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NFV中虚拟网络功能部署与路由规划联合优化问题应该如何解决

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:8.83 MB | 2020-03-20

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　　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。

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