【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，具体涉及一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法。
技术介绍
1、随着移动通信网络的快速发展，具有计算密集性和时延敏感性特征的任务卸载应用大量涌现，该类型的应用通常可由一个或多个相互依赖的功能组件构成，这使得网络资源的管理和调度问题变得更加复杂。通过在异构蜂窝网络中引入网络功能虚拟化(networkfunctions virtualization,nfv)技术，将网络功能抽象为虚拟网络功能(virtualnetwork function,vnf)，进而将vnf编排构建为服务功能链(service functionchaining，sfc)，为任务卸载提供有效的网络功能支撑。
2、现有关于异构蜂窝网络任务卸载问题的研究，大多考虑单一功能和单个基站的任务卸载，未考虑基于sfc的多功能任务在异构蜂窝网络场景下的卸载问题，而现有关于sfc部署问题的研究，通常在vnf映射时采用固定资源分配方式，未考虑根据映射节点的业务负荷对sfc中各个vnf的资源分配进行统筹规划，以提高资源利用率并满足业务需求。针对异构蜂窝网络边缘场景下，用户非均匀分布可能造成基站服务器负载失衡，从而导致资源利用率下降和任务卸载时延增大的问题，本专利技术提出一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，最大化网络资源利用率，从而有效提高任务卸载完成率，并降低系统单位任务时延。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于vnf实例共享的异构蜂
2、一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其包括以下步骤：
3、101、采用粒子群算法建立异构蜂窝网络服务功能链sfc部署优化模型，设网络节点数量为n，粒子群中粒子数量为j，每个粒子表示为fj＝{fj}，其中，j表示粒子序号，fj表示第j个粒子中f类型虚拟网络功能vnf实例的数量，初始化粒子群，其中，fj在[0,|n|]区间取随机整数，令每个粒子的最优解目标函数值其中，分别表示第j个粒子的最优vnf实例部署数量决策，最优sfc节点映射决策，最优sfc链路映射决策，最优sfc资源分配决策，全局最优解目标函数值γ{f,x,y,z}＝0，其中，f,x,y,z分别表示全局最优vnf实例部署数量决策，全局最优sfc节点映射决策，全局最优sfc链路映射决策，全局最优sfc资源分配决策，粒子群迭代次数为i，令计数变量i＝0，j＝0；
4、102、令i＝i+1，如果i≤i，跳转至步骤103，否则，跳转至步骤107；
5、103、令j＝j+1，如果j≤j，跳转至步骤104，否则，令j＝0，跳转至步骤102；
6、104、根据fj和用户任务卸载请求，构建节点映射决策xj、链路映射决策yj和资源分配决策zj，并更新fj；
7、105、计算获得第j个粒子的目标函数值γ{fj,xj,yj,zj}，如果令跳转至步骤106，否则，跳转至步骤103；
8、106、如果令跳转至步骤103，否则，跳转至步骤103；
9、107、输出全局最优解{f,x,y,z}，结束。
10、进一步的，所述步骤104中构建构建节点映射决策xj、链路映射决策yj和资源分配决策zj，并更新fj的方法包括以下步骤：
11、1)设用户集合为u，根据每个用户u的任务容忍时延tu，将集合u中元素升序排列，令临时集合u′＝u，计数变量w＝0；
12、2)令w＝w+1，如果w≤|fj|，令临时集合n′＝n，计数变量m＝0，从集合n′中移除满足zn/an≤z0条件的节点，其中，zn表示节点n的总计算资源，an表示节点n的虚拟网络功能vnf实例数量，z0表示每个vnf实例的基础计算资源开销，跳转至步骤3)，否则，跳转至步骤4)；
13、3)对于集合fj中第w个元素fj，如果m＜fj，令m＝m+1，从n′中选择满足max(zn/an)的节点n部署f类型vnf实例，an＝an+1，并将节点n从n′中移除，跳转至步骤3)，否则，跳转至步骤2)；
14、4)如果集合从集合u′中取出第一个用户u，根据集合n中每个节点n的vnf实例类型和网络资源状态，构建第j个粒子中用户u的服务功能链sfc节点和链路映射决策根据和节点可用计算资源，构建第j个粒子中用户u的sfc资源分配决策跳转至步骤4)，否则，跳转至步骤5)；
15、5)对于集合n中每个节点n，移除未分配任务计算资源的vnf实例，更新fj中相应的fj；
16、6)根据sfc节点映射决策计算剩余可用计算资源对于集合n中满足的每个节点n，根据u中元素顺序，轮流为该节点承载的每个卸载任务增配最小单位计算资源并更新资源分配决策直到
17、7)输出sfc部署决策算法结束。
18、进一步的，所述步骤4)中构建第j个粒子中用户u的sfc节点和链路映射决策包括以下步骤：
19、11)初始化临时集合n′＝n，计数变量k＝0，l＝0，根据用户u的所属基站确定该用户的接入节点令临时变量
20、12)如果k＜|vu|，令k＝k+1，其中，vu表示用户u所需sfc中的vnf有序集合，跳转到步骤13)，否则，跳转到步骤16)；
21、13)将集合n′中具备sfc中第k个vnf所需实例且满足的节点加入集合n″，其中表示用户u的卸载任务在节点n上所需的最小计算时延；
22、14)对集合n″中每个基站n，计算节点τ到n的最小代价通路pτ,n，并将不存在最小代价通路的节点从n″中移除；
23、15)计算n″中每个节点n的映射价值χn，从集合n″取出映射价值最高的节点n，将其作为第k个vnf的映射节点加入用户u的sfc节点映射决策通路pτ,n作为第l条虚链路加入用户u的sfc链路映射决策yju，令l＝l+1，τ＝n，将节点n从集合n′中移除，跳转至步骤12)；
24、16)输出用户u的sfc节点和链路映射决策算法结束。
25、进一步的，所述步骤13)中用户u的卸载任务在节点n上所需的最小计算时延的计算方法如公式(1)所示：
26、
27、其中，du表示用户u的任务数据量，gu表示用户u的任务复杂度；
28、所述步骤14)中最小代价通路pτ,n计算方法如下所示：
29、利用最小代价通路算法计算节点τ到n的最小代价通路pτ,n，其中，物理链路e的链路代价δe的计算方法如公式(2)所示：
30、
31、其中，表示物理链路e的剩余可用带宽资源，be表示物理链路e的带宽资源容量，bu表示用户u任务卸载所需的传输带宽；
32、进一步的，所述步骤15)中节点n映射价值χn的计算方法如公式(3)所示：
33、
34、
35、
36、其中，表示节点n的归本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤104中构建构建节点映射决策Xj、链路映射决策Yj和资源分配决策Zj，并更新Fj的方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤4)中构建第j个粒子中用户u的SFC节点和链路映射决策包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤13)中用户u的卸载任务在节点n上所需的最小计算时延的计算方法如公式(1)所示：
5.根据权利要求4所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤15)中节点n映射价值χn的计算方法如公式(3)所示：
6.根据权利要求2所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤4)中构建第j个粒子中用户u的SFC
7.根据权利要求6所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤22)中用户u卸载任务所需的最小计算时延的计算方法如公式(6)所示：
8.根据权利要求6所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤25)、27)中任务计算总时延的计算方法如公式(9)所示：
9.根据权利要求2所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤104中更新fj的方法如下所示：
10.根据权利要求1所述的一种基于VNF实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤105、106中目标函数的计算方法如公式(12)所示：
...【技术特征摘要】
1.一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤104中构建构建节点映射决策xj、链路映射决策yj和资源分配决策zj，并更新fj的方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤4)中构建第j个粒子中用户u的sfc节点和链路映射决策包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤13)中用户u的卸载任务在节点n上所需的最小计算时延的计算方法如公式(1)所示：
5.根据权利要求4所述的一种基于vnf实例共享的异构蜂窝网络多功能任务卸载方法，其特征在于，所述步骤15)中节点n映射价值χn的计算方法如公式(3)所示：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宁海，宋明洋，黄雅惠，卢啸威，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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