核心网络中网络服务功能链主动迁移方法技术

本发明专利技术公开了核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，本发明专利技术方案针对5G网络中VNF对资源需求的动态变化将网络服务功能链迁移问题建模为整数线性规划模型，提出了一种积极的迁移策略，该方法策略可以有效地减少物理资源分布的不均衡性，同时，本方案迁移策略综合考虑了网络服务功能链在迁移时所需要考虑的带宽、时延、计算资源、传输路径的约束条件；其以整数线性规划模型的优化目标为最小化资源分布的标准差以及迁移所造成的额外开销。布的标准差以及迁移所造成的额外开销。布的标准差以及迁移所造成的额外开销。

【技术实现步骤摘要】
核心网络中网络服务功能链主动迁移方法


[0001]本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种核心网络中网络服务功能链主动迁移方法。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，出现了一系列新的垂直用例，例如在线教育、虚拟现实和自主制造。然而，今天的移动通信网络采用一种一刀切的方法来提供服务，而不考虑垂直业务的不同需求。因此,有必要更新网络体系结构以满足不同的应用需求。
[0003]随着网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)和软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术的发展，网络服务功能链作为一种关键的体系结构技术被提出来，用于在单个物理网络上提供灵活、适应性强的服务。服务功能链(service function chain,SFC)由一组虚拟节点和虚拟链路组成，其中虚拟节点可以通过NFV实现，虚拟链路可以由一条或多条物理链路组成。当收到服务功能链请求时，网络系统的管理与编排(management and orchestration，MANO)层将为该服务功能链分配资源并进行配置，MANO层还负责服务功能链生命周期结束后的资源回收。此外，为了避免服务功能链中流量负载变化导致的服务质量(Quality of Service，QoS)和服务水平协议(Service Level Agreement，SLA)违反，MANO应该动态调整各个服务功能链的资源分配。但是，上述过程可能会导致服务队列中服务功能链请求的资源分布不确定，导致物理资源分布不均衡。为了消除物理资源分配不平衡对后续服务功能链请求和网络运营商的负面影响(如服务功能链请求接受率低、长期利润低等)，合理的服务功能链请求迁移策略至关重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，该方法策略能够解决现有物理资源分配不均衡的问题，为后续服务功能链请求和运营商带来负面影响的问题。
[0005]为了实现上述的技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其包括：
[0007]S1、针对网络迁移资源动态变化，建立与其对应的网络模型、迁移数字模型、资源分布模型和/或迁移开销模型；
[0008]S2、确定需要迁移的服务功能链；
[0009]S3、按预设条件对需要迁移的服务功能链进行资源回收；
[0010]S4、按预设条件拟定出用于需要迁移的服务功能链的资源分配方案；
[0011]S5、根据资源分配方案对需要迁移的服务功能链进行迁移，然后对迁移后的服务功能链进行重新映射资源和输出，完成迁移。
[0012]作为一种可能的实施方式，进一步，本方案S1中，建立网络模型包括：
[0013]将底层网络表示为一个加权有向图，记为G＝(N,E)，其中，N表示物理节点集合，E
表示物理链路集合，由于底层网络节点是由具有VNF功能的节点N
V
和普通节点N
F
组成，因此物理节点集合可以表示为N＝N
v
∪N
F
，其中，具有VNF功能的节点可以提供不同类型的VNF功能，其至少包括网络地址转换、防火墙，普通节点仅用于提供数据包转发功能。
[0014]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：将网络中网络服务功能链r定义为一个线性链，其具体结构为：r＝(s
r
,d
r
,F
r
,τ
r
,c
r
,b
r
)，其中，s
r
，d
r
表示服务功能链r的起始和目的节点，F
r
表示服务功能链r的VNF需求，τ
r
，c
r
，b
r
分别表示为延迟需求、服务功能链中VNF的CPU资源需求、带宽资源需求。
[0015]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案建立迁移数字模型包括：将h
i
(π)表示节点i是否有能力处理VNFπ，表示为是否映射在节点i上，其中表示服务功能链r的第m个VNF。
[0016]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述VNF具有如下约束条件：
[0017]要求使保证每个VNF放置在一个N
V
上满足
[0018]要求使VNF只能在映射在N
V
上满足
[0019]要求每个N
V
最多只能为F
r
提供一个VNF满足
[0020]其中，考虑网络服务功能链虚拟链路映射约束包括：
[0021]要求不允许出现路径分裂；
[0022]要求传输链路的总延迟小于服务功能链所需的延迟满足
[0023]要求传输路径必须通过为所述服务功能链提供VNF功能服务的物理节点满足
[0024]其中，P
r
为服务功能链r的传输路径，M
r
使服务功能链r所对应映射节点的集合；
[0025]考虑网络中资源上界的约束包括：
[0026]要求节点资源约束满足
[0027]其中，C
i
表示节点i的总的计算资源，R
C
(i)节点i上消耗的计算资C
r
表示服务功能链r中单个VNF的计算资源；
[0028]要求链路资源约束满足
[0029]其中，R
B
(i,j)表示物理链路(i,j)所消耗的带宽资源B
i,j
表示为物理链路(i,j)总的带宽资源；其中，为二进制变量，表示虚拟链路是否映射在物理链路(i,j)上，表示虚拟节点到之间的虚拟链路，b
r
表示所述服务功能链r所需的带宽资源。
[0030]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案建立所述资源分布模型的方法包括：
[0031]使用标准差公式来衡量物理资源分布，其公式可计算为：
[0032][0033]其中,NUM(N
V
)表示可用VNF的节点数量，NUM(E)表示物理链路数量，表示节点N
V
的平均消耗资源，表示物理链路平均消耗资源。
[0034]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案建立所述迁移开销模型的方法包括：
[0035]将单个服务功能链的迁移开销具体表示为
[0036]其中表示为迁移前的传输路径，表示为迁移后的传输路径，表示迁移前后路径的差，u
r
(t)表示服务功能链r在时间t时的流量，t
r
为迁移前的时间，为迁移结束时的时间；
[0037]所有服务功能链的迁移总成本具体表示为
[0038]作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案S2中，确定所述需要迁移的服务功能链具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其特征在于，其包括：S1、针对网络迁移资源动态变化，建立与其对应的网络模型、迁移数字模型、资源分布模型和/或迁移开销模型；S2、确定需要迁移的服务功能链；S3、按预设条件对需要迁移的服务功能链进行资源回收；S4、按预设条件拟定出用于需要迁移的服务功能链的资源分配方案；S5、根据资源分配方案对需要迁移的服务功能链进行迁移，然后对迁移后的服务功能链进行重新映射资源和输出，完成迁移。2.如权利要求1所述的核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其特征在于，S1中，建立网络模型包括：将底层网络表示为一个加权有向图，记为G＝(N,E)，其中，N表示物理节点集合，E表示物理链路集合，由于底层网络节点是由具有VNF功能的节点N
V
和普通节点N
F
组成，因此物理节点集合可以表示为N＝N
v
∪N
F
，其中，具有VNF功能的节点可以提供不同类型的VNF功能，其至少包括网络地址转换、防火墙，普通节点仅用于提供数据包转发功能。3.如权利要求2所述的核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其特征在于，其还包括：将网络中网络服务功能链r定义为一个线性链，其具体结构为：r＝(s
r
,d
r
,F
r
,τ
r
,c
r
,b
r
)，其中，s
r
，d
r
表示服务功能链r的起始和目的节点，F
r
表示服务功能链r的VNF需求，τ
r
，c
r
，b
r
分别表示为延迟需求、服务功能链中VNF的CPU资源需求、带宽资源需求。4.如权利要求2所述的核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其特征在于，S1中，建立迁移数字模型包括：将h
i
(π)表示节点i是否有能力处理VNFπ，表示为是否映射在节点i上，其中表示服务功能链r的第m个VNF。5.如权利要求4所述的核心网络中网络服务功能链主动迁移方法，其特征在于，所述VNF具有如下约束条件：要求使保证每个VNF放置在一个N
V
上满足要求使VNF只能在映射在N
V
上满足要求每个N
V
最多只能为F
r
提供一个VNF满足其中，考虑网络服务功能链虚拟链路映射约束包括：要求不允许出现路径分裂；要求传输链路的总延迟小于服务功能链所需的延迟满足要求传输路径必须通过为所述服务功能链提供VNF功能服务的物理节点满足其中，P
r
为服务功能链r的传输路径，M
r
使服务功能链r所对应映射节点的集合；考虑网络中资源上界的约束包括：要求节点资源约束满足其中，C
i
表示节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒兆港，冯浩贤，刘智伟，陈淑武，
申请(专利权)人：厦门四信通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：