服务功能链(Service Function Chain, SFC)部署是实现网络服务灵活多样的关键技术,SFC可靠性是SFC部署工作中的重要指标。现有方法在提高SFC可靠性的同时造成了网络资源的浪费。为了平衡SFC可靠性和网络资源消耗,设计了一种VNF分集式备...服务功能链(Service Function Chain, SFC)部署是实现网络服务灵活多样的关键技术,SFC可靠性是SFC部署工作中的重要指标。现有方法在提高SFC可靠性的同时造成了网络资源的浪费。为了平衡SFC可靠性和网络资源消耗,设计了一种VNF分集式备份(VNF Diversity Backup, VDB)机制,利用有限的网络资源改良SFC,将低可靠VNF实例拆分为两个副本实例,并对VNF副本实例进行交叉备份。在SFC部署阶段,提出了一种基于VDB机制的服务功能链部署方法,根据VDB机制的改良结果及网络拓扑属性构建多阶段图,采用基于Viterbi的动态规划算法在多阶段图中搜索最优部署路径。此外,引入评价指标备份性价比来衡量SFC可靠性和网络资源消耗的平衡效果。仿真结果表明,所提方法有效地平衡了可靠性和网络资源消耗,并且优化了传输时延。展开更多
With the continuous development of network func-tions virtualization(NFV)and software-defined networking(SDN)technologies and the explosive growth of network traffic,the requirement for computing resources in the netw...With the continuous development of network func-tions virtualization(NFV)and software-defined networking(SDN)technologies and the explosive growth of network traffic,the requirement for computing resources in the network has risen sharply.Due to the high cost of edge computing resources,coordinating the cloud and edge computing resources to improve the utilization efficiency of edge computing resources is still a considerable challenge.In this paper,we focus on optimiz-ing the placement of network services in cloud-edge environ-ments to maximize the efficiency.It is first proved that,in cloud-edge environments,placing one service function chain(SFC)integrally in the cloud or at the edge can improve the utilization efficiency of edge resources.Then a virtual network function(VNF)performance-resource(P-R)function is proposed to repre-sent the relationship between the VNF instance computing per-formance and the allocated computing resource.To select the SFCs that are most suitable to deploy at the edge,a VNF place-ment and resource allocation model is built to configure each VNF with its particular P-R function.Moreover,a heuristic recur-sive algorithm is designed called the recursive algorithm for max edge throughput(RMET)to solve the model.Through simula-tions on two scenarios,it is verified that RMET can improve the utilization efficiency of edge computing resources.展开更多
针对如何在部署服务功能链SFC(service function chain)的同时兼顾低能耗与网络负载均衡,提出了一种以节点负载状态预测为基础的SFC部署方法NIR-IACA(improved ant colony algorithm based on node importance ranking)。首先,使用基于...针对如何在部署服务功能链SFC(service function chain)的同时兼顾低能耗与网络负载均衡,提出了一种以节点负载状态预测为基础的SFC部署方法NIR-IACA(improved ant colony algorithm based on node importance ranking)。首先,使用基于粒子群优化的CNN-GRU模型(particle swarm optimization-based CNN-GRU model,PCNN-GRU),结合广义网络温度(GNT)预测网络节点的负载状态,并据此为SFC部署提供备选节点;其次,基于最短路径优先策略的改进蚁群算法(ant colony algorithm,ACA)设计SFC部署节点选择策略(high availability and resource scheduling,HARS)且对选定节点进行虚拟链路映射,优化目标兼顾基础设施网络低能耗与负载均衡的要求。基于Clearwater VNF公开数据集的实验结果表明,提出的NIR-IACA方法与现有的MC-EEVP算法、DPVC算法以及RQAP算法相比平均节省13.09%的能耗,并提高12.98%的负载均衡能力,且在维持相对较高SFC请求的接受率的同时,可以较好地实现SFC部署的能耗与负载均衡联合优化。展开更多
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...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。展开更多
针对如何构建服务功能链(Service Function Chain,SFC)并进行资源分配为用户提供满意服务的问题,本文提出了一种包括候选路径构建、依赖冲突检测与避免以及虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)部署的机制.首先,为了给SFC部署提...针对如何构建服务功能链(Service Function Chain,SFC)并进行资源分配为用户提供满意服务的问题,本文提出了一种包括候选路径构建、依赖冲突检测与避免以及虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)部署的机制.首先,为了给SFC部署提供充足的资源,提出二级筛选及最优化选取的候选路径构建规则,为服务提供预选路径.其次,在SFC构建过程中,检测复用性与依赖关系之间的冲突,将依赖关系划分二元组后进行冲突判断,若产生冲突则进行等价类划分,给出冲突集合.然后,提出基于冲突集合以及LFGL(Least-First-Greatest-Last)原则的VNF部署规则,以最大化链路剩余带宽,保证端到端延迟.最后,在进行服务递交时,检测VNF流入流出比对数据量的影响,若产生冲突则进行冲突避免,若无法成功避免则执行规避策略.最后基于小型和大型两种网络拓扑对仿真系统进行性能评价.实验结果表明,本文设计的机制在复用率、时延、部署成功率方面所表现出的性能均优于对比算法.展开更多
为解决航空信息网络场景下业务突发、拓扑结构动态变化以及资源有限所带来的资源利用效率低下问题,针对服务功能链请求(Service Function Chain Requirement,SFCR)高效调度的难题,提出一种网络功能虚拟化的服务功能链调度算法。算法依据...为解决航空信息网络场景下业务突发、拓扑结构动态变化以及资源有限所带来的资源利用效率低下问题,针对服务功能链请求(Service Function Chain Requirement,SFCR)高效调度的难题,提出一种网络功能虚拟化的服务功能链调度算法。算法依据SFCR与平台的相关性进行映射,提高服务器处理效率并有效减少虚拟网络功能实例化数量及整合平台资源;综合考虑时延和流量影响对网络功能实例进行整合迁移,降低网络能耗同时提升网络资源利用率。仿真结果表明,在满足时延需求条件下,新方法在运行平台数量、SFCR接受率、网络资源消耗等方面具有较好的优化性能,适用于解决航空信息网络场景下的SFCR调度问题。展开更多
针对支持网络功能虚拟化的移动边缘计算网络中,移动用户的数据流请求通常需要经过由前向和后向服务功能链(Service Function Chain,SFC)共同组成的混合服务功能链(Hybrid SFC,H-SFC)进行处理.首先联合考虑移动用户的位置逗留概率及网络...针对支持网络功能虚拟化的移动边缘计算网络中,移动用户的数据流请求通常需要经过由前向和后向服务功能链(Service Function Chain,SFC)共同组成的混合服务功能链(Hybrid SFC,H-SFC)进行处理.首先联合考虑移动用户的位置逗留概率及网络资源约束,以最大化网络吞吐量为目标定义了移动用户的H-SFC部署问题,利用整数线性规划对该问题建模.然后设计了一个动态辅助边权图,以保证H-SFC的顺序需求,部署最少的H-SFC覆盖最多的移动逗留位置为目标,提出了由H-SFC预部署和H-SFC调整两个子算法构成的移动感知混合服务功能链部署算法(Mobility-Aware H-SFC Deployment Algorithm,MA-HSFC-DA)对原问题进行求解.仿真结果表明,与其它算法相比,MA-HSFC-DA可以显著提高网络资源的利用率,获得更高的流接受率和网络吞吐量.展开更多
移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)通过在网络边缘部署服务器,提供计算和存储资源,可为用户提供超低时延和高带宽业务。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)与MEC技术相结合,可在MEC服务器上提供服务功能链(Ser...移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)通过在网络边缘部署服务器,提供计算和存储资源,可为用户提供超低时延和高带宽业务。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)与MEC技术相结合,可在MEC服务器上提供服务功能链(Service Function Chain,SFC),提升用户的业务体验。为了保证移动用户的服务质量,需要在用户跨基站移动时将SFC迁移到合适的边缘服务器上。主要以最小化用户服务的端到端时延和运行成本为目标,提出了MEC网络中具有资源容量约束的SFC迁移策略,以实现移动用户业务的无缝迁移。仿真结果表明,与现有方案相比,该策略具有更好的有效性和高效性。展开更多
基金This work was supported by the Key Research and Development(R&D)Plan of Heilongjiang Province of China(JD22A001).
文摘With the continuous development of network func-tions virtualization(NFV)and software-defined networking(SDN)technologies and the explosive growth of network traffic,the requirement for computing resources in the network has risen sharply.Due to the high cost of edge computing resources,coordinating the cloud and edge computing resources to improve the utilization efficiency of edge computing resources is still a considerable challenge.In this paper,we focus on optimiz-ing the placement of network services in cloud-edge environ-ments to maximize the efficiency.It is first proved that,in cloud-edge environments,placing one service function chain(SFC)integrally in the cloud or at the edge can improve the utilization efficiency of edge resources.Then a virtual network function(VNF)performance-resource(P-R)function is proposed to repre-sent the relationship between the VNF instance computing per-formance and the allocated computing resource.To select the SFCs that are most suitable to deploy at the edge,a VNF place-ment and resource allocation model is built to configure each VNF with its particular P-R function.Moreover,a heuristic recur-sive algorithm is designed called the recursive algorithm for max edge throughput(RMET)to solve the model.Through simula-tions on two scenarios,it is verified that RMET can improve the utilization efficiency of edge computing resources.
文摘针对如何在部署服务功能链SFC(service function chain)的同时兼顾低能耗与网络负载均衡,提出了一种以节点负载状态预测为基础的SFC部署方法NIR-IACA(improved ant colony algorithm based on node importance ranking)。首先,使用基于粒子群优化的CNN-GRU模型(particle swarm optimization-based CNN-GRU model,PCNN-GRU),结合广义网络温度(GNT)预测网络节点的负载状态,并据此为SFC部署提供备选节点;其次,基于最短路径优先策略的改进蚁群算法(ant colony algorithm,ACA)设计SFC部署节点选择策略(high availability and resource scheduling,HARS)且对选定节点进行虚拟链路映射,优化目标兼顾基础设施网络低能耗与负载均衡的要求。基于Clearwater VNF公开数据集的实验结果表明,提出的NIR-IACA方法与现有的MC-EEVP算法、DPVC算法以及RQAP算法相比平均节省13.09%的能耗,并提高12.98%的负载均衡能力,且在维持相对较高SFC请求的接受率的同时,可以较好地实现SFC部署的能耗与负载均衡联合优化。
文摘针对服务功能链(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。
文摘针对如何构建服务功能链(Service Function Chain,SFC)并进行资源分配为用户提供满意服务的问题,本文提出了一种包括候选路径构建、依赖冲突检测与避免以及虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)部署的机制.首先,为了给SFC部署提供充足的资源,提出二级筛选及最优化选取的候选路径构建规则,为服务提供预选路径.其次,在SFC构建过程中,检测复用性与依赖关系之间的冲突,将依赖关系划分二元组后进行冲突判断,若产生冲突则进行等价类划分,给出冲突集合.然后,提出基于冲突集合以及LFGL(Least-First-Greatest-Last)原则的VNF部署规则,以最大化链路剩余带宽,保证端到端延迟.最后,在进行服务递交时,检测VNF流入流出比对数据量的影响,若产生冲突则进行冲突避免,若无法成功避免则执行规避策略.最后基于小型和大型两种网络拓扑对仿真系统进行性能评价.实验结果表明,本文设计的机制在复用率、时延、部署成功率方面所表现出的性能均优于对比算法.
文摘为解决航空信息网络场景下业务突发、拓扑结构动态变化以及资源有限所带来的资源利用效率低下问题,针对服务功能链请求(Service Function Chain Requirement,SFCR)高效调度的难题,提出一种网络功能虚拟化的服务功能链调度算法。算法依据SFCR与平台的相关性进行映射,提高服务器处理效率并有效减少虚拟网络功能实例化数量及整合平台资源;综合考虑时延和流量影响对网络功能实例进行整合迁移,降低网络能耗同时提升网络资源利用率。仿真结果表明,在满足时延需求条件下,新方法在运行平台数量、SFCR接受率、网络资源消耗等方面具有较好的优化性能,适用于解决航空信息网络场景下的SFCR调度问题。
文摘移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)通过在网络边缘部署服务器,提供计算和存储资源,可为用户提供超低时延和高带宽业务。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)与MEC技术相结合,可在MEC服务器上提供服务功能链(Service Function Chain,SFC),提升用户的业务体验。为了保证移动用户的服务质量,需要在用户跨基站移动时将SFC迁移到合适的边缘服务器上。主要以最小化用户服务的端到端时延和运行成本为目标,提出了MEC网络中具有资源容量约束的SFC迁移策略,以实现移动用户业务的无缝迁移。仿真结果表明,与现有方案相比,该策略具有更好的有效性和高效性。
