NFV中虚拟网络功能部署与路由规划联合优化问题研究

发布时间：2020-06-12 14:28

【摘要】：为了网络性能和数据安全,现代网络中的请求传输通常需要严格地执行策略。这种策略由一系列网络功能组成的服务链表示。网络功能虚拟化(NFV)技术将网络功能从专有的硬件设备中解耦出来,可以通过软件的形式部署到通用服务器中。对于网络运营商来说,NFV简化了网络功能的部署和管理,降低了高昂的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX),是一项很有前途的技术。在NFV中,部署在虚拟机架构上的网络功能被称为虚拟网络功能(VNF)。一个关键问题是要在保证不同请求的服务链次序下,解决VNF部署的资源分配。这种问题本质上是NP-hard问题。单纯的VNF部署算法不能根据网络请求进行路由规划,导致这些算法不适用于动态网络请求的大规模场景。因此,本文提出了一种VNF部署与路由规划的联合优化策略。主要研究内容如下:(1)面向运营成本优化的VNF部署和路由规划研究:由于网络基础设施的复杂性,给VNF的部署带来了高昂的运营成本。针对此问题,本文提出了一种面向运营成本优化的策略,旨在最小化OPEX中的激活、能耗和传输成本,得到VNF部署和路由规划优化方案。为此,我们建立了一种全新的混合整数线性规划(MILP)模型,并设计了包括遗传算法(GA)在内的三种OPEX优化算法。仿真实验评估在不同资源配给下MILP和三种算法的OPEX及其性能,以及传输时延要求对OPEX的影响。其中GA算法在节点资源配比60%以上时可以得到近似于MILP模型的解决方案。(2)以最大化吞吐量为目标的VNF部署和路由规划研究:针对网络流量和服务请求的日益增长,如何在满足各种资源容量约束的条件下最大化网络吞吐量,并且为每个请求找到一条可以经过服务链中所有VNF的最短路由,成为VNF部署问题的一种优化方向。为此,我们首先制定一个整数线性规划模型OPL,然后设计两个VNF部署算法,力求在最大化吞吐量和路由时延之间进行良好的权衡。经过仿真实验发现,其中GAP算法可以获得更高吞吐量的部署方案,而HEU-T算法可以在更短的时间内得到部署方案。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.01

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本文编号：2709665