面向独立专网业务的服务功能链部署研究

来源 :杨琼 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xqiqi
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在使能网络切片的独立专网中,为不同业务提供定制化服务的服务功能链(Service Function Chain,SFC)以虚拟化的形式部署在同一个基础设施之上,有效地避免了垂直行业为满足其内部碎片化的业务需求搭建多个专用的物理网络。然而,部分行业或政府机构部门要求独立专网内不同业务之间实现严格的物理隔离,这与共享基础设施部署SFC服务于不同业务的方式存在明显的冲突关系。为了赋能各行各业数字化转型,实现专网规模化应用,就需要满足专网用户所提出的各项要求。因此,如何在保证专网用户对业务隔离要求的情况下,对SFC进行高效地部署是一个具有实际意义的问题。在考虑到独立专网场景下不同业务差异以及不同业务间物理隔离要求的情况下,本文建立了SFC隔离部署的数学模型,通过将模型中的物理隔离等非线性约束线性化,使得模型可以通过优化求解器进行求解。此外,本文还提出了由一系列子算法构成的面向独立专网业务的服务功能链隔离部署(PNO-SSID)算法,其主要思想是在满足网络资源受限的条件下选择收益之和最大的SFC请求子集,再合理地选择不同服务器节点子集分别部署请求子集中服务于不同业务的SFC。其中,基于动态规划的专网业务请求子集选择子算法得到收益之和最大的SFC请求子集与需优先处理业务类型,以确保优先部署高收益的SFC;虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)层序划分的节点选择子算法根据所定义的流量代价合理地选择服务器节点,以避免服务器节点的过度占用;基于匹配博弈的VNF部署子算法与基于最短路径的SFC虚拟链路映射子算法用于得到SFC的部署方案。对于基于匹配博弈的VNF部署算法,本文还证明了该子算法可以得到弱稳定的匹配结果。仿真结果表明,与优化求解器相比,PNO-SSID算法具有更快的求解速度;与现有算法相比,PNO-SSID算法能够在满足不同业务间物理隔离的要求下,有效地提高网络资源的使用收益。基于PNO-SSID算法以及开源OAI平台实现的5G NSA网络,本文进一步地设计并实现了核心网服务链隔离部署的独立专网原型平台。该原型平台主要由支持专用核心网功能的5G NSA独立专网和管理编排模块组成,具备为用户终端提供定制化专用核心网,以及核心网服务链自动化隔离部署的功能。通过商用5G终端接入原型平台,验证了该平台功能的正确性与PNO-SSID算法运行于现实环境的可行性。
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