移动边缘网络中的高效VNF部署方法研究

【摘要】：5G通信技术为移动互联网中的网络用户带来了高带宽、低延迟的网络服务。其中,移动边缘计算(MEC)技术,通过将核心网络中的数据中心(DC)中的计算资源迁移到距离用户更近的移动边缘网络的方法,向移动互联网用户提供这种高带宽、低延迟的服务。虚拟化技术,例如软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV),通过将网络功能以VNF的形式运行在虚拟机(VM)中的方式,降低了网络功能对专用网络硬件的依赖性,增强了移动边缘云中的网络设备部署的灵活性。但是,移动边缘云中的计算资源是有限的,如何高效地利用这些计算资源部署VNF实例,为更多的网络用户提供计算服务是一个非常有挑战的难题。本文提出了一种多层的网络模型用来解决移动边缘服务器(Cloudlet)的计算资源紧缺问题。该模型中同时包括DC和Cloudlet。考虑到核心网络的DC中计算资源相比边缘网络的Cloudlet更充足,本文在确保每一个网络请求的服务质量要求的前提下将服务质量要求低的网络服务包含的VNF实例部署在DC中,让Cloudlet能为更多服务质量要求高的网络服务提供计算资源。在VNF实例部署方面,本文设计了一种基于不可分割流算法的启发式算法,在部署VNF实例的同时,完成对网络数据报文的路由计算。同时,考虑到移动边缘网络中存在用户数据安全问题,例如当某个Cloudlet遭受网络攻击时,其中的用户数据安全将受到威胁。为了应对这个问题,本文设计了一种信任模型用于网络用户对Cloudlet的安全等级进行评估,保证可以将网络服务部署在用户信任的Cloudlet中。最后,本文通过大量的仿真实验对提出的两种方法的性能进行检验。实验结果表明本文提出的算法是可行的。