[發明專利]一種可靠性高和負載均衡的虛擬網資源分配方法

有效

• 申請號: 202010832108.2
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111935748B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孫永亮;賀文晨;李雄;陸繼釗;李文萃;蔡沛霖;崔鵬;郭少勇;邵蘇杰;李永杰;袁寧澄
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司信息通信公司;北京郵電大學;國家電網有限公司
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/08;H04W28/16;H04W28/20
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 鄧小穎

本發明公開了一種可靠性高和負載均衡的虛擬網資源分配方法，包括vEPC和網絡鏈路，所述vEPC將基礎硬件設備虛擬為通用的網絡資源，所述資源分配方法令通用的網絡資源中的基礎硬件資源為底層網絡，并將底層網絡承載的虛擬業務稱為虛擬網，本發明先將通用的網絡資源中的基礎硬件資源作為底層網絡，并將底層網絡劃分為社團并進行優化，然后將底層網絡和虛擬網進行排序，最后為虛擬網分配資源，包括為虛擬節點分配資源和為虛擬鏈路分配資源兩個過程，其中在為虛擬節點分配資源時保證了負載均衡和可靠性，在為虛擬鏈路分配資源時保證了虛擬網的帶寬需求，有效的解決了5G核心網的大規模虛擬網資源分配問題。

技術領域

本發明涉及網絡資源管理領域，特別是一種可靠性高和負載均衡的虛擬網資源分配方法。

背景技術

隨著5G網絡的快速建設和應用，基于5G的智慧生活、智慧工廠、無人駕駛等新興業務逐漸開始落地，為了保證各種新興業務的服務質量，5G網絡的核心網建設顯得尤為重要。當前，虛擬化演進分組核心網(virtualized?Evolved?Packet?Core，vEPC)已成為5G核心網的基本架構。vEPC技術通過引入虛擬化技術，實現了5G核心網的切片功能，有效提升了網絡資源利用率和可靠性。利用vEPC技術將原來的基礎網絡被劃分為底層網絡和虛擬網絡。底層網絡負責創建底層節點和底層鏈路資源，為虛擬網提供網絡資源。虛擬網絡通過租用底層網絡的資源搭建虛擬網，來承載各種網絡業務。故如何將底層網絡資源分配給虛擬網絡已成為一個重要的研究內容。

已有研究分析將資源分配算法的目標分為提高資源利用率和提高虛擬網絡可靠性兩個方面：在提高資源利用率方面，文獻[Jahani?A,Khanli?L?M,Hagh?M?T,et?al.Greenvirtual?network?embedding?with?supervised?self-organizing?map[J].Neurocomputing,2019,351:60-76.]采用神經網絡理論提出了自組織映射算法；文獻[Dolati?M,Hassanpour?S?B,Ghaderi?M,et?al.DeepViNE:Virtual?network?embeddingwith?deep?reinforcement?learning[C]//IEEE?INFOCOM?2019-IEEE?Conference?onComputer?Communications?Workshops(INFOCOM?WKSHPS).IEEE,2019:879-885.]采用深度學習理論，將虛擬網映射建模為圖像識別問題，進一步提升了算法的自組織能力；文獻[Zhang?P,Yao?H,Li?M,et?al.Virtual?network?embedding?based?on?modified?geneticalgorithm[J].Peer-to-Peer?Networking?and?Applications,2019,12(2):481-492.]采用遺傳算法理論提高了虛擬網映射的成功率；文獻[Dehury?C?K,Sahoo?P?K.DYVINE:fitness-based?dynamic?virtual?network?embedding?in?cloud?computing[J].IEEEJournal?on?Selected?Areas?in?Communications,2019,37(5):1029-1045.]采用動態規劃理論提高了動態環境下映射的成功率；而在提高虛擬網絡可靠性方面，主要采用資源備份和故障恢復兩種技術提升虛擬網絡的可靠性：在資源備份方面，文獻[Yousaf?F?Z,Loureiro?P,Zdarsky?F,et?al.Cost?analysis?of?initial?deployment?strategies?forvirtualized?mobile?core?network?functions[J].IEEE?Communications?Magazine,2015,53(12):60-66.]提出了單區域內進行資源備份優化策略，提升了單區域故障環境下的網絡可靠性；文獻[Mijumbi?R,Serrat?J,Gorricho?J?L,et?al.Design?and?evaluationof?algorithms?for?mapping?and?scheduling?of?virtual?network?functions[C]//Proceedings?of?the?2015?1st?IEEE?Conference?on?Network?Softwarization(NetSoft).IEEE,2015:1-9.]采用分布式的自適應資源分配算法，有效提升了資源的可生存性；在故障恢復方面，文獻[Peng?M,Li?Y,Jiang?J,et?al.Heterogeneous?cloud?radioaccess?networks:A?new?perspective?for?enhancing?spectral?and?energyefficiencies[J].IEEE?Wireless?Communications,2014,21(6):126-135.]采用網絡編碼技術，可以解決瞬間且故障點較少類型故障的恢復問題；文獻[Hawilo?H,Shami?A,Mirahmadi?M,et?al.NFV:state?of?the?art,challenges,and?implementation?in?nextgeneration?mobile?networks(vEPC)[J].IEEE?Network,2014,28(6):18-26.]基于vEPC具有的快速遷移技術特點，提出了基于內部節點遷移的單鏈路故障恢復機制，提升了虛擬網的可靠性。