点和链路映射到底层物理节点和链路的位置,第二步确定采用哪条链路传输所需镜像。实验参数来源于实际值,分析了单一优化模型和本文模型在实验数值上的差异,最终证明本文模型可以在带宽消耗优化和能耗消耗优化取得较好的平衡。     

绿色移动边缘网络中可靠的虚拟网络功能部署技术研究

绿色移动边缘网络(GMEN)是一个新兴的分布式网络,它将可再生的绿色能量作为边缘节点运行的主要能源,从而减少从电网中获取的能量。在GMEN中,网络服务供应商可以将多个虚拟网络功能(VNF)按照特定的顺序组成服务功能链(SFC)来处理用户的请求,这些VNF可以以软件实例的形式被灵活地部署在边缘节点上来高效地利用绿色能量。为了保证服务的时延和可靠性要求,需要把多个备份VNF(BVNF)部署在距VNF k跳范围内的节点上,以便在VNF发生故障时能代替它继续提供满足时延要求的服务。然而,每个地理分散的边缘节点收集到的绿色能量是动态变化的,如果VNF周围的节点所收集的能量减少并小于运行BVNF所需的能耗,则需要从电网中获取额外的能量来保证它的运行。因此,根据节点收集的绿色能量和使用计算、通信等资源所消耗的能量速率,制定在线的VNF和BVNF联合部署方案,使得边缘节点从电网中获取的能量被最小化,同时保证服务的时延和可靠性要求,是一个NP-hard问题。目前,已有许多工作对这一问题进行了研究,并取得了一定的成果,但在实际的应用中仍面临着一些问题。为了更深入地推进该领域的研究,对近几年的最新研究成果进...     

基于节点抗毁能力感知的虚拟网络可靠映射算法

为提高虚拟网络映射的可靠性,考虑影响底层物理节点抗毁能力的节点有效性、适应性、黏聚度及可用计算资源等因素,提出一种改进的虚拟网络映射算法。采用逼近理想解排序法对底层物理节点的抗毁能力进行排序,将虚拟节点映射至抗毁能力最强的物理节点上,当物理节点故障时重映射至抗毁能力次强的节点上应对物理节点失效的情况。仿真结果表明,在满足抗毁性约束的条件下,该算法能够有效降低底层物理网络的开销,提高虚拟网络映射成功率。     

基于深度强化学习的服务功能链跨域映射算法

在域内部分信息隔离场景下,针对SFC映射对传输时延和资源开销的影响,提出一种基于深度强化学习的服务功能链跨域映射算法.首先提出一个集中式编排架构,在此架构下上层控制器利用全网格聚合技术来构建抽象拓扑,降低域间映射复杂度;其次将SFC请求分割问题建模为马尔可夫决策过程,使得虚拟网络功能均衡地分配到各个域中;最后以域间传输时延以及映射资源开销为奖励函数构建深度强化学习网络,通过训练完成域间映射,如果域内映射失败则采用反馈机制提高SFC请求接受率.仿真结果表明,该算法有效地减小了传输时延和资源开销,同时提高了请求接受率.     

一种时延约束下可靠性保证的服务功能链部署方法

针对网络功能虚拟化环境中底层网络物理节点随机失效导致网络服务中断问题,提出了一种兼顾网络服务可靠性和时延约束的服务功能链部署方法以保证网络服务的可靠性。首先提出一种相邻虚拟网络功能备份实例资源共享的备份机制和单路径与多路径混合的路由策略,然后对时延约束下服务功能链可靠性部署问题建立混合整数线性规划模型,并设计了基于K最短路径扩展的服务功能链部署算法。仿真结果表明,与现有方法相比,该方法降低了节点和带宽资源开销,并提高了网络服务请求接受率。     

服务功能链的优化映射策略

服务功能链(Service Function Chains,SFC)是通过虚拟链路互联的一组有特定顺序的虚拟网络功能,服务功能链的优化映射是一重要的研究热点.随着网络业务需求量的增加,网络功能节点周围的链路资源可能无法得到充分利用.针对延迟代价与链路资源利用率,设计了一种服务功能链优化映射策略,并在网络拓扑中进行了仿真实验.通过与最短路径策略的对比,优化映射策略在做到负载均衡的同时,可以尽可能地减小延迟开销,提高映射成功率.     

一种保证NFV可靠性的最优备份拓扑生成方法

网络功能虚拟化（NFV）将服务功能链（SFC）映射到底层网络时,与传统的虚拟网络一样,会存在可靠性问题。本文针对NFV环境中的单链路故障,在考虑SFC拓扑设计和映射的基础上添加备份拓扑提高可靠性,再进一步简化备份拓扑,减少资源消耗。按照服务路径是否可分离,提出了两种最优备份拓扑的生成算法。仿真结果表明,最优备份拓扑在提高可靠性的基础上能够有效的减少备份带宽资源的消耗,提高资源利用率。     

服务功能链的跨域部署算法

针对以往的服务功能链(service function chain, SFC)跨域部署算法很容易导致多域网络负载失衡及能耗过多的问题，提出一种分布式跨域部署算法。基于域网络的资源剩余量及不同类型的虚拟网络功能(virtual network function, VNF)资源需求量完成SFC的划分，综合考虑单域网络负载均衡及能耗，完成SFC子链在单域网络的部署。仿真结果表明，相较于基准算法，基于该算法进行SFC的跨域部署可以获得更好的负载均衡效果，负载均衡度低至0.3%,同时能耗降低了0.5%～14.7%,更加贴合实际的应用需求。     

基于可靠性的5G-低轨星座网络切片映射算法

随着国家天地一体化信息网络重大项目的 推进,5G-低轨星座网络切片的可靠映射成为业内的研究热点.在基于软件定义网络(software-defined network,SDN)和网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)的5G-低轨星座集成网络架构下,将5G-低轨星座网络切片的可靠映射问题建模为一个混合整数线性规划问题.在此基础上,研究了切片请求的资源编排,进而提出了基于广度优先搜索的可靠映射算法.该算法综合考虑切片请求的可靠性阈值及虚拟网络功能(virtual network function,VNF)的资源需求,在虚拟网络映射中根据节点的可靠重要度对节点进行排序.仿真结果表明,该算法在满足可靠性阈值约束的条件下,能够最大化收益开销比,提高虚拟网络映射成功率,在切片可靠性及接受率等方面优于对比算法.