基于DAG抽象的混合型SFC嵌入代价最优化方法

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网络技术是物联网、云计算、边缘计算、5G网络等新兴技术的核心和基础,传统网络功能基于专用硬件部署导致网络资源分配不灵活,不能够满足目前海量差异化的应用需求。基于网络功能虚拟化(NFV,Network Function Virtualization)的网络功能部署方式是实现网络资源灵活分配的有效方法。服务功能链(SFC,Service Function Chain)和混合型SFC将多个虚拟化网络功能(VNF,Virtual Netowrk Function)进行编排以满足多样化网络性能需求。由于不同供应商对VNF的定价各异,如何合理的选择网络中的VNF和路由VNF之间的路径是降低在网络中部署(混合型)SFC的代价的关键研究点。现有研究局限于对传统串行SFC嵌入优化问题的探索,而混合型SFC嵌入优化问题亟需解决。本文聚焦于以最小化部署成本为目的的混合型SFC嵌入优化问题,具体工作如下:针对单个混合型SFC嵌入代价最优化问题,本文提出一种基于标准化有向无环图(DAG)的结构抽象方法,将DAG-SFC嵌入代价最优化问题归结为一个NP-hard问题。基于在邻近节点中选取VNF以减少链路代价的思想,提出了一种基于广度优先搜索的贪婪方法(BBE);并进一步基于限定搜索域的思想,提出MBBE算法将求解复杂度从O(n??h 2??)降低到O(k?n2 Xm?)。实验结果表明,本文提出的方法平均降低约30%的嵌入代价,具有鲁棒性。在线场景下的服务请求通常需要实时响应并需要兼网络的负载均衡,但已有算法无法兼顾。针对在线的多个混合型SFC嵌入代价最优化问题,本文基于预计算的思想提出了DS-Box系统架构,该架构由离线模块和在线模块组成,保障了实时响应及网络的负载均衡。实验结果表明,DS-Box平均降低约25%的嵌入代价,并保障了网络的稳定性。本文主要研究了(单个/多个)混合型SFC嵌入代价最优化问题。本文对于基于NFV的流量工程优化具有理论价值与应用价值。
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