[發明專利]基于深度動態貝葉斯網絡的服務功能鏈故障診斷方法

有效

• 申請號: 202010116968.6
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111368888B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 唐倫;廖皓;賀蘭欽;曹睿;胡彥娟
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/08;H04W24/04;H04W24/06
• 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深度動態貝葉斯網絡的服務功能鏈故障診斷方法，屬于通信技術領域，結合服務功能鏈場景的特點，根據服務功能鏈的分層網絡架構中的故障傳播關系，構建故障診斷模型，采用在物理節點監測其上多個虛擬網絡功能性能數據的方式收集癥狀的高維數據。并且考慮到基于SDN/NFV架構下網絡癥狀觀測數據的多樣性以及物理節點和虛擬網絡功能的空間相關性，采用深度信念網絡對觀測數據特征進行提取。最后，利用故障傳播的時間相關性，引入動態貝葉斯網絡對故障根源進行實時診斷。本發明提出5G端到端網絡切片場景的服務功能鏈故障診斷方法能夠在有效處理高維網絡數據的同時，滿足系統對故障診斷精度的要求。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種基于深度動態貝葉斯網絡的服務功能鏈故障診斷方法。

背景技術

近年來，隨著用戶多樣化需求的不斷增加，傳統網絡架構難以適應用戶需求的變化。因此，5G網絡應當具有很高的靈活性來應對用戶服務需求的多樣化。基于軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化(NFV)的網絡切片已成為5G網絡運營商以可持續的方式按需提供各種定制服務的關鍵技術。NFV使得網絡功能(NF)和物理硬件設施解耦，以通用硬件代替專用硬件，可以方便快捷地把網絡功能部署在網絡中地任意位置，同時對通用硬件資源實現按需分配和動態伸縮。在切片網絡中，每個業務請求由一組提供不同網絡服務的虛擬網絡功能(VNF)組成，這些虛擬網絡功能按一定順序互連形成一條服務功能鏈(SFC)。當前，大多數研究一般集中于虛擬網絡請求地接受率、底層網絡資源分配和SFC的部署等方面，而忽視了虛擬網絡地可靠性。由于服務功能鏈可以動態的創建、遷移和銷毀，因此會更大程度上導致網絡故障的發生。為確保網絡功能虛擬化環境下的服務功能鏈的服務質量(QoS)，需要網絡能夠實現從故障中快速的恢復。

然而，對虛擬化網絡的故障修復是當前面臨的非常嚴峻的問題。隨著用戶流量的指數級增長和網絡結構的日益復雜，目前基于人工的網絡運維方式不僅效率低下且成本高昂。為了減少運維支出，提高運維效率，5G網絡引入了自組織網絡技術(SON)的概念，即利用自配置、自優化、自愈合這三個關鍵功能，實現網絡的自我管理[7,8]。其中故障診斷作為定位網絡故障根源的關鍵，是網絡實現自愈合的首要條件。

現有的診斷方法存在一些問題：(1)現有的基于網絡拓撲和故障傳播模型的顯式診斷方法，通常通過專家知識得到靜態網絡，然而在虛擬化網絡中，網絡拓撲和故障依賴關系隨時可能發生變化，并且由于底層資源的共享，可能導致故障間相互干擾甚至產生未知故障，從而引起錯誤的診斷；基于探針的方法需要占用網絡資源，更容易引發網絡中的擁塞，造成服務質量下降的問題；而基于模型的方法每次診斷時都需要重構網絡拓撲和故障依賴圖模型，在大規模網絡中難以保證診斷的及時性。(2)虛擬化網絡中數據具有海量、高維、多源的特性，傳統診斷方法不能很好解釋具有弱相關性的特征。(3)基于學習的方法能夠智能的對故障進行分類，但是訓練數據往往不具有時效性，導致實際診斷準確度不高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于深度動態貝葉斯網絡的SFC故障診斷方法來研究VNF節點故障定位問題。該方法能夠在網絡虛擬化環境下，根據VNF節點的性能數據的變化有效診斷底層節點的故障位置，滿足網絡的可靠性要求。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于深度動態貝葉斯網絡的服務功能鏈故障診斷方法，包括以下步驟：

S1：根據服務功能鏈的分層網絡架構中的故障傳播關系，構建故障診斷模型；

S2：在物理節點監測其上多個虛擬網絡功能(Virtual Network Function,VNF)性能數據，并收集癥狀的高維數據；