【摘 要】
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近年来,随着互联网技术的爆发式发展,垂直行业应用层出不穷,用户对网络服务的需求也越来越多样化。在5G时代,网络功能虚拟化技术（Network Function Virtualization,NFV）和软件定义网络（Software defined network,SDN）架构为新时代下的网络面临的挑战提出了解决方案。NFV技术将业务的请求抽象为服务功能链（Service function chai
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近年来,随着互联网技术的爆发式发展,垂直行业应用层出不穷,用户对网络服务的需求也越来越多样化。在5G时代,网络功能虚拟化技术（Network Function Virtualization,NFV）和软件定义网络（Software defined network,SDN）架构为新时代下的网络面临的挑战提出了解决方案。NFV技术将业务的请求抽象为服务功能链（Service function chain,SFC）,这些SFC描述了业务所必需的一系列有序的虚拟网络功能（Virtual network function,VNF）以及虚拟节点链路所需要的网络资源。NFV管理器按照SFC描述的资源将其部署到物理网络中,以满足业务的时延等QoS（quality of service）要求。然而物理网络的资源并不是无限的,这就要求部署过程中在尽可能满足业务的时延QoS要求的前提下,尽可能的节省网络资源,使网络性能得以提高,这就是本文研究的意义。主要的工作和贡献如下:（1）基于有效带宽理论,在业务的统计时延QoS约束下,根据SFC流量的到达特性,预测其所需的带宽资源。定义了有效耦合带宽增量（effective coupling bandwidth increment,ECBI）,对多个业务流的SFC进行耦合流量的带宽资源预测。与先前将多个SFC的资源建模为相互独立状态的研究不同,本文考虑到SFC到达流量的随机特性,对同一物理路径上的流量进行了耦合分配。研究表明,耦合带宽分配不但能保障时延QoS,还节省了带宽资源。（2）利用有效耦合带宽增量,将VNF的部署问题建模为整数线性规划（Integer linear programming,ILP）问题,以最小化网络资源总占用率为目标,求解将VNF部署到物理网络上的部署方案。本文在部署过程中将带宽资源预测和VNF的部署在优化问题中联合求解,实现了根据物理基础设施上的负载情况,动态的预测SFC的带宽资源需求。仿真结果表明,本方案能够有效节省带宽、避免瓶颈链路的出现。（3）考虑到实际网络中,不同种类的业务对性能要求的严格程度不尽相同,部分业务对时延QoS要求更为严格,因此引入了鞅理论,通过到达鞅和服务鞅的构建,在鞅域下对VNF部署中的排队系统进行分析。为了在业务的时延QoS约束下进行SFC带宽资源的预测,对鞅域下的排队系统进行了分析,得到更紧致的时延界,利用模拟退火算法（Simulated Annealing,SA）,解得满足SFC时延要求的更小带宽。本文建模了SFC流量的到达/服务过程,提出了多业务流的耦合带宽预测方法,并且首创性地将统计时延QoS约束下的VNF资源预测问题与部署问题联合求解,实现了不同负载下的动态资源预测,方案在仿真中体现了良好的性能,研究思想及研究方法均对VNF部署领域的研究具有参考意义。
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