發(fā)布時間：2020-11-18 17:27

　　 隨著5G網(wǎng)絡技術的推出,移動用戶大量且多樣化的需求對網(wǎng)絡設計和管理構成了重大挑戰(zhàn)。為了解決這個問題,通過在網(wǎng)絡邊緣部署一系列邊緣服務器,構建邊緣計算網(wǎng)絡為移動用戶提供相計算和通信資源。然而考慮到移動用戶需求的時變特性,基于硬件的網(wǎng)絡功能難以直接應用到邊緣計算框架中。網(wǎng)絡功能虛擬化將基于專用硬件設計的網(wǎng)絡功能轉化為軟件的形式運行在標準商業(yè)服務器的虛擬機上,提供靈活地服務和資源管理架構。多個虛擬網(wǎng)絡功能組成服務鏈,由軟件定義網(wǎng)絡控制器將其部署至底層網(wǎng)絡,并引導數(shù)據(jù)流使其經(jīng)過該服務鏈。通過這些網(wǎng)絡功能的協(xié)同工作,邊緣計算網(wǎng)絡能夠為移動用戶提供他們所需要的服務。網(wǎng)絡功能虛擬化中,網(wǎng)絡運營商可以一定程度地安排服務鏈中網(wǎng)絡功能之間的順序,并且在多個備選的服務器中進行選擇,將服務鏈部署在上面,以靈活地滿足移動用戶需求。但是這種靈活性也為服務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行了一系列分析和研究,具體地,對目前網(wǎng)絡功能虛擬化中的服務鏈管理方法進行了梳理和分類,將其分為服務鏈設計方法和服務鏈更新方法,并對每個部分的最新相關理論和研究工作進行了總結,分析他們各自的優(yōu)缺點。在此基礎上,本論文主要研究了以下三個關于服務鏈管理方法的工作:(1)一種以計算資源為優(yōu)化目標的網(wǎng)絡功能調度策略及服務鏈設計方法;(2)一種基于時間預測模型的保證完備一致性屬性的更新機制;(3)一種基于連續(xù)時間片的細粒度的服務鏈之間更新順序調度算法。最后,針對上述中的所有設計方法進行一系列仿真實驗來測試原理的正確性以及工作的具體性能,并對實驗結果做出詳細的分析。實驗結果顯示本文提出的服務鏈設計方法不僅很好地減少了服務鏈部署時計算資源的開銷,還一定程度上優(yōu)化了鏈路資源開銷;而結合本文設計的服務鏈更新機制和更新順序調度算法共同對網(wǎng)絡進行更新,能夠大幅度提升網(wǎng)絡更新速率。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

延遲更加敏感，也對網(wǎng)絡的計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、智慧家庭應用和車聯(lián)網(wǎng)等。傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡架構難以負載現(xiàn)在的移動應用程序所產(chǎn)生的龐大流量，在為這些應用程序提供服務的過程中會出現(xiàn)網(wǎng)絡延遲大幅度增加等情形，造成移動用戶的服務體驗質量降低[3]。針對這種情況，由歐洲電信標準化協(xié)會（European Telecommunications Standards InstituteETSI）提出的邊緣計算網(wǎng)絡技術有望克服當前困境[4]。邊緣計算網(wǎng)絡通過將具有一定計算能力和存儲能力的小型基站和服務器部署在接近用戶的移動網(wǎng)絡邊緣，為移動用戶就近提供服務。通過這種方式，在網(wǎng)絡邊緣發(fā)起的服務請求能夠被快速地響應，并且及時地得到解決，大大降低了網(wǎng)絡的延遲。其中，軟件定義網(wǎng)絡和網(wǎng)絡功能虛擬化作為兩大核心技術被應用到邊緣計算網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構中，使得邊緣計算網(wǎng)絡能夠為移動用戶提供更高質量的服務。Smart HealthcareSmart HomeAutonomous CarsSafetyOpportunistic D2D CommunicationIntelligentControlOtherscenariosSmart HealthcareSmart HomeAutonomous CarsOpportunistic D2D CommunicationC2X-Automotive圖 1-1 移動計算網(wǎng)絡應用場景在傳統(tǒng)路由器或交換機設計中

2每處理 1 單位的數(shù)據(jù)流需要 0.3 單位的計算資源開銷，并且會將數(shù)據(jù)流的規(guī)模壓縮至原來的 50%。現(xiàn)在我們將這兩個網(wǎng)絡功能部署到這個網(wǎng)絡中，如圖2-1a 中的情況，我們將 VNF1部署至 v1節(jié)點，將 VNF2部署至 v3節(jié)點，那么物理鏈路 (v1, v2)和 (v2, v3) 的流量負載大小為 1×2 = 2，而服務器 v1的計算資源開銷為 1×2 = 2，服務器 v3的計算資源開銷為 2×0.3 = 0.6；而再考慮到圖2-1b 中的情況，我們將兩個網(wǎng)絡功能的部署順序進行調換，將 VNF1部署至 v3節(jié)點

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)絡功能 VNF1和 VNF2進行合并，將網(wǎng)絡功能 VNF3和 VNF4合并，再使用無依賴關系的計算資源最優(yōu)化的服務鏈設計比例模型確定該服務鏈內(nèi)部網(wǎng)絡功能的順序，假設這四個網(wǎng)絡功能之間的初始順序為 VNF1→VNF2→VNF3→VNF4，即網(wǎng)絡功能 VNF1和 VNF2合并的網(wǎng)絡功能 VNF12位于網(wǎng)絡功能VNF3和 VNF4合并的網(wǎng)絡功能 VNF34前面，并且假設網(wǎng)絡功能 VNF12和 VNF34都擁有壓縮數(shù)據(jù)流規(guī)模的能力。服務請求VNF3r3C3VNFr CVNF1r1C1處理結果服務鏈VNF2r2C2圖 3-5 計算資源并未得到優(yōu)化的網(wǎng)絡功能順序現(xiàn)在需要對這四個網(wǎng)絡功能之間的順序進行調整，在保證依賴關系正確的前提
【參考文獻】

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1 張朝昆;崔勇;唐翯翯;吳建平;;軟件定義網(wǎng)絡(SDN)研究進展[J];軟件學報;2015年01期

本文編號：2888986