软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法

受到节点性能以及功耗方面的限制,在对无线网络异构服务功能链进行部署时,通常会因缺乏节点重要程度评估而导致部署效果不佳。对此,提出软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法。首先通过对网络协议内容进行获取,实现拓扑结构感知,并构建出节点重要度与节点链路数目之间的相关关系,对网络节点的重要度进行计算。然后将原始服务功能链拆分为多个独立的服务功能,并以节点综合度最高以及网络功耗最低构建出的目标函数作为映射方案求解途径,将服务功能映射到物理节点上。利用SDN控制器的编程接口,将功能链分解与映射的结果转化为网络配置指令。最后构建交换机的流量需求信息与待部署节点之间的映射关系,从而实现低功耗部署。在实验中,对提出的服务功能链部署方法进行了部署效果的检验。最终的测试结果表明,采用提出的方法对服务功能链进行模拟部署后,软件定义无线网络的功耗值更低,具备较为理想的部署效果。

基于可靠性保障的车联网中服务功能链映射算法

为支持未来交通系统中的海量服务,网络运营商将车辆作为移动智能终端加入物理设施网络来参与网络功能虚拟化是一种有前景的解决方案.然而,与静态网络不同,车联网的动态拓扑会使部分物理链路发生中断,使承载的虚拟链路失效,导致服务失败.以保障链路可靠性为约束,以提高服务映射成功率为优化目标,提出一种针对动态网络的服务功能链优化映射算法.首先,采用随机几何以及矩生成函数理论分析得出链路可靠性解析表达式,建立移动性物理网络中服务功能链的成功映射条件集合;其次,构造基于可靠性保障的服务功能链映射优化模型;最后,为了实现低复杂度求解,在可靠物理链路提取方案的基础上,采用子图同构的基本思想,结合匹配发散概率优化剪枝效率,并引入适应度匹配以提升映射成功率,从而提出高效映射算法.实验结果证明,与经典的属性排序映射算法以及设备位置映射算法相比,提出的算法能保障链路的可靠性,提高服务映射的成功率.

车路协同网络中服务功能链可行时长优化映射算法

以车路协同网络为研究对象,针对物理链路间连通时长的差异性,本文提出优化可行时长的服务功能链映射算法。首先,建立车路协同的物理传输网络模型,并分别分析车车链路和车路链路的连通时长;其次,以映射可行时长为优化目标,以服务功能链的映射规则为约束,建立整数规划问题;最后,为求解该NP-hard问题,提出基于改进子图同构的映射算法,联合考虑车路协同环境中的节点属性、链路属性及链路间关联关系,设计剪枝策略,从而实现服务链路在物理链路上的组合优化映射。实验结果表明,通过考虑物理链路连通时长的差异性,并对其进行优化选择,提出算法在车间通信距离150 m和最大车速60 km·h^(-1)条件下,可将可行时长提升34.4%;同时,在车车通信范围、车辆数以及最大车辆速度这3项主要参数设置中均可验证发现,所提算法可有效提升映射可行时长。

面向多租户共享VNF实例的服务功能链动态映射方案

针对如何将5G网络中动态到达的VNF实例所形成的服务功能链映射至底层物理网络的问题,设计了一种服务功能链动态映射方案。该方案将ASMA算法时延模型改进为端对端动态映射时延模型,基于该模型设计了VNF实例映射算法和VNF实例冗余算法,实现了VNF实例动态映射和冗余备份功能。通过MATLAB对整体方案进行仿真,并将该方案与ASMA的映射算法进行实验对比,结果表明该方案能够降低服务功能链映射的成本,且在业务流请求数较小时,能够有效减小服务功能链映射的传输时延与传播时延。

一种区分等级的可生存服务功能链映射方法

针对在底层网络可能发生单点和单链路故障情况下的服务功能链(service function chain,SFC)映射问题,提出一种区分等级的可生存SFC映射方法,为提供重要服务的关键SFC预先分配备用资源,为提供普通服务的普通SFC快速重映射失效部分,从而兼顾提高SFC可生存能力和降低底层网络资源开销的需求.首先,在考虑最小化SFC服务时延的条件下,分别为关键SFC和普通SFC的可生存映射问题建立混合整数线性规划模型.其次,提出2种启发式的模型求解算法,其中,面向关键SFC的主备服务路径构建算法采用贪心思想交替进行节点和链路映射,以减小SFC服务时延,并在主备服务路径之间建立桥接路径,以提高路径切换速度和降低路径切换过程的丢包率;面向普通SFC的失效服务路径重建算法引入最大流问题求解失效节点的最佳重映射位置,以提高成功恢复的失效普通SFC数目,并利用改进的Dijkstra最短路径算法选择时延低的重映射路径.最后,在不同网络条件下实验验证了启发式算法的性能,并且在模拟网络环境中所提可生存SFC映射方法能保证SFC的成功运行率在59.2%以上.

基于资源拆分的虚拟网络功能服务链映射算法

针对网络虚拟化环境下虚拟网络功能服务链的资源分配以及部署问题,提出了基于资源拆分的虚拟网络功能服务链部署策略。通过对租户的资源需求进行主动拆分,利用更小的资源分配粒度达到提高物理资源利用率的目的。利用最优化理论将虚拟网络功能服务链的资源分配问题建模成具有链式拓扑结构的虚拟网络映射问题,并通过设计高效的启发式算法以有效地解决这一问题。实验结果表明,该算法与其他虚拟网络映射算法相比,能有效提高物理资源的利用率以及租户请求的接收率。

节点效用最大化的服务功能链构建方法

网络严重依赖中间件盒子来提供关键的服务功能,随着软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)技术的发展,如何利用新技术部署中间件盒子并引导流量通过特定顺序的中间件盒子完成服务功能链构建成为亟待解决的问题。针对SDN+NFV环境下的服务功能链构建问题,提出一种节点效用最大化的服务功能链协同构建方法NUM(Node Utility Maximization)。首先结合SDN+NFV技术设计了一种服务功能链协同构建机制;其次,根据机制中资源处理器所解决的中间件盒子部署和流量引导问题,建立了节点选择模型和效用最大化模型;最后,利用禁忌搜索改进组合模拟退火算法对该模型进行求解。仿真实验表明,NUM方法与主流方法相比在构建时间、构建成功率以及网络拥塞率上具有优越性,同时采用所提出的服务链构建方法在节点效用上提高约20%。

一种高可靠性的服务功能链构建策略

针对网络功能虚拟化环境中服务功能链构建的可靠性问题,提出通过虚拟网络功能组合构建高可靠性服务功能链拓扑的策略。首先描述了提高可靠性的方法及可能存在的资源消耗增多问题;其次建立模型提出构建策略,将虚拟网络功能组合形成关键子拓扑,按组合所节省的带宽顺序依次映射关键子拓扑并反馈其资源消耗,以此判断虚拟网络功能之间的可组合性,确定资源消耗最低的组合方式,构建最优的服务功能链拓扑。最后通过仿真实验对比,提出的策略能有效地提高服务功能链的可靠性,并有效降低资源消耗。

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%。

一种基于匹配博弈的服务链协同映射方法

针对软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV)环境下服务链映射难以兼顾效率与物理资源利用率的问题,该文提出一种基于匹配博弈的服务链协同映射方法。首先,以最大化网络资源效用为目标,建立服务链映射模型MUSCM;然后,分虚拟网络功能(VNF)部署和组链两个部分解决服务链映射问题,VNF部署部分,设计基于多对一匹配博弈理论的算法协同服务链和服务节点双方互相进行选择,有效提升了服务链的映射效率和物理资源的利用率,在此基础上,设计基于分段路由策略的算法实现各VNF实例间的流量牵引以完成VNF组链,有效降低了链路传输时延。实验结果表明,与经典算法相比,该算法在保证映射请求接受率的同时,有效降低了服务链的平均传输延时,提升了系统的物理资源利用率。

一种求解服务链映射问题的离散粒子群优化算法

网络功能虚拟化技术的提出,为减少服务提供商的投资成本与管理开销,实现网络功能的灵活组合、新服务的快速部署提供了解决方案,使多样化、可扩展的服务供应成为可能.网络功能虚拟化中的研究难点是服务链映射问题.现有以最小化端到端时延为目标的映射算法受制于资源瓶颈的限制,导致有效服务路径不能被映射,影响服务链的映射成功率.针对这一问题,提出一种求解服务链映射问题的粒子群优化算法(SIFC-SCMPSO),并以路径跳数为约束设计了初始化可行解与位置更新策略.实验结果表明,该算法有效地减少了资源用量,提高了有效路径被发现的概率,在服务链映射成功率、长期平均收益、平均开销等评价指标上均取得了较好的结果.

基于Q-learning的跨域服务链映射机制

针对软件定义网络功能虚拟化环境下跨域服务链映射问题,提出了一种区域集中管理、全局协同调度的虚拟服务资源管控架构。在此基础上,建立了一种有效的跨域服务链映射框架,在此框架下将跨域服务链映射问题建模为以最小化映射开销为目标的整数线性规划问题,并基于Q-learning机制设计跨域服务链构建请求分割算法进行优化求解。仿真实验表明该方法在平均分割时间、平均映射开销和服务链构建请求接受率等方面相较传统方法具有更优的表现。

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。

面向云网融合SaaS安全的虚拟网络功能映射方法

在云网融合背景下,承载软件即服务(SaaS)业务功能的云基础设施可能横跨多个数据中心和归属网络,难以保证云资源安全可控。为缩短SaaS业务服务的处理时延,设计基于冗余执行和交叉检验的SaaS组合服务模式,并对容器、Hypervisor和云基础设施的安全威胁进行建模,建立拟态化虚拟网络功能映射模型和安全性优化机制。在此基础上,提出基于近端策略优化的PJM算法。实验结果表明,与CCMF、JEGA和QVNE算法相比,PJM算法在满足安全性约束的条件下,能够降低约12.2%业务端到端时延。

一种基于主-备份节点同步映射的VNF热备份机制

网络功能虚拟化实现了网络功能与专属硬件平台的分离,虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)通过动态组合形成服务功能链,实现同一硬件平台部署不同的功能服务。针对软件定义网络功能服务可靠性和物理网络资源效率问题,提出了一种基于主备份节点同步映射的VNF节点热备份机制。首先,选择满足节点资源约束的物理节点为主备份节点候选映射对;然后,选择满足带宽约束的最短物理链路为服务路径,实现节点与链路资源总开销的优化。实验结果表明,与传统的备份机制相比,该方法能够满足电信级高可靠性的服务需求,降低了VNF节点备份资源总开销,提高了服务请求的接受率和底层物理网络资源的利用率。

基于安全分级的网络切片备份与重映射方法研究

在未来5G核心网虚拟化环境中通用的X86服务器使攻击者容易发掘漏洞,底层网络也更易感染和传播病毒,进而造成单个物理节点失效问题,严重影响网络切片的服务性能。首先在现有节点备份和重映射应对方案基础上,考虑节点间的安全约束关系对网络安全性能的影响,提出网络切片中虚拟节点与物理节点的安全参数评估模型,建立虚拟节点与物理节点之间的安全约束关系;然后基于安全参数评估模型选出备份虚拟节点并设计备份映射方法;最后在满足网络时延要求下设计节点重映射机制。实验结果表明,所提方法能够在满足网络切片的服务性能要求下,显著提升网络的入侵容忍能力。