资源描述
.,虚拟网络分片中资源动态调整的设计与实现,姓名：*学校：*,.,研究背景,Alliance N. Description of Network Slicing ConceptJ. NGMN 5G P, 2016, 1.Orange J S B, Armada A G, Evans B, et al. White Paper for Research Beyond 5GJ. Accessed, 2015, 23: 2016. 未来5G网络，业务需求不同，需要不同网络支持不同的需求，为了节省成本，运营商不会为每种业务部署一张特定的网络。由于网络虚拟化技术的发展，使得共享同一个网络基础设施成为了可能，在同一张网络上虚拟出多个逻辑上相互隔离的网络切片，以满足不同业务的需求。,Bari M F, Boutaba R, Esteves R, et al. Data center network virtualization: A surveyJ. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2013, 15(2): 909-928. 数据中心网络中通过虚拟化技术极大地提高了灵活性，简化管理，提高业务服务质量。数据中心网络中，属于一个应用的多个虚拟机部署在多个物理节点上，产生的流量经常与其他应用的流量共享底层网络，这就会造成TCP吞吐碰撞和网络阻塞。将相同应用的虚拟机划分成一个虚拟网络，也就是网络分片，可以解决以上问题。,.,研究背景,Alliance N. 5G white paperJ. Next Generation Mobile Networks, White paper, 2015.Ericsson:based“Network slice”to achieve 5G“network that is services”based on SDN and cloudEB/OL. (2016-08-30)2016-08-30. 网络分片能够满足用户的动态需求 ，使网络具有动态分配资源的能力，对形成的“网络切片”进行监督管理，允许根据实际业务量，对网络资源的分配进行扩容、缩容和动态调整。从而提高网络资源利用率。 业务随时间的变化而变化，有些业务具有突发性。比如体育盛事时，IPTV网资源要提高；双十一时，阿里天猫数据中心网络需要扩容。 对虚拟网络分片资源进行调整不仅要提高网络分片中链路带宽，还要提高中间虚拟节点的资源，因为节点资源的匮乏会造成时延，影响整个虚拟网络的性能。,.,相关工作,Chen J L, Ma Y W, Kuo H Y, et al. Software-Defined Network Virtualization Platform for Enterprise Network Resource ManagementJ. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, 2015, 4(2):1-1.,这篇文章提出了基于SDN的企业网络分片中资源动态调整的方案，通过flowvisor将网络虚拟化分片，然后检测各个网络分片的资源使用情况，使用线性规划的方法将网络分片中的资源（带宽）进行动态调整，从而使得网络整体的资源利用率达到最高。存在问题：1、只考虑了链路的带宽，未考虑网络节点的资源使用情况；2、分片中资源利用率没有给出明确定义,.,相关工作,Feng T, Bi J, Wang K. Allocation and scheduling of network resource for multiple control applications in sdnJ. China Communications, 2015, 12(6): 85-95.,这篇文章提出，在基于SDN的网络下，网络资源包括链路带宽以及交换机流表资源，作者提出了一种基于价格的联合分配模型，使得链路带宽能够按照用户所付价格按比例分配，最大化链路吞吐量；设计了一种popular flow（经常发生的流）的调度机制，使得全局时延最小。作者在Floodlight中开发了一个流调度模块，虚拟转发空间（VFS），实现数据平面流的调度，使得时延最小。,可参考点：这篇文章网络资源的分配模型和流表的调度机制可以值得参考。,.,相关工作,Qu L, Assi C, Shaban K. Delay-aware scheduling and resource optimization with network function virtualizationJ. IEEE Transactions on Communications, 2016, 64(9): 3746-3758.,本篇文章，研究了VNF调度问题和相关的资源优化方法。VNF调度是指网络服务关于网络功能的一系列的调度策略，激活多个VNF来处理到达的流量。作者考虑了VNF传输和处理时延，将VNF调度和流量引导建模成混合整形规划问题。目的是最小化所有VNF调度的时延。因为VNF传输时延与虚拟链路带宽有关，又提出了动态调整连接VM之间的虚拟链路上的带宽，从而减少调度完工时间。 单纯的链路带宽调度算法较简单，根据流量感知动态调整，负载轻的链路分配较少的带宽资源，负载重的链路分配较多的带宽资源。存在问题：只考虑了链路的带宽，未考虑网络中间节点的资源情况,.,相关工作,Lee S S W, Li K Y, Chan K Y, et al. Design of bandwidth guaranteed OpenFlow virtual networks using robust optimizationC/2014 IEEE Global Communications Conference. IEEE, 2014: 1916-1922.,这篇文章考虑了流量的不确定性和统计复用，不像大多数现有的方法是直接在物理网络上对带宽进行分片。在本文系统中，每一条虚拟链路的带宽描述器包含一对值（保障带宽和上限带宽）。每一个用户在任何时刻被保证拥有保障带宽，不受其他用户干扰，并且，可以在短时间内（当丢包率比预定值要大时）使用上限带宽。这种特性使得openflow网络可以提高具有突发流量的业务Qos。 文章定义了上限带宽值Ul、保证带宽值Gl，r=（Ul+Gl）/2,当虚拟网络中的速率小于r时，其他虚拟网络可以在这个虚拟网络中传输流量，前提是后者遵守前者的带宽约定。存在问题：只提出了理论，未真正实现；参考点：扩容的方式可以是借用其他虚拟网络的资源,.,相关工作,Wang C, Wang C, Yuan Y. Dynamic bandwidth allocation for preventing congestion in data center networksC/International Symposium on Neural Networks. Springer Berlin Heidelberg, 2011: 160-167.,这篇文章提出当前数据中心，在物理机器上运行多个虚拟机是一个理想的提供灵活的方法。属于一个应用的很多虚拟机部署在多个物理节点上，产生的流量经常与其他应用的流量共享底层网络，这就会造成TCP吞吐碰撞和网络阻塞。 文章提出将相同应用的虚拟机划分成一个虚拟网络，也就是网络分片，提出了一种带宽动态分配机制，以防止拥塞并且使得底层网络利用率达到最高。,.,相关工作,罗娟,徐越阳.网络虚拟化中动态资源分配算法研究J.通信学报.2011,这篇文章提出了虚拟网络资源动态分配及调整的算法，建立了分析模型，考虑了物理节点和物理链路的负载情况，使得物理网络资源利用率达到最高。,.,研究内容,研究目标： 当某个虚拟网络分片中业务需求量增加，网络无法提供较好的服务时，对网络分片中的资源进行扩容；当某个虚拟网络分片中业务需求量很少时，对网络分片中的资源进行缩容。研究创新性： 综合考虑虚拟网络分片中网络节点、链路资源，对二者进行联合调整。研究内容：,1、综合考虑节点、链路的资源情况，建立资源动态调整模型2、通过SDN实现网络分片及其资源动态调整机制,.,谢 谢,
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