重庆邮电大学庄陵获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119450526B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411607948.3,技术领域涉及:H04W24/02;该发明授权一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法是由庄陵;吕昊设计研发完成,并于2024-11-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法,属于网络切片部署技术领域,包括以下步骤:S1:建模物理网络模型、网络切片模型、网络切片预部署模型;S2:建模网络切片可靠性计算模型;S3:建模VNF混合备份方法;S4:建模联合VNF分区与混合备份共享方法;S5:建模网络切片端到端时延模型、网络切片资源消耗成本模型;S6:建模网络切片部署限制条件、VNF分区限制条件及混合备份共享限制条件。本发明能有效提升网络切片中可靠性不足的VNF的可靠性,使其满足网络切片期望可靠性;能有效降低网络切片端到端时延,使其满足端到端时延要求;在满足上述两个要求的同时,能显著降低网络切片部署资源消耗。
本发明授权一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法在权利要求书中公布了:1.一种联合VNF分区与混合备份共享的网络切片部署方法,其特征在于:包括以下步骤: S1:建模物理网络模型、网络切片模型、网络切片预部署模型; 所述物理网络模型建模如下:令无向加权图表示物理网络拓扑,其中表示物理网络的物理节点集合,,表示物理网络的物理链路的集合;令表示物理节点的CPU资源容量,令表示物理节点的存储资源容量,令表示物理节点的可靠性,令表示物理链路的带宽资源容量; 所述网络切片模型建模如下:令表示网络切片的集合;令表示网络切片的期望可靠性,令表示网络切片的时延要求;令无向加权图表示网络切片,其中和分别表示VNF和虚拟链路集合;令表示网络切片上的VNF的CPU资源需求,令表示网络切片上的VNF的存储资源需求,令表示虚拟链路的带宽资源需求; 所述网络切片预部署模型建模如下:将网络切片部署建模为虚拟网络嵌入,分为虚拟链路嵌入和虚拟节点嵌入;首先在物理网络中寻找满足网络切片虚拟链路资源需求的最短物理路径,然后对于确定的最短路径中的所有物理节点,按照物理节点可靠性排序,选择可靠性高的物理节点部署主VNF实例; S2:建模网络切片可靠性计算模型;所述网络切片可靠性计算模型建模如下: 令二元变量表示网络切片中的VNF部署在物理节点上,表示VNF集合,表示未部署在物理节点上;令二元变量表示虚拟链路映射到物理链路,表示未映射到物理链路; VNF可靠性表示为其软件可靠性与所在物理节点硬件可靠性的乘积,令表示VNF可靠性,令表示每个VNF的实际可靠性,建模为: 其中,表示网络切片的期望可靠性,表示物理节点的可靠性; 令表示每个网络切片的实际可靠性,建模为: 当时,网络切片不满足期望可靠性; 通过备份共享提高可靠性,将网络切片的期望可靠性分解为每个VNF的期望可靠性以简化可靠性计算;令表示每个主VNF的期望可靠性,建模为: 可靠性分配方法将网络切片的可靠性要求分配给每个VNF; S3:建模VNF混合备份方法;所述VNF混合备份方法建模如下:对于不满足可靠性要求的网络切片,通过备份VNF来提高网络切片的可靠性;备份VNF分为现场备份和异地备份;现场备份VNF与主VNF部署在同一物理节点上,异地备份VNF在与承载主VNF不同的物理节点上实例化; 当现场备份与异地备份同时发生时,称为混合备份方法;令整数变量表示网络切片中的VNF是否备份;如果是,则,且也表示备份数量,否则;令二进制变量表示VNF是否在物理节点上备份;令表示采用混合备份方案时VNF的实际可靠性,建模为: 其中表示物理网络的物理节点集合,; S4:建模联合VNF分区与混合备份共享方法;联合VNF分区与混合备份共享方法建模如下: 当VNF实际可靠性不满足其期望可靠性时,首先寻找有无可共享的备份VNF,且通过控制最大可共享个数以及备份共享后的跳数,以满足不同延迟约束程度的要求; 将主VNF划分为多个并行运行的较低容量的子VNF;子VNF执行与主VNF相同的软件应用,分区后的每个VNF的可靠性不变;令正整数变量表示VNF是否分为多个子VNF,表示VNF没有被划分,表示VNF被划分,且表示VNF被划分的数量; 令二进制变量表示网络切片中的VNF是否在物理节点上进行备份,表示VNF在节点上不进行备份,当且表示现场备份,当且表示异地备份;令表示在VNF分区和混合备份方案下的VNF实际可靠性,建模为: 其中,; S5:建模网络切片端到端时延模型、网络切片资源消耗成本模型; 所述网络切片端到端时延模型建模如下: 将网络切片中的每个VNF建模为一个MM1队列,整个网络切片看作多个MM1队列的串联; 令表示网络切片的平均响应时间,建模为: 其中,是网络切片中VNF的处理速率,表示分配的CPU资源,表示CPU频率,表示对于每个流程处理所需CPU周期数的固定常数,表示网络切片的流到达率; 当进行VNF分区后,假设每个子VNF的处理能力为,表示VNF被划分的数量;将一个VNF的所有子VNF建模为一个MMm队列,其中m的最小值为1,最大值为;网络切片的平均响应时间建模为: 其中: 网络切片的传输数据量表示为,其中和分别表示网络切片的流平均数据量大小和生命周期;令表示网络切片的传输时延,建模为: 其中表示虚拟链路的带宽资源需求;令表示网络切片的总时延,建模为: 所述网络切片资源消耗成本模型建模如下: 令二进制变量表示虚拟链路是否在物理链路上备份;令表示联合VNF分片与混合备份后的网络切片的部署资源消耗,建模为: 当VNF实际可靠性不满足期望可靠性时,首先寻找有无可共享的备份VNF,且通过约束最大可共享个数以及备份共享后的链路跳数,满足不同延迟约束程度的要求; 令二元变量表示与是否共享备份;令表示联合VNF分片与混合备份共享后的网络切片部署资源消耗,建模为: 表示虚拟链路集合;表示虚拟链路的带宽资源需求;表示网络切片上的VNF的CPU资源需求;表示网络切片上的VNF的存储资源需求;表示网络切片中的VNF是否在物理节点上进行备份,表示VNF在节点上不进行备份,当且表示现场备份,当且表示异地备份;表示虚拟链路映射到物理链路,表示未映射到物理链路;表示物理网络的物理节点集合,; 当VNF数量增加时,通过共享备份VNF,减少构建备份VNF的资源消耗,从而降低网络切片部署资源消耗; S6:建模网络切片部署限制条件、VNF分区限制条件及混合备份共享限制条件;所述网络切片部署限制条件、VNF分区限制条件及混合备份共享限制条件建模如下:令二元变量表示与是否类型相同; 1建模VNF备份实例共享限制条件: 2建模共享备份实例资源限制条件: 3建模共享数量限制条件: 4建模VNF部署限制条件: 5建模CPU资源限制条件: 6建模存储资源限制条件: 7建模带宽资源限制条件: 8建模流量守恒限制条件: 9建模端到端时延限制条件: 10建模可靠性约束: 11建模约束完整性限制条件: 。
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