發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 17:27

　　 隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推出,移動(dòng)用戶大量且多樣化的需求對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問題,通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署一系列邊緣服務(wù)器,構(gòu)建邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)為移動(dòng)用戶提供相計(jì)算和通信資源。然而考慮到移動(dòng)用戶需求的時(shí)變特性,基于硬件的網(wǎng)絡(luò)功能難以直接應(yīng)用到邊緣計(jì)算框架中。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化將基于專用硬件設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)功能轉(zhuǎn)化為軟件的形式運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)服務(wù)器的虛擬機(jī)上,提供靈活地服務(wù)和資源管理架構(gòu)。多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能組成服務(wù)鏈,由軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器將其部署至底層網(wǎng)絡(luò),并引導(dǎo)數(shù)據(jù)流使其經(jīng)過該服務(wù)鏈。通過這些網(wǎng)絡(luò)功能的協(xié)同工作,邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橐苿?dòng)用戶提供他們所需要的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化中,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以一定程度地安排服務(wù)鏈中網(wǎng)絡(luò)功能之間的順序,并且在多個(gè)備選的服務(wù)器中進(jìn)行選擇,將服務(wù)鏈部署在上面,以靈活地滿足移動(dòng)用戶需求。但是這種靈活性也為服務(wù)鏈的管理帶來了新的挑戰(zhàn)。本論文針對以上提到的問題進(jìn)行了一系列分析和研究,具體地,對目前網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化中的服務(wù)鏈管理方法進(jìn)行了梳理和分類,將其分為服務(wù)鏈設(shè)計(jì)方法和服務(wù)鏈更新方法,并對每個(gè)部分的最新相關(guān)理論和研究工作進(jìn)行了總結(jié),分析他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,本論文主要研究了以下三個(gè)關(guān)于服務(wù)鏈管理方法的工作:(1)一種以計(jì)算資源為優(yōu)化目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)功能調(diào)度策略及服務(wù)鏈設(shè)計(jì)方法;(2)一種基于時(shí)間預(yù)測模型的保證完備一致性屬性的更新機(jī)制;(3)一種基于連續(xù)時(shí)間片的細(xì)粒度的服務(wù)鏈之間更新順序調(diào)度算法。最后,針對上述中的所有設(shè)計(jì)方法進(jìn)行一系列仿真實(shí)驗(yàn)來測試原理的正確性以及工作的具體性能,并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出詳細(xì)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本文提出的服務(wù)鏈設(shè)計(jì)方法不僅很好地減少了服務(wù)鏈部署時(shí)計(jì)算資源的開銷,還一定程度上優(yōu)化了鏈路資源開銷;而結(jié)合本文設(shè)計(jì)的服務(wù)鏈更新機(jī)制和更新順序調(diào)度算法共同對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新,能夠大幅度提升網(wǎng)絡(luò)更新速率。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

延遲更加敏感，也對網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算能力提出更高的要求[2]，比如圖1-1中所展示的智慧醫(yī)療程序、智慧家庭應(yīng)用和車聯(lián)網(wǎng)等。傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以負(fù)載現(xiàn)在的移動(dòng)應(yīng)用程序所產(chǎn)生的龐大流量，在為這些應(yīng)用程序提供服務(wù)的過程中會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲大幅度增加等情形，造成移動(dòng)用戶的服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量降低[3]。針對這種情況，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（European Telecommunications Standards InstituteETSI）提出的邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有望克服當(dāng)前困境[4]。邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通過將具有一定計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的小型基站和服務(wù)器部署在接近用戶的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣，為移動(dòng)用戶就近提供服務(wù)。通過這種方式，在網(wǎng)絡(luò)邊緣發(fā)起的服務(wù)請求能夠被快速地響應(yīng)，并且及時(shí)地得到解決，大大降低了網(wǎng)絡(luò)的延遲。其中，軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化作為兩大核心技術(shù)被應(yīng)用到邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，使得邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橐苿?dòng)用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。Smart HealthcareSmart HomeAutonomous CarsSafetyOpportunistic D2D CommunicationIntelligentControlOtherscenariosSmart HealthcareSmart HomeAutonomous CarsOpportunistic D2D CommunicationC2X-Automotive圖 1-1 移動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景在傳統(tǒng)路由器或交換機(jī)設(shè)計(jì)中

2每處理 1 單位的數(shù)據(jù)流需要 0.3 單位的計(jì)算資源開銷，并且會(huì)將數(shù)據(jù)流的規(guī)模壓縮至原來的 50%�，F(xiàn)在我們將這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能部署到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，如圖2-1a 中的情況，我們將 VNF1部署至 v1節(jié)點(diǎn)，將 VNF2部署至 v3節(jié)點(diǎn)，那么物理鏈路 (v1, v2)和 (v2, v3) 的流量負(fù)載大小為 1×2 = 2，而服務(wù)器 v1的計(jì)算資源開銷為 1×2 = 2，服務(wù)器 v3的計(jì)算資源開銷為 2×0.3 = 0.6；而再考慮到圖2-1b 中的情況，我們將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的部署順序進(jìn)行調(diào)換，將 VNF1部署至 v3節(jié)點(diǎn)

r C圖 3-4 依據(jù)比例模型得到的初始順序如圖3-4所示，將網(wǎng)絡(luò)功能 VNF1和 VNF2進(jìn)行合并，將網(wǎng)絡(luò)功能 VNF3和 VNF4合并，再使用無依賴關(guān)系的計(jì)算資源最優(yōu)化的服務(wù)鏈設(shè)計(jì)比例模型確定該服務(wù)鏈內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)功能的順序，假設(shè)這四個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能之間的初始順序?yàn)?VNF1→VNF2→VNF3→VNF4，即網(wǎng)絡(luò)功能 VNF1和 VNF2合并的網(wǎng)絡(luò)功能 VNF12位于網(wǎng)絡(luò)功能VNF3和 VNF4合并的網(wǎng)絡(luò)功能 VNF34前面，并且假設(shè)網(wǎng)絡(luò)功能 VNF12和 VNF34都擁有壓縮數(shù)據(jù)流規(guī)模的能力。服務(wù)請求VNF3r3C3VNFr CVNF1r1C1處理結(jié)果服務(wù)鏈VNF2r2C2圖 3-5 計(jì)算資源并未得到優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)功能順序現(xiàn)在需要對這四個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能之間的順序進(jìn)行調(diào)整，在保證依賴關(guān)系正確的前提
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張朝昆;崔勇;唐翯翯;吳建平;;軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)研究進(jìn)展[J];軟件學(xué)報(bào);2015年01期

本文編號：2888986