[发明专利]一种基于SDN/NFV的虚拟网络功能嵌入方法及系统

说明书

本发明涉及虚拟网络功能嵌入方案。在第一阶段，本发明提出了一种基于SDN/NFV的虚拟网络功能嵌入方法，在降低服务时延的同时，提高服务提供商的经济效益。通过将虚拟网络功能嵌入问题建模为VNF与物理节点的多对一匹配问题，从而对服务时延和服务提供商收益和成本之比进行联合优化，实现全局最优嵌入。在第二阶段，本文提出了一种基于SDN/NFV的虚拟网络功能嵌入系统，通过融合SDN和NFV架构，提高物理网络资源管理的灵活性、智能性和高效性，并基于第一阶段的虚拟网络功能嵌入方法，实现虚拟网络功能的高效嵌入。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于SDN/NFV的虚拟网络功能嵌入 方法及系统。

背景技术

随着物联网、云计算技术的迅猛发展，传统网络架构已无法满足新兴业务的 发展要求。传统的提供网络服务的方法是通过专用的硬件设备来实现，但硬件中 间件的设计、生产和部署成本都很高，而且需要手动配置和管理设备，这进一步 增加了服务提供商的成本。

软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）和网络功能虚拟化（NetworkFunction Virtualization，NFV）提供了一个有效的解决方法。其中，SDN架构通过分离网络设备的数据平面和控制平面，实现数据平面虚拟化和集群化控制器的功能分隔。NFV技术通过软硬解耦，将网络功能的实现转变为运行在虚拟化环境中的软件实例，将服务请求用虚拟网络功能（Virtual Network Functions，VNF）组合标识，然后利用虚拟化技术将VNF在通用服务器上运行，从而完成服务请求。VNF具有预定义的顺序，数据流通过该顺序遍历，称为服务功能链（Service Function Chain，SFC）。此外，系统只需消耗非常小的成本即可完成SFC的一个或多个VNF的动态添加或删除，实现业务的快速迭代与更新。虚拟网络功能嵌入是指在满足节点容量和链路带宽约束的条件下，将SFC的VNF嵌入在物理节点上。因此，NFV能够提供更可伸缩和更灵活的网络资源分配方式，同时显著提高服务提供商的经济效益。

然而，传统的虚拟网络功能嵌入方法仅从单一角度考虑问题，如从业务服务质量的角度出发对整个服务请求时延进行优化或从服务提供商角度出发对服务成本进行优化，往往达不到双方最优态。此外，传统的虚拟网络功能嵌入方法仅仅考虑业务到达的顺序，未考虑到业务本身存在的差异性，无法保障时延敏感类业务的服务质量，导致整体的嵌入性能不佳。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能从全局最优角度实现虚拟网络功能嵌入的方法及系统。

为此，本发明采取的技术方案是，一种基于SDN/NFV的虚拟网络功能嵌入方法，该方法包括以下步。

S1：构建VNF嵌入模型并分析在VNF嵌入问题中所需要满足的约束条件。

S2：基于最优化理论将VNF嵌入问题建立为VNF与物理节点的多对一匹配问题。

S3：获取SFC的每个VNF资源需求以及底层物理资源信息并对相关参数进行初始化。

S4：完成VNF与物理节点的多对一匹配，获取VNF与物理节点的最优匹配方案。

本发明考虑底层网络模型为无向拓扑图结构，上层网络服务为端到端的有向链路结构即SFC。本发明在保障服务请求带宽的前提下，通过联合优化完成服务请求的总时延和整个物理网络资源利用率即收益和成本之比（Revenue/Cost，R/C），来提高业务服务质量和服务提供商的满意度。本发明采用改进的Gale-Shapley匹配算法，提供了更加灵活、复杂度更低的解决方案，实现VNF与物理节点的多对一稳定匹配。其中，匹配双方VNF和物理节点分别根据嵌入物理节点产生的时延和接受VNF嵌入所产生的R/C建立偏好列表。