[发明专利]一种基于负载均衡的服务功能链重配置方法

说明书

本发明涉及一种基于负载均衡的服务功能链重配置方法，属于移动通信技术领域。本方法针对网络功能虚拟化架构中由用户SFC无线速率需求发生变化引起的服务器负载不均问题，在保证各个服务器负载均衡以及用户请求性能的前提下，以小基站无线子载波资源容量、有限链路带宽资源容量为约束，优化虚拟网络功能实例的迁移开销，为已部署的服务功能链制定资源重配置和虚拟网络功能迁移策略。本方法基于Dueling Deep Q Network强化学习算法，保证了各个服务器的负载均衡以及用户请求的性能需求，提高了网络的稳定性，并节约了服务器资源。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于负载均衡的服务功能链重配置方法。

背景技术

网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization，NFV)技术通过云计算和虚拟化技术，将网络功能与专用的传统硬件设备解耦，通过软件化的形式，将网络功能部署在标准化的高性能服务器上，完成相应的网络服务。在NFV架构中，用户的服务请求由服务功能链(SFC)完成，一条服务功能链由多个虚拟网络功能(VNF)有序连接而成，数据流按照VNF 的顺序依次经过处理，最终为用户提供所需的数据流，多个相同业务类型的SFC组成一个网络切片。SFC如何在底层物理网络上的部署是NFV技术中的关键问题。SFC部署问题的实质是将VNF和连接VNF的虚拟链路分别在底层物理网络满足资源容量需求的服务器与物理链路上实例化，并将底层网络的物理资源(如计算资源，链路带宽资源)分配给SFC的各个组成部分(VNF，虚拟链路)，形成一条端到端通路，完成相应的用户服务请求。当SFC在物理网络中部署好之后，会持续为用户提供数据服务，但当用户的服务需求发生变化时，当前的SFC 部署以及资源分配也会根据变化的需求进行重配置。SFC的重配置包括VNF实例(VNFInstance，VNFI)的迁移和资源重配置，如何在保证资源容量约束、用户请求性能以及服务器负载均衡等前提下，以最小的VNFI迁移开销完成SFC的重配置，从而满足动态变化的服务需求，是NFV技术中的热点问题。

现有的VNFI迁移及资源重配置方法主要针对于SFC在核心网中的部署，通常假设VNFI对资源的需求是动态变化的，为了达到服务的稳定或另外的优化目标，设计启发式算法对VNFI进行迁移。但针对于无线用户来说，SFC的服务性能与用户在无线端可达的无线速率密切相关。在传统SFC部署问题中，通常为一条SFC指定一个流速率，或者为SFC中的每个VNF和虚拟链路指定所需的资源消耗，但由于SFC在有线链路的流速率与最终用户可达的无线速率不匹配，导致核心网资源浪费。因此SFC的部署需要联合考虑无线接入端的资源分配，以完成完整的端到端服务。另外，现有的启发式VNFI迁移算法通常在单时隙中优化网络性能，面对复杂多变的网络环境，这样的启发式算法难以达到理想的优化效果。近年来，人工智能技术持续发展，越来越多的研究人员将机器学习等人工智能技术运用于通信网络中，使得网络控制更加智能、高效。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于负载均衡的服务功能链重配置方法，该方法基于Dueling Deep Q Network(Dueling DQN)强化学习算法，在动态变化的SFC无线速率需求下，能在保证服务器负载均衡和服务请求性能的同时，优化VNFI的迁移开销，并提高网络的稳定性，减少服务器资源浪费。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于负载均衡的服务功能链重配置方法，该方法在每个离散时隙上，监测网络中已部署服务功能链(Service Function Chain，SFC)的无线速率需求变化，对其无线接入端的子载波资源、虚拟网络功能(Virtualized Network Function，VNF)实例上的计算资源以及有线链路带宽资源进行重配置，以达到新的速率需求；当服务器上分配的计算资源情况发生变化时，会引起服务器负载不均的问题，需要进行VNF迁移来使服务器的负载达到合理的范围内，该方法以最小化VNF迁移开销为目标，为SFC制定合适的VNF迁移策略，使网络中的服务器处于正常的负载状态，以保证网络整体的稳定性并可节约服务器资源，具体包括以下步骤：