本發(fā)明屬于NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

近幾年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在可擴(kuò)展性、可靠性、安全性以及可創(chuàng)新性方面的缺陷日益顯著，以至于越來越難面對(duì)當(dāng)今新需求和新創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)暴露出的諸多弊端使得網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的變革勢(shì)在必行。而網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization，NFV)架構(gòu)的提出旨在不損失系統(tǒng)的高可靠性前提下改變傳統(tǒng)封閉低效的網(wǎng)絡(luò)。

NFV的基本概念是先把計(jì)算機(jī)集群虛擬化并在其上構(gòu)建虛擬機(jī)，然后把相關(guān)網(wǎng)元運(yùn)行在虛擬機(jī)內(nèi)。NFV通過使用x86等通用型硬件如x86和虛擬化技術(shù)來承載更多功能的軟件應(yīng)用以便降低網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備成本。由于NFV中硬件和軟件的分離以及其功能可抽象化，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能不再依賴于專用的硬件，相關(guān)資源可靈活分配共享，實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)及部署，并基于實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。NFV基于其特性，為運(yùn)營(yíng)商未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的搭建和業(yè)務(wù)的部署提供了巨大的支撐能力，其中尤其是相關(guān)的NFV業(yè)務(wù)鏈(service function chaining)技術(shù)，可靈活地固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能，如防火墻、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、深度分組檢測(cè)、PDN網(wǎng)關(guān)等，并以虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能(Virtualization Network Function，VNF)的形式進(jìn)行部署，可以快速形成各類強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理引擎。NFV業(yè)務(wù)鏈?zhǔn)且粋€(gè)有序的由VNF組成的集合，用戶流量按指定的路由策略依次通過多個(gè)虛擬化VNF以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的按需處理(如不同套餐的用戶流量通過不同的VNF組成的集合)。NFV業(yè)務(wù)鏈中的VNF運(yùn)行在通用服務(wù)器上的虛擬機(jī)環(huán)境中，各通用服務(wù)器之間的虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能又組成不同的虛擬化網(wǎng)絡(luò)，這種高度可伸縮性電信業(yè)務(wù)處理架構(gòu)保證了虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能的靈活加載能力和快速調(diào)整能力。

然而，在擁有許多NFV業(yè)務(wù)鏈的網(wǎng)絡(luò)中，隨著VNF布置策略的不同，網(wǎng)絡(luò)成本(如VNF的部署成本，運(yùn)營(yíng)成本)以及服務(wù)性能(如總端到端時(shí)延，總帶寬消耗)也將不同。布置策略包括在眾多NFV節(jié)點(diǎn)中確定VNF具體布置位置以及分配各類型業(yè)務(wù)鏈中每個(gè)VNF之間的數(shù)據(jù)率(data rate)。為了驗(yàn)證所用布置策略是否合理(或者說評(píng)估該布置策略下的網(wǎng)絡(luò))，需要一種評(píng)估方法對(duì)布置VNF后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估。由于服務(wù)性能的指標(biāo)(如總端到端時(shí)延和總帶寬消耗)往往屬于不同量綱和數(shù)量級(jí)，很難使得在綜合考慮多種性能指標(biāo)的條件下去評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能。這就導(dǎo)致現(xiàn)有的評(píng)估方法有的只考慮了單一的服務(wù)性能指標(biāo)(如僅僅考慮網(wǎng)絡(luò)的總端到端時(shí)延等等)，有的則利用加權(quán)聚合的方式把不同指標(biāo)整合成一個(gè)總指標(biāo)去加以考慮。前者缺乏一般性，而后者在加權(quán)過程中的權(quán)重設(shè)定又帶有一定的主觀性。同時(shí)現(xiàn)有的評(píng)估方法多數(shù)只強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能，而沒有考慮網(wǎng)絡(luò)的成本(如布置VNF成本，運(yùn)營(yíng)成本)。因此，現(xiàn)有的多數(shù)評(píng)估方法很難綜合地、客觀地去評(píng)估一個(gè)NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明從綜合考慮的角度，基于一種通用的COST模型，提出了一種對(duì)NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估方法。該評(píng)估方法把服務(wù)性能中的各項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成不同類型的開銷并進(jìn)行累加，使得能在綜合考慮多種指標(biāo)的情況下對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)為了更貼近實(shí)際，該評(píng)估方法又考慮了網(wǎng)絡(luò)成本，也就是說，該評(píng)估方法最終根據(jù)由各服務(wù)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換成的開銷和網(wǎng)絡(luò)成本開銷累加所得的總開銷來評(píng)估布置策略的優(yōu)劣性。

本發(fā)明所述的一種基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法，該方法至少包括如下的步驟(考慮到一般性，以下是服務(wù)性能指標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)的總端到端時(shí)延和總帶寬消耗時(shí)的步驟，可根據(jù)實(shí)際情況和需要增添服務(wù)性能指標(biāo))：

步驟1、確定已知量，它們分別是：網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈類型、各類型業(yè)務(wù)鏈所需的數(shù)據(jù)率、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有VNF類型、布置單個(gè)各類型的VNF所需成本、單個(gè)各類型VNF占用單位數(shù)據(jù)率時(shí)的開銷、占用單位帶寬時(shí)的開銷、單位時(shí)延所帶來的懲罰開銷以及各節(jié)點(diǎn)間鏈路時(shí)延；

步驟2、分析布置策略，提取組成各類型業(yè)務(wù)鏈的NFV節(jié)點(diǎn)，得到各種決策量如各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF之間的路徑跳數(shù)以及相鄰VNF間的鏈路時(shí)延。同時(shí)根據(jù)決策者分配的數(shù)據(jù)率可以得到各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF之間的數(shù)據(jù)率以及各類型VNF所占用的總數(shù)據(jù)率；

步驟3、根據(jù)步驟1中的布置單個(gè)各類型的VNF所需成本，計(jì)算總布置開銷；

步驟4、根據(jù)步驟1中的單個(gè)各類型VNF占用單位數(shù)據(jù)率所需成本以及步驟2中的得到的各類型VNF所占用的總數(shù)據(jù)率，計(jì)算總運(yùn)營(yíng)開銷；

步驟5、根據(jù)步驟1中的占用單位帶寬時(shí)所需成本以及步驟2中的各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF之間的路徑跳數(shù)、各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF之間的數(shù)據(jù)率，計(jì)算總帶寬消耗開銷；

步驟6、根據(jù)步驟1中的單位時(shí)延所帶來的懲罰成本、各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF間的鏈路時(shí)延以及步驟2中的各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF之間的數(shù)據(jù)率，計(jì)算總時(shí)延懲罰開銷；

步驟7、根據(jù)步驟3、4、5、6中得到的總布置開銷、總運(yùn)營(yíng)開銷、總帶寬消耗開銷、總時(shí)延懲罰開銷，計(jì)算最終總開銷；

步驟8、根據(jù)步驟7得到最終總開銷，評(píng)估該布置策略下的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

作為優(yōu)選，步驟3中的總布置開銷的計(jì)算，其步驟為：

步驟3(1)：設(shè)網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、業(yè)務(wù)鏈c_k中同一類型VNF的個(gè)數(shù)為布置單個(gè)q_x所需的成本為

步驟3(2)：根據(jù)公式計(jì)算總布置開銷S_capex。

作為優(yōu)選，步驟4中的總運(yùn)營(yíng)開銷計(jì)算，其步驟為：

步驟4(1)：設(shè)網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、單個(gè)q_x占用單位數(shù)據(jù)率時(shí)的開銷為各類型q_x所占用的總數(shù)據(jù)率為

步驟4(2)：根據(jù)公式計(jì)算總運(yùn)營(yíng)開銷S_opex。

作為優(yōu)選，步驟5中的總帶寬消耗開銷的計(jì)算，其步驟為：

步驟5(1)：設(shè)網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、占用單位帶寬時(shí)的開銷為α、各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的路徑跳躍數(shù)為各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的數(shù)據(jù)率為業(yè)務(wù)鏈c_k中同一類型VNF的個(gè)數(shù)為

步驟5(2)：根據(jù)公式計(jì)算總帶寬消耗開銷S_bandwidth。

作為優(yōu)選，步驟6中的總時(shí)延懲罰開銷的計(jì)算，其步驟為：

步驟6(1)：設(shè)網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、單位時(shí)延所帶來的懲罰開銷為β、各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的鏈路時(shí)延為各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的數(shù)據(jù)率為業(yè)務(wù)鏈c_k中同一類型VNF的個(gè)數(shù)為

步驟6(2)：根據(jù)公式計(jì)算總時(shí)延懲罰開銷S_delay。

作為優(yōu)選，步驟7最終總開銷的計(jì)算，其步驟為：

步驟7：根據(jù)公式S_total＝S_capex+S_opex+S_bandwidth+S_delay計(jì)算最終總開銷S_total；

本發(fā)明的基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法，首先利用所給的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)確定已知量，然后分析其布置策略，提取組成各類型業(yè)務(wù)鏈的NFV節(jié)點(diǎn)并得到各種決策量再分別計(jì)算總布置開銷、總運(yùn)營(yíng)開銷、總帶寬消耗開銷以及總時(shí)延懲罰開銷。最后將四種開銷進(jìn)行求和得到最終總開銷并根據(jù)最終總開銷來評(píng)估該布置策略下的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明提出的基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法把服務(wù)性能中的各項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成不同類型的開銷并進(jìn)行累加，使得能在綜合考慮多種指標(biāo)的情況下對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)，評(píng)估方法又考慮了網(wǎng)絡(luò)成本，使其更符合實(shí)際。

附圖說明

圖1為本評(píng)估方法的總體流程框圖。

圖2為NFV節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)及NFV業(yè)務(wù)鏈的示意圖；

圖3a為在圖2網(wǎng)絡(luò)的上的布置策略的示意圖；

圖3b為圖3a布置策略中提取組成各類型業(yè)務(wù)鏈的節(jié)點(diǎn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)所給的NFV節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以及NFV業(yè)務(wù)鏈，如圖2所示，確定已知量，具體有：網(wǎng)絡(luò)中需要實(shí)現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)鏈集合C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網(wǎng)絡(luò)中需要布置的所有不同類型的VNF集合Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、所有NFV節(jié)點(diǎn)集合V＝{v_n|n＝1,2,...,N}、布置單個(gè)q_x所需的成本單個(gè)q_x占用單位數(shù)據(jù)率時(shí)的開銷占用單位帶寬時(shí)的開銷α、單位時(shí)延所帶來的懲罰開銷β以及各節(jié)點(diǎn)間鏈路時(shí)延每個(gè)業(yè)務(wù)鏈可表示為同時(shí)用表示的第i次布置。

步驟2：分析布置策略，如圖3a所示，提取組成各類型業(yè)務(wù)鏈的節(jié)點(diǎn)，如圖3b所示，得到各種決策量如各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的路徑跳躍數(shù)以及各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的鏈路時(shí)延同時(shí)根據(jù)決策者分配的數(shù)據(jù)率得到各類型業(yè)務(wù)鏈中相鄰VNF和之間的數(shù)據(jù)率以及各類型q_x所占用的總數(shù)據(jù)率

步驟3：根據(jù)步驟1中的以及下面的公式，計(jì)算總布置開銷S_capex。

其中，表示業(yè)務(wù)鏈c_k中同一類型VNF的個(gè)數(shù)。

步驟4：根據(jù)步驟1中的步驟2中的以及下面的公式，計(jì)算總運(yùn)營(yíng)開銷S_opex。

步驟5：根據(jù)步驟1中α、步驟2中和以及下面的公式，計(jì)算總帶寬消耗開銷S_bandwidth。

步驟6：過高的時(shí)延會(huì)導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量的降低，而低服務(wù)質(zhì)量會(huì)減少網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)收入，這可以變相地認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)成本的增加。因此，把時(shí)延看作一種懲罰開銷。根據(jù)步驟1中β、步驟2中和以及下面的公式，計(jì)算總時(shí)延懲罰開銷S_delay。

步驟7：根據(jù)步驟3、4、5、6中S_capex、S_opex、S_bandwidth、S_delay以及下面公式，計(jì)算最終總開銷S_total。

S_total＝S_capex+S_opex+S_bandwidth+S_delay

步驟8：根據(jù)步驟7中S_total，并結(jié)合實(shí)際情況評(píng)估該布置策略下的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的基于COST模型的NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法的優(yōu)點(diǎn)在于：本評(píng)估方法使用一種通用的COST模型把不同量綱和數(shù)量級(jí)的服務(wù)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換成不同類型的開銷，使得能在同時(shí)考慮多種服務(wù)性能指標(biāo)的情況下去評(píng)估NFV業(yè)務(wù)鏈網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，該評(píng)估方法把網(wǎng)絡(luò)成本也納入到評(píng)估指標(biāo)中，使得評(píng)估方法更為綜合、符合實(shí)際。

以上實(shí)施例僅為發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。