[發明專利]一種基于環境感知的服務功能鏈低成本智能部署方法

有效

• 申請號: 201911399761.8
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111093203B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 唐倫;王曉;賀小雨;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W16/22;H04W24/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于環境感知的服務功能鏈低成本智能部署方法，屬于移動通信技術領域。該方法包括以下步驟：S1：以用戶無線端可達的無線速率作為SFC資源分配的依據，聯合考慮SFC部署與無線子載波分配，建立在用戶時延要求、無線速率需求以及資源約束下的SFC部署成本最小化模型；S2：將上述優化問題轉化為離散時間下的具有連續狀態空間和高維度動作空間的馬爾可夫決策過程；S3：最后考慮到該MDP問題的高維性，利用DDPG強化算法獲得SFC部署與子載波分配的聯合優化策略，達到減少資源消耗，降低SFC部署成本的目的。本方法能夠在保證用戶時延要求和無線速率需求的同時，有效降低SFC部署的總成本；能夠在每個時隙根據當時的環境，做出使部署成本最低的子載波分配及SFC部署策略。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，涉及一種基于環境感知的服務功能鏈低成本智能部署方法。

背景技術

為了解決如何在同一物理網絡上同時支持多元化的業務場景，“網絡切片”普遍被業界認為是一種理想的網絡模型。網絡切片是指在通用且共享的底層網絡基礎設施上按照不同業務需求切分出的相互隔離的邏輯網絡。NFV是支撐網絡切片的關鍵技術之一。NFV技術利用云計算和虛擬化技術編排不同的虛擬網絡功能(VNF)，并將其映射在通用物理服務器設備上完成相應網絡功能。一個完整的服務請求由多個VNF有序連接而成，形成一條服務功能鏈(SFC)，多個相同業務類型的SFC組成一個網絡切片。如何在底層物理網絡上部署SFC是NFV技術的關鍵問題。SFC部署問題的實質是將VNF和連接VNF的虛擬鏈路分別在底層物理網絡滿足資源容量需求的服務器與物理鏈路上實例化，并將底層網絡的物理資源(如計算資源，鏈路帶寬資源)分配給SFC的各個組成部分(VNF，虛擬鏈路)，形成一條端到端通路，完成相應的用戶服務請求。網絡資源是有限的，如何在保證用戶SFC服務質量的前提下節約資源消耗，降低運營成本，對運營商來說至關重要。

現有的SFC部署方法主要針對于核心網中的VNF部署，通常根據不同的服務需求和網絡場景來設定一個服務功能鏈映射的優化目標并設計啟發式算法求解。但針對無線用戶來說，要完成完整的端到端服務，除了要進行SFC在核心網的部署外，還需要在接入網對用戶進行無線資源分配。其次，在傳統SFC部署問題中，通常為一條SFC指定一個流速率，或者為SFC中的每個VNF和虛擬鏈路指定所需的資源消耗，但由于SFC在有線鏈路的流速率與最終用戶可達的無線速率不匹配，導致核心網資源的大量浪費。再者，啟發式算法少于考慮到無線環境的動態性而在單時隙中優化網絡性能，面對復雜多變的網絡環境，這樣的啟發式算法難以達到理想的優化效果。

因此，如何聯合考慮SFC部署與無線資源分配，降低資源消耗，并提出智能高效的優化算法需要進一步深入研究。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于環境感知的服務功能鏈低成本智能部署方法，并使用DDPG強化學習算法解決該優化問題。該方法能在保證滿足用戶的無線速率需求以及時延約束的前提下，有效降低SFC的部署成本。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于環境感知的服務功能鏈低成本智能部署方法，該方法包括以下步驟：

S1：以用戶無線端可達的無線速率作為SFC資源分配的依據，聯合考慮SFC部署與無線子載波分配，建立在用戶時延要求、無線速率需求以及資源約束下的SFC部署成本最小化模型；

S2：將上述優化問題轉化為離散時間下的具有連續狀態空間和高維度動作空間的馬爾可夫決策過程；

S3：最后考慮到該MDP問題的高維性，利用DDPG強化算法獲得SFC部署與子載波分配的聯合優化策略，達到減少資源消耗，降低SFC部署成本的目的。