[發明專利]一種兩級協同的VNF泛化編排方法和系統

在審

• 申請號: 202211200909.2
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115604134A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 李軍飛;朱棣;查雨立;夏計強;胡宇翔;崔鵬帥;傅敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: H04L41/40
• 分類號: H04L41/40;H04L41/12;H04L41/142;H04L41/16
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

本發明公開一種兩級協同的VNF泛化編排方法和系統，該系統包括SFC映射單元、VNF部署單元；所述SFC映射單元包括映射控制器及拓撲泛化模塊；所述VNF部署單元包括部署控制器及拓撲泛化模塊；所述拓撲泛化模塊用于使用圖增強學習來解決VNF編排問題。該方法包括：通過SFC映射單元和VNF部署單元交替進行VNF的部署和SFC的映射，自動化地調整VNF的編排方案。本發明可以實現拓撲泛化的自動化VNF編排，有效地提高VNF編排效率，便于網絡管理者及時應對網絡需求變化，保證網絡服務質量。

技術領域

本發明涉及新型網絡架構技術領域，尤其涉及一種兩級協同的VNF泛化編排方法和系統。

背景技術

網絡功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)通過使用虛擬化和云技術將網絡功能與硬件分離，并將網絡服務抽象為在基本硬件上運行的稱為虛擬化網絡功能(Virtual Network Function,VNF)的軟件，從而改變了傳統網絡。在NFV和敏捷服務生產的背景下，資源虛擬化和服務功能鏈(Service Function Chain,SFC)在自動化網絡服務部署方面發揮著關鍵作用。NFV編排框架解決了設計NFV管理和編排以提供動態SFC即服務的問題。然而，目前NFV編排依賴于針對不同SFC請求(SFCR)、網絡拓撲、流量負載等的不同約束條件。當參數設置不匹配時，NFV編排可能會遭受性能損失。

近年來，NFV編排問題引起了業界關注，如何保證NFV編排的敏捷性、自動化和泛化能力，成為新型網絡結構領域的研究熱潮。但目前相關研究多聚焦于VNF編排的兩個階段，即首先進行VNF的部署，并基于部署后的VNF分布圖將不斷到來的SFC請求映射到物理網絡中。這種方法僅僅考慮到固定網絡拓撲中的VNF編排，沒有考慮到當前網絡拓撲的動態變化或者不同網絡拓撲中的VNF編排，難以處理異構的網絡并有效實現VNF的泛化編排，適用范圍較窄。

發明內容

針對NFV編排過程參數-環境匹配的復雜情況，本發明設計了一種兩級協同的VNF泛化編排方法和系統，用于適應NFV網絡中大量、不確定和易變的SFC請求以及拓撲多樣化的網絡場景，在實現NFV編排過程自動化的同時，保證滿足服務等級協議的服務質量水平。本發明結合了網絡功能虛擬化的思想，該發明支持NFV網絡中VNF的自動化部署與SFC的自動化映射，支持VNF部署與SFC映射兩個階段的協同優化，并支持不同網絡拓撲下的泛化編排。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面公開一種兩級協同的VNF泛化編排系統，包括SFC映射單元、VNF部署單元；所述SFC映射單元包括映射控制器；所述VNF部署單元包括部署控制器；所述映射控制器及部署控制器均包括拓撲泛化模塊；

所述SFC映射單元用于根據當前的VNF分布，在拓撲結構可能發生改變的物理網絡中找到一條能夠處理當前SFC請求的最短路徑，并以該路徑的走向為順序依次連接相應的物理網絡節點；

所述VNF部署單元用于根據當前的網絡狀態和SFC映射質量，決策VNF實例在當前拓撲結構的物理網絡中的分布；

所述映射控制器用于對SFC映射單元進行管理，以進行物理節點選擇；

所述部署控制器用于對VNF部署單元進行控制，重新規劃各個物理節點上VNF的分布，以網絡狀態和SFC序列為輸入，以SFC映射質量為反饋，來決策VNF的部署；

所述拓撲泛化模塊用于使用圖增強學習來解決VNF編排問題。

進一步地，所述映射控制器與部署控制器都基于可以實現拓撲泛化的智能算法實現，都具備適應不同網絡拓撲進行VNF編排的能力。

進一步地，所述SFC映射單元、VNF部署單元均以一個SFC請求為粒度來交互。

進一步地，一個SFC的映射質量被量化為其映射邏輯鏈路的時延與其源、目的節點間最短路徑的時延的比值。