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专利号: 2017109198331
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种时延感知下的5G虚拟接入网映射方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

结合虚拟网络请求到达的差异性、有限物理资源的动态占用和释放、网络功能虚拟化服务器服务能力的差异性,在网络功能虚拟化编排器以及各个网络功能虚拟化服务器处建立队列状态转移方程,提出两级队列动态调度方法;感知系统中所有队列的队列状态,从而进行队列动态调度以满足时延要求,并以最小化映射成本为目标完成映射;

所述虚拟网络请求到达的差异性为不同虚拟网络请求需要不同的虚拟网络功能模块;

所述有限物理资源的动态占用和释放为当5G虚拟接入网对虚拟网络请求进行服务时,需要占用一定的有限的计算资源与带宽资源,而当5G虚拟接入网对虚拟网络请求服务结束后,则释放所占资源;

所述网络功能虚拟化服务器服务能力的差异性为不同网络功能虚拟化服务器对同一虚拟网络功能模块具有不同的服务能力;

所述两级队列动态调度方法为:第一级动态调度发生在网络功能虚拟化编排器处,该处队列状态转移方程为:其中网络功能虚拟化服务器的集合为N={1,2,...,n},不同虚拟网络功能模块的种类的集合为M={1,2,...,m},来自虚拟运营商的不同虚拟网络请求的类型的集合为I={1,

2,...,i}, 表示某一时槽内,网络功能虚拟化编排器队列中来自虚拟运营商的不同的虚拟网络请求i中需要的虚拟网络功能模块m的个数;其中 表示第i种虚拟网络请求是否需要第m种虚拟网络功能模块,若需要则 否则 φi(t)表示某一时槽内到达网络功能虚拟化编排器中类型为i的虚拟网络请求的个数,服从泊松分布,均值为λi,并假设存在达到峰值 使得公式 成立; 表示第i种虚拟网络请求中所需要的第m种虚拟网络功能模块的映射请求所需路由的总个数,γimn(t)表示系统中网络功能虚拟化编排器处的虚拟网络请求路由行为,即第i种虚拟网络请求中所需要的第m种虚拟网络功能模块的映射请求路由至网络功能虚拟化服务器n;在每一个时槽开始时,网络功能虚拟化编排器汇总来自所有虚拟运营商的不同类型的全部虚拟网络请求,根据上一时槽计算得出的虚拟网络请求所需的第m种虚拟网络功能模块的映射请求所需路由的总个数以及上一时槽到达的新的虚拟网络请求,决定这一时槽开始时刻队列中排队的虚拟网络请求个数;

第二级队列动态调度发生在每一台网络功能虚拟化服务器处,该处队列状态转移方程为:

其中 表示某一时槽内,网络功能虚拟化服务器n的队列中待运行的来自虚拟运营商的不同的虚拟网络请求i中的虚拟网络功能模块m的个数;βimn(t)∈[0,1],当且仅当虚拟网络请求i中需要虚拟网络功能模块m,且该虚拟网络功能模块m映射至网络功能虚拟化服务器n时βimn(t)=1,否则βimn(t)=0;Simn(t)表示系统中虚拟网络功能模块m在网络功能虚拟化服务器n中的服务速率,与虚拟网络功能模块在网络功能虚拟化服务器中的运行时间成反比,服从泊松分布,均值为κs;在每一个时槽开始,网络功能虚拟化服务器接受由其服务的自网络功能虚拟化编排器路由而来的虚拟网络请求所需的虚拟网络功能模块,并根据上一时槽计算得出的映射结果,决定这一时槽开始时刻队列中排队的虚拟网络功能模块;

所述感知系统中所有队列的队列状态,从而进行队列动态调度以满足时延要求,并以最小化映射成本为目标完成映射具体采用如下目标函数:其中 为系统平均队列;d,g∈M,f,j∈N;Z表示支持运行同一种虚拟网络功能模块的最大数量;bdg(t)为两个虚拟网络功能模块之间的虚拟链路所需要的带宽资源;K为任意两台网络功能虚拟化服务器所提供的最大可用带宽上限;

为反映网络负载情况,定义 与计算机中的剩余计算资源成反比,记 σ为非零常数;cfj(t)表示某一时槽内基板链路单位带宽的租用价格,reb表示物理链路中的剩余带宽资源,同样定义cfj(t)与链路中剩余的带宽资源成反比,记 为非零常数;每完成一次虚拟网络请求的映射,均需要更新 与cfj(t);由于成对考虑物理节点,为消除物理节点重复计算;

限制条件C1表示系统平均队列要始终处于稳定状态;

队列的稳定性为系统平均队列 需要满足

限制条件C2与C3表示每台网络功能虚拟化服务器仅支持运行有限的同一种虚拟网络功能模块;限制条件C4表示针对任意一种虚拟网络请求,其所需要的物理链路带宽不能超过任意两台网络功能虚拟化服务器所提供的最大可用带宽上限;限制条件C5与C6表示对于每一种虚拟网络请求,应保证其所需要的虚拟网络功能模块均能够映射到网络功能虚拟化服务器上。

2.根据权利要求1所述的一种时延感知下的5G虚拟接入网映射方法,其特征在于:

所述目标函数通过运用Lyapunov优化理论,分解为两类队列动态调度方法:

其中第一类队列动态调度方法为网络功能虚拟化编排器处虚拟网络请求路由策略:

第二类队列动态调度方法为虚拟网络功能模块映射策略:

3.根据权利要求2所述的一种时延感知下的5G虚拟接入网映射方法,其特征在于:所述虚拟网络请求路由策略为网络功能虚拟化编排器将 中积压的虚拟网络请求调度至最短的网络功能虚拟化服务器上进行服务。

4.根据权利要求2所述的一种时延感知下的5G虚拟接入网映射方法,其特征在于:

所述虚拟网络功能模块映射策略为整个系统更倾向于将虚拟网络功能模块映射至服务速率较快的网络功能虚拟化服务器,或优先让当前队列积压 较大的虚拟网络请求i所需要的虚拟网络功能模块m的映射请求映射至网络功能虚拟化服务器n,同时保证系统映射成本最小。