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专利号: 2021102042460
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度强化学习的动态虚拟网络功能编排方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

S1:针对物理网络拓扑动态变化引起的VNF编排成本高的问题,建立时延约束下的最小化VNF编排的资源成本和运行成本的数学模型;

S2:根据网络拓扑动态变化和VNF动态变化,建立MDP模型;

S3:针对MDP模型中状态空间和动作空间过大和网络负载动态变化的问题,设计动态最优的VNF编排策略以解决VNF编排成本高的问题;

步骤S1中,动态VNF编排的网络模型为:物理基础设施网络用无向图G=(N,L)表示,其中N和L分别代表整个基础设施网络的物理节点集合和链路集合;

设网络中切片的集合为K,一个网络切片中通常包含多个用户业务请求,令Uk表示网络切片k中的用户业务请求集合,此外,令 表示网络切片k中的用户u的最大容忍时延,切片k中的用户u对应的所有VNF集合为Fu,k,本模型中将系统的时间维度分为若干个时隙,用表示;

VNF的编排包括以下两个阶段:第一阶段:确定将VNF和VNF间的虚拟链路映射在哪个物理节点和物理链路上;

令 表示时隙t网络切片k中的用户uVNFj映射在物理节点上的动作,其中j∈Fu,k;

表示时隙tVNFj映射在物理节点n上; 表示时隙tVNFj是利用物理链路l向下一个VNF传输业务流的动作, 表示VNFj是利用物理链路l传输数据;

第二阶段:根据每个切片的VNF映射结果为其分配资源,包括为映射在物理节点上的VNF分配计算资源和映射在物理链路上的虚拟链路分配链路带宽资源;用户在时隙t的计算资源分配策略表示为 带宽资源分配策略表示为VNF编排成本由资源成本Cres(t)和运行成本Crun(t)构成,即:C(t)=η1Cres(t)+η2Crun(t)其中,η1,η2分别为资源成本和运行成本的权重;

资源成本Cres(t)由计算资源成本Cr,c(t)和带宽资源成本Cr,b(t)构成,即:Cres(t)=Cr,c(t)+Cr,b(t)另一方面涉及时延性能指标,考虑传输时延和处理时延,得到端到端时延为:其中, 为传输时延, 为处理时延;

所以VNF编排的优化目标是联合优化资源成本和运行成本,优化目标为:其中,E[·]是求期望;

步骤S2中,建立的MDP模型为:将基础设施网络的拓扑状态ψ和网络中物理节点可用计算资源量和物理链路可用带宽资源量C,B作为状态空间 即S=(ψ,C,B);将VNF编排过程作为动作空间 为计算资源分配动作空间, 表示网络中所有用户的链路资源分配动作空间;系统状态为s(t)下,采取动作a(t)后,系统会获得一个即刻奖励R(s(t),a(t))并转移到系统状态s(t+1),设此状态转移概率为Pr(s(t),a(t),s(t+1));

*

步骤S3中,采用深度Q网络来求解MDP模型,由最优状态‑动作值函数Q (s,a)得出时隙t*

的最优VNF编排策略π(s|a)为:其中,s′表示状态s的下一个状态,a′表示s′下采取的动作,γ表示折扣因子,策略π是从状态到可能执行的动作的概率的映射,具体表示为在状态 π(a|s)为动作的一个概率分布。