网络分片中资源动态调整方法的设计与实现

发布时间：2020-04-03 12:20

【摘要】：网络切片已成为5G网络核心技术之一,通过虚拟化技术为不同业务场景需求提供所匹配的网络功能。然而,由于网络状态及业务流量具有动态性,网络切片中租户资源若采用静态分配,会产生租户资源分配不均,从而导致资源利用不足问题。因此,设计灵活、动态的网络切片资源分配方法,以使得网络资源获得最大收益,这也是本文首要解决的问题。本文分析现有基于SDN资源动态分配方案,针对平均资源利用率存在的业务恢复时间较长等问题,提出了一种基于SDN的网络切片中各租户资源动态调整(DRANS)方法。首先建立了资源动态调整触发决策机制,设立资源利用率上下限阈值和超时时间,实现对资源调整频次的细粒度控制;其次设计了按需的资源分配机制,建立效益模型计算各租户资源分配值,在开销最小化时满足资源利用率最大化,最大化网络切片资源收益;然后引入转发规则更新数作为代价,基于多商品流模型搜索最佳链路进行映射,减少业务恢复时间。最后在Ryu控制器上开发实现了资源动态调整模块,并针对高负载和轻负载两种场景进行了业务流量仿真实验,通过实验数据分析,表明该方法可以将各租户资源平均资源利用率提高5%,在业务恢复时延上可节省一个流表更新时间。
【图文】：

根据业务需求描述，将需要的功能进行组合成为功能链，即形成端到端（接入网逡逑到传输网再到核心网）的虚拟网络，各个网络切片逻辑上彼此隔离，适配各种类型服逡逑务的不同特征需求，比如时延、带宽等。如图２－２所示，从接入网到核心网进行了逻逡逑辑切片，总共分为了三个切片：移动宽带切片、卫生保健切片以及物联网切片，三个逡逑切片共享物理基础设施。单个网络切片可递归切片从而支持多个租户，比如ＭＶＮＯ、逡逑０ＴＴ等等，不同租户实现隔离并且共享该网络切片中资源。逡逑Ｃ核座（ 、逡逑移动宽带切片逦Ｅ１邋｜２３逡逑胜保健切片逦画逦ＩＭ」逡逑物联网切片逦｜＿＿＿＿ｉ逦ｉ———…．丨逡逑？外＇逦邋邋邋．丨逦一＊逦？逡逑、逦．、＇逦、＿邋ＣＱＩ１逡逑专用设备二ＳＤＮ邋：逦商业服务器逦＇；逦＾逦商业服务器逡逑一、逦＾逡逑图２－２邋ＥＴＳＩ网络切片模型图逡逑５Ｇ网络既需要网络功能虚拟化，又需要基础设施虚拟化。因此网络切片包含以逡逑上两种类型，在不同的网络上采用不同的切片方式，根据业务需求在接入网和核心网逡逑处实例化虚拟功能链，在传输网处进行管道虚拟化，链接虚拟功能链。网络切片是基逡逑于ＳＤＮ和ＮＦＶ技术，共享基础网络的逻辑网络。为了实现网络切片，ＮＦＶ是一个逡逑先决条件

、、b\0？一福—自？德一一b\0逦：德．？－W 逡逑图２－１传统虚拟网络模型图逡逑ＥＳＴＩ提出的网络切片技术，通过在通用物理基础设施实例化不同的虚拟网络功逡逑能，根据业务需求描述，将需要的功能进行组合成为功能链，即形成端到端（接入网逡逑到传输网再到核心网）的虚拟网络，各个网络切片逻辑上彼此隔离，适配各种类型服逡逑务的不同特征需求，比如时延、带宽等。如图２－２所示，从接入网到核心网进行了逻逡逑辑切片，总共分为了三个切片：移动宽带切片、卫生保健切片以及物联网切片，，三个逡逑切片共享物理基础设施。单个网络切片可递归切片从而支持多个租户，比如ＭＶＮＯ、逡逑０ＴＴ等等，不同租户实现隔离并且共享该网络切片中资源。逡逑Ｃ核座（ 、逡逑移动宽带切片逦Ｅ１邋｜２３逡逑胜保健切片逦画逦ＩＭ」逡逑物联网切片逦｜＿＿＿＿ｉ逦ｉ———…．丨逡逑？外＇逦邋邋邋．丨逦一＊逦？逡逑、逦．、＇逦、＿邋ＣＱＩ１逡逑专用设备二ＳＤＮ邋：逦商业服务器逦＇；逦＾逦商业服务器逡逑一、逦＾逡逑图２－２邋ＥＴＳＩ网络切片模型图逡逑５Ｇ网络既需要网络功能虚拟化
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2613364