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.,虛擬網(wǎng)絡分片中資源動態(tài)調(diào)整的設計與實現(xiàn),姓名：*** 學校：***,.,研究背景,Alliance N. Description of Network Slicing Concept[J]. NGMN 5G P, 2016, 1. Orange J S B, Armada A G, Evans B, et al. White Paper for Research Beyond 5G[J]. Accessed, 2015, 23: 2016. 未來5G網(wǎng)絡，業(yè)務需求不同，需要不同網(wǎng)絡支持不同的需求，為了節(jié)省成本，運營商不會為每種業(yè)務部署一張?zhí)囟ǖ木W(wǎng)絡。由于網(wǎng)絡虛擬化技術的發(fā)展，使得共享同一個網(wǎng)絡基礎設施成為了可能，在同一張網(wǎng)絡上虛擬出多個邏輯上相互隔離的網(wǎng)絡切片，以滿足不同業(yè)務的需求。,Bari M F, Boutaba R, Esteves R, et al. Data center network virtualization: A survey[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2013, 15(2): 909-928. 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中通過虛擬化技術極大地提高了靈活性，簡化管理，提高業(yè)務服務質(zhì)量。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，屬于一個應用的多個虛擬機部署在多個物理節(jié)點上，產(chǎn)生的流量經(jīng)常與其他應用的流量共享底層網(wǎng)絡，這就會造成TCP吞吐碰撞和網(wǎng)絡阻塞。將相同應用的虛擬機劃分成一個虛擬網(wǎng)絡，也就是網(wǎng)絡分片，可以解決以上問題。,.,研究背景,Alliance N. 5G white paper[J]. Next Generation Mobile Networks, White paper, 2015. Ericsson:?based?“Network slice”to achieve 5G?“network that is services”?based on SDN and cloud[EB/OL]. (2016-08-30)[2016-08-30]. 網(wǎng)絡分片能夠滿足用戶的動態(tài)需求 ，使網(wǎng)絡具有動態(tài)分配資源的能力，對形成的“網(wǎng)絡切片”進行監(jiān)督管理，允許根據(jù)實際業(yè)務量，對網(wǎng)絡資源的分配進行擴容、縮容和動態(tài)調(diào)整。從而提高網(wǎng)絡資源利用率。? 業(yè)務隨時間的變化而變化，有些業(yè)務具有突發(fā)性。比如體育盛事時，IPTV網(wǎng)資源要提高；雙十一時，阿里天貓數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡需要擴容。 對虛擬網(wǎng)絡分片資源進行調(diào)整不僅要提高網(wǎng)絡分片中鏈路帶寬，還要提高中間虛擬節(jié)點的資源，因為節(jié)點資源的匱乏會造成時延，影響整個虛擬網(wǎng)絡的性能。,.,相關工作,Chen J L, Ma Y W, Kuo H Y, et al. Software-Defined Network Virtualization Platform for Enterprise Network Resource Management[J]. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, 2015, 4(2):1-1.,這篇文章提出了基于SDN的企業(yè)網(wǎng)絡分片中資源動態(tài)調(diào)整的方案，通過flowvisor將網(wǎng)絡虛擬化分片，然后檢測各個網(wǎng)絡分片的資源使用情況，使用線性規(guī)劃的方法將網(wǎng)絡分片中的資源（帶寬）進行動態(tài)調(diào)整，從而使得網(wǎng)絡整體的資源利用率達到最高。 存在問題： 1、只考慮了鏈路的帶寬，未考慮網(wǎng)絡 節(jié)點的資源使用情況； 2、分片中資源利用率沒有給出明確定 義,.,相關工作,Feng T, Bi J, Wang K. Allocation and scheduling of network resource for multiple control applications in sdn[J]. China Communications, 2015, 12(6): 85-95.,這篇文章提出，在基于SDN的網(wǎng)絡下，網(wǎng)絡資源包括鏈路帶寬以及交換機流表資源，作者提出了一種基于價格的聯(lián)合分配模型，使得鏈路帶寬能夠按照用戶所付價格按比例分配，最大化鏈路吞吐量；設計了一種popular flow（經(jīng)常發(fā)生的流）的調(diào)度機制，使得全局時延最小。作者在Floodlight中開發(fā)了一個流調(diào)度模塊，虛擬轉(zhuǎn)發(fā)空間（VFS），實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面流的調(diào)度，使得時延最小。,可參考點： 這篇文章網(wǎng)絡資源的分配模型和流表的調(diào)度機制可以值得參考。,.,相關工作,Qu L, Assi C, Shaban K. Delay-aware scheduling and resource optimization with network function virtualization[J]. IEEE Transactions on Communications, 2016, 64(9): 3746-3758.,本篇文章，研究了VNF調(diào)度問題和相關的資源優(yōu)化方法。VNF調(diào)度是指網(wǎng)絡服務關于網(wǎng)絡功能的一系列的調(diào)度策略，激活多個VNF來處理到達的流量。作者考慮了VNF傳輸和處理時延，將VNF調(diào)度和流量引導建模成混合整形規(guī)劃問題。目的是最小化所有VNF調(diào)度的時延。因為VNF傳輸時延與虛擬鏈路帶寬有關，又提出了動態(tài)調(diào)整連接VM之間的虛擬鏈路上的帶寬，從而減少調(diào)度完工時間。 單純的鏈路帶寬調(diào)度算法較簡單，根據(jù)流量感知動態(tài)調(diào)整，負載輕的鏈路分配較少的帶寬資源，負載重的鏈路分配較多的帶寬資源。 存在問題： 只考慮了鏈路的帶寬，未考慮網(wǎng)絡中間節(jié)點的資源情況,.,相關工作,Lee S S W, Li K Y, Chan K Y, et al. Design of bandwidth guaranteed OpenFlow virtual networks using robust optimization[C]//2014 IEEE Global Communications Conference. IEEE, 2014: 1916-1922.,這篇文章考慮了流量的不確定性和統(tǒng)計復用，不像大多數(shù)現(xiàn)有的方法是直接在物理網(wǎng)絡上對帶寬進行分片。在本文系統(tǒng)中，每一條虛擬鏈路的帶寬描述器包含一對值（保障帶寬和上限帶寬）。每一個用戶在任何時刻被保證擁有保障帶寬，不受其他用戶干擾，并且，可以在短時間內(nèi)（當丟包率比預定值要大時）使用上限帶寬。這種特性使得openflow網(wǎng)絡可以提高具有突發(fā)流量的業(yè)務Qos。 文章定義了上限帶寬值Ul、保證帶寬值Gl，r=（Ul+Gl）/2,當虛擬網(wǎng)絡中的速率小于r時，其他虛擬網(wǎng)絡可以在這個虛擬網(wǎng)絡中傳輸流量，前提是后者遵守前者的帶寬約定。 存在問題：只提出了理論，未真正實現(xiàn)； 參考點：擴容的方式可以是借用其他虛擬網(wǎng)絡的資源,.,相關工作,Wang C, Wang C, Yuan Y. Dynamic bandwidth allocation for preventing congestion in data center networks[C]//International Symposium on Neural Networks. Springer Berlin Heidelberg, 2011: 160-167.,這篇文章提出當前數(shù)據(jù)中心，在物理機器上運行多個虛擬機是一個理想的提供靈活的方法。屬于一個應用的很多虛擬機部署在多個物理節(jié)點上，產(chǎn)生的流量經(jīng)常與其他應用的流量共享底層網(wǎng)絡，這就會造成TCP吞吐碰撞和網(wǎng)絡阻塞。 文章提出將相同應用的虛擬機劃分成一個虛擬網(wǎng)絡，也就是網(wǎng)絡分片，提出了一種帶寬動態(tài)分配機制，以防止擁塞并且使得底層網(wǎng)絡利用率達到最高。,.,相關工作,羅娟,徐越陽.網(wǎng)絡虛擬化中動態(tài)資源分配算法研究[J].通信學報.2011,這篇文章提出了虛擬網(wǎng)絡資源動態(tài)分配及調(diào)整的算法，建立了分析模型，考慮了物理節(jié)點和物理鏈路的負載情況，使得物理網(wǎng)絡資源利用率達到最高。,.,研究內(nèi)容,研究目標： 當某個虛擬網(wǎng)絡分片中業(yè)務需求量增加，網(wǎng)絡無法提供較好的服務時，對網(wǎng)絡分片中的資源進行擴容；當某個虛擬網(wǎng)絡分片中業(yè)務需求量很少時，對網(wǎng)絡分片中的資源進行縮容。 研究創(chuàng)新性： 綜合考慮虛擬網(wǎng)絡分片中網(wǎng)絡節(jié)點、鏈路資源，對二者進行聯(lián)合調(diào)整。 研究內(nèi)容：,1、綜合考慮節(jié)點、鏈路的資源情況，建立資源動態(tài)調(diào)整模型 2、通過SDN實現(xiàn)網(wǎng)絡分片及其資源動態(tài)調(diào)整機制,.,,謝 謝,