[发明专利]一种基于耦合带宽分配并具有时延QoS保障的VNF部署方法

说明书

本发明属于网络功能虚拟化技术领域，具体涉及一种基于耦合带宽分配并具有时延QoS保障的VNF部署方法；对物理网络进行抽象，获取待部署的SFC，基于排队论和大偏差理论，针对到达流量的特性进行资源预分配；将物理节点按剩余CPU资源大小降序排序，根据预分配的CPU资源和带宽资源分别筛选候选物理节点和候选物理链路，基于鞅论，估计新流量与候选链路现有流量耦合后的耦合带宽，求解候选链路的耦合带宽增量；求解满足时延QoS和资源最小占用率的联合优化问题，得出最优的部署方案；本方法能够根据业务请求的数据包到达特性进行资源分配，实现时延QoS保障的同时最小化资源占用率；此外，本方法还能够充分节省网络资源，以更小的消耗实现相同的SFC承载量。

技术领域

本发明属于网络功能虚拟化技术领域，具体涉及一种基于耦合带宽分配并具有时延QoS保障的VNF部署方法。

背景技术

随着近年来5G商用化进程逐渐加快，“低时延高可靠通信”、“大规模物联网”、“移动增强带宽”三大类应用领域逐步丰富，使得业务的种类和数量都急剧增加。为了给多样性的业务提供差异化的服务，服务提供者需要灵活地配置网络功能和网络资源，来满足业务的QoS(qualityof service，即服务质量)需求。NFV(network function virtualization，即网络功能虚拟化)和SDN(software defined network，即软件定义网络)技术的应用使5G网络实现了软件与硬件解耦、控制平面与数据平面解耦，显著增强了5G网络的灵活性，使5G网络定制化、可编程化。5G切片技术借助NFV和SDN，将网络中有限的物理资源切割、重组，形成资源池，供切片内的业务按需调用，形成逻辑上隔离的切片网络，降低了网络运营的成本的同时实现了资源的高效利用。

在5G切片网络中，各个业务请求由多个VNF(virtual network function，即虚拟网络功能)组成，形成一条虚拟链路，称之为SFC(service function chaining，即服务功能链)。不同需求的业务形成各不相同的SFC，网络控制器按照到达网络中的业务请求的SFC进行资源的分配，实现虚拟链路到物理链路上的映射，为业务中到达的数据包规划出一条合适的物理路径并划分其所需的网络资源，如CPU资源或带宽资源，这一过程称为VNF部署。如何通过VNF部署使得在满足业务需求的同时最大化收益或最小化消耗，一直是5G研究中重点关注的问题。

通过VNF部署，网络实现了资源的灵活分配和细粒度的控制。与此同时，5G网络对于时延的保障有着较高要求。现有的发明都是在物理设施这一层面实现时延的保障，建模单跳时延为资源占用率相关的函数，然后对多跳时延进行叠加。现有技术中关注了单跳时延与网络服务过程的关系，但业务的数据到达特性是传输过程中至关重要的一个因素。因此，在VNF部署中，如何针对不同到达特性的业务实现时延QoS保障是十分重要的问题。此外，切片内的资源被多个业务共同占用，如何处理多个业务之间的资源占用关系也是值得关注的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种基于耦合带宽分配并具有时延QoS保障的VNF部署方法，能够根据业务请求的数据包到达特性进行资源分配，实现时延QoS保障的同时最小化资源占用率；此外，本方法还能够充分节省网络资源，以更小的消耗实现相同的SFC承载量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于耦合带宽分配并具有时延QoS保障的VNF部署方法，包括以下步骤：

步骤一，对物理网络进行抽象，获取待部署的SFC，基于排队论和大偏差理论，针对到达流量的特性进行资源预分配；

步骤二，将物理节点按剩余CPU资源大小降序排序，根据预分配的CPU资源和带宽资源分别筛选候选物理节点和候选物理链路，具体为：

遍历物理网络中的物理节点，将其按照剩余CPU资源大小进行降序排序；