[发明专利]一种基于状态感知的网络切片故障愈合方法

说明书

本发明涉及一种基于状态感知的网络切片故障愈合方法，属于移动通信技术领域。首先提出了一种基于状态感知的VNF愈合策略选择方法，该方法通过物理节点上的VNF的故障状态与节点资源使用情况，进行VNF愈合策略的选择，以适应不同的故障场景。进一步地，针对需要进行迁移的VNF，提出了一种基于最小化愈合开销的计算模型。最后，通过深度强化学习方法DQN，寻找得到VNF的最佳迁移策略。本发明所提方法能够在进行网络切片故障愈合的同时，减少愈合开销，提高网络的可靠性。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于状态感知的网络切片故障愈合方法。

背景技术

网络切片整合了SDN、NFV等技术，通过在同一个基础设施平台上同时实现多个异构逻辑网络切片来实现网络运营商的愿景。每个逻辑切片都是为满足特定客户QoS或弹性需求而定制的网络资源集，通过可编程方式将VNF以一定的顺序组合成SFC。网络切片使运营商能够构建敏捷、灵活的网络，以适应不同行业垂直领域的各种用例，通过单个底层物理网络满足垂直行业中不同用例的定制需求，有效降低移动通信网络CAPEX。SDN、NFV等技术的应用也为网络切片的自动化管理提供了技术支撑，自愈合技术的部署能够为移动通信网络带来更高的可靠性保障。

传统网络的可靠性由专用硬件保证，在网络切片场景下，网络功能实现软硬件解耦，昂贵且难以重新配置的专用硬件由运行在通用平台上的VNF代替，降低成本并提高灵活性的同时也对网络的可靠性提出了新的挑战。因为VNF容易受到各种问题的影响，如硬件问题、软件崩溃和过载等，其中底层物理节点故障对网络性能影响最为严重。网络切片的共享特性导致部署在故障物理节点上的所有VNF相关SFC可能均出现服务降级甚至中断。为了避免在物理节点故障发生后出现严重的QoS下降，甚至导致违反SLA的情况，需要为网络切片提供自愈合能力，即SFC从异常中自动恢复，保证网络服务可靠运行的能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于状态感知的网络切片故障愈合方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于状态感知的网络切片故障愈合方法，该方法包括以下步骤：

S1：建立基于状态感知的虚拟化网络功能VNF愈合策略选择方法；

S2：建立基于最小化愈合开销的迁移开销计算模型；

S3：建立基于强化学习DQN的VNF迁移学习方法。

可选的，所述S1具体包括：

S21：将VNF性能观测时间序列数据输入到CNN-GRU网络中，检测物理节点上的各VNF是否处于故障状态；

S22：根据物理节点上VNF的故障状态信息计算物理节点的异常指数Θ，并根据Θ是否超出异常阈值Θ_Thr判定物理节点是否处于异常情况；Θ＞Θ_Thr为异常，反之为正常；

S23：联合考虑物理节点是否异常以及物理节点是否处于过载两个因素，确定故障VNF愈合策略：在当前节点愈合故障VNF、故障VNF迁移及物理节点全部VNF迁移；

S24：根据愈合策略选择方法，获得待迁移的VNF列表与故障的物理节点，并将其相关信息发送至网络功能虚拟化NFVMANO处，并根据最新的实时网络拓扑结构与网络状态信息，在NFVMANO处运行VNF迁移算法，确定待迁移VNF的迁移策略。

可选的，所述S2具体包括：

在网络切片的愈合中，愈合开销主要来自网络重配置开销与VNF状态迁移开销；网络重配置开销指控制器选择迁移目的节点和链路，完成链路与节点配置产生的开销；VNF状态迁移开销是VNF状态数据从异常物理节点迁移到目的节点的开销；

把VNFi从物理节点m迁移到n的愈合开销定义为：