[发明专利]一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法及设备

说明书

本发明公开了一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法及设备。所述方法包括：面向移动车载网络，根据车辆终端用户的所需虚拟网络功能以及时延要求，建立符合真实情况的模型，利用基于最优停时理论判断何时需要计算最优虚拟网络功能部署方案并完成调度优化。本发明解决了动态网络环境下的虚拟网络部署调度优化问题，方法综合考虑了延迟违反和部署调度之间的权衡，实现最小化的迁移代价和时延违反，最大化的发挥车载云系统的性能。

技术领域

本发明涉及虚拟化网络功能部署和调度技术，具体涉及一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法及设备。

背景技术

车载云是指利用移动智能车辆上的计算资源，将其整合为网络中的所有用户提供服务。移动智能车辆、路边单元、中心基站共同组成了车载云系统。由车辆及车辆上的设备作为用户终端，靠近终端的路边单元，和中心基站作为边缘，核心内容存储和服务提供平台作为数据中心，共同构建了一个从云到边缘再到终端的服务传输路径。在此结构中，移动智能车辆既是云平台管理下的服务器，同时也可能是提出服务请求的用户终端，移动智能车辆提出的服务请求就近发送到有计算资源的路边单元或中心基站，执行完毕后将结果发回给车辆。

随着车联网接入车辆数目的急剧攀升和高带宽、高质量任务类型的不断涌现，车载云移动任务的服务质量面临着巨大挑战，体现在网络可用资源的供需矛盾愈发突出。为解决这些问题，网络功能虚拟化技术被广泛应用。网络功能虚拟化的主要思想是将网络功能同其以往依赖的物理设备相分离，使得传统上被耦合于专用网络硬件设备的网络功能被映射到大容量服务器、交换机、存储器上，从而避免了大量重新购买和安装新硬件，大大节省了资源。由于云端流量的固有结构，在越靠近云的数据链路，其所耗费的数据带宽越大，因此将虚拟网络功能部署在路径的边缘能够最大的降低整个系统的带宽消耗。而且这样所耗费的计算资源是非常巨大的，因此在路边节点部署虚拟网络功能面临很大的计算瓶颈。因此，研究将虚拟网络功能部署在中心基站成为主流。

然而，车辆天然具有动态性，当车辆从一个中心基站移动到另一个中心基站时，会出现虚拟网络功能服务不及时导致服务产生延迟的问题。因此，有必要提出一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法及设备，实现动态车载云场景下VNF部署，能够有效减少因车辆移动产生的服务延迟，同时最小化的迁移代价和时延违反，提高服务质量。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，提出一种面向动态网络的虚拟网络功能部署方法，应用于车载云系统，所述车载云系统包括|V|个移动智能车辆和|S|个中心基站，移动智能车辆经由无线通信与中心基站连接，所述方法包括：

获取移动智能车辆需要的网络功能集合N，网络功能n_i∈N所需要的计算资源R_i，网络功能n_i的最大容忍延时θ_i，中心基站s拥有的计算资源C_S，中心基站之间的网络连接e所拥有的网络带宽b_e；

基于预先构建的虚拟网络部署模型和虚拟网络部署模型的约束条件，进行虚拟网络功能的初步部署；

获取t时刻违反延迟要求的虚拟网络功能的个数L(t)，并计算从0时刻开始的延迟违反序列L₀,L₁,…,L_t；

计算t时刻的部署I_t迁移到t'时刻的最优部署I_t′所需要花费的迁移代价期望E[M]；

根据从0时刻开始的延迟违反序列L₀,L₁,…,L_t、迁移代价期望E[M]、已知的计算代价期望C，将虚拟网络功能动态迁移问题转化为最优停时问题；