NFV中虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署與路由規(guī)劃聯(lián)合優(yōu)化問題應(yīng)該如何解決

　　為了網(wǎng)絡(luò)性能和數(shù)據(jù)安全，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中的請求傳輸通常需要嚴格地執(zhí)行策略。這種策略由一系列網(wǎng)絡(luò)功能組成的服務(wù)鏈表示。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)功能從專有的硬件設(shè)備中解耦出來，可以通過軟件的形式部署到通用服務(wù)器中。對于網(wǎng)絡(luò)運營商來說，NFV簡化了網(wǎng)絡(luò)功能的部署和管理，降低了高昂的資本支出（CAPEX）和運營支出（OPEX），是一項很有前途的技術(shù)。在NFV中，部署在虛擬機架構(gòu)上的網(wǎng)絡(luò)功能被稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）。一個關(guān)鍵問題是要在保證不同請求的服務(wù)鏈次序下，解決VNF部署的資源分配。這種問題本質(zhì)上是NP-hard問題。單純的VNF部署算法不能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)請求進行路由規(guī)劃，導致這些算法不適用于動態(tài)網(wǎng)絡(luò)請求的大規(guī)模場景。因此，本文提出了一種VNF部署與路由規(guī)劃的聯(lián)合優(yōu)化策略。主要研究內(nèi)容如下：（1）面向運營成本優(yōu)化的VNF部署和路由規(guī)劃研究：由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的復雜性，給VNF的部署帶來了高昂的運營成本。針對此問題，本文提出了一種面向運營成本優(yōu)化的策略，旨在最小化OPEX中的激活、能耗和傳輸成本，得到VNF部署和路由規(guī)劃優(yōu)化方案。為此，我們建立了一種全新的混合整數(shù)線性規(guī)劃（MILP）模型，并設(shè)計了包括遺傳算法（GA）在內(nèi)的三種OPEX優(yōu)化算法。仿真實驗評估在不同資源配給下MILP和三種算法的OPEX及其性能，以及傳輸時延要求對OPEX的影響。其中GA算法在節(jié)點資源配比60%以上時可以得到近似于MILP模型的解決方案。（2）以最大化吞吐量為目標的VNF部署和路由規(guī)劃研究：針對網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)請求的日益增長，如何在滿足各種資源容量約束的條件下最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并且為每個請求找到一條可以經(jīng)過服務(wù)鏈中所有VNF的最短路由，成為VNF部署問題的一種優(yōu)化方向。為此，我們首先制定一個整數(shù)線性規(guī)劃模型OPL，然后設(shè)計兩個VNF部署算法，力求在最大化吞吐量和路由時延之間進行良好的權(quán)衡。經(jīng)過仿真實驗發(fā)現(xiàn)，其中GAP算法可以獲得更高吞吐量的部署方案，而HEU-T算法可以在更短的時間內(nèi)得到部署方案。