智能高效的网络跨层切片管控与优化
国际学院
Intelligent and Efficient Network Cross Layer Slicing Control and Optimization
在网络结构中,面对大量的业务与需求,我们需要根据业务的起始点与目的地,为每个业务提供合适的传输链路选择。然而,面对类型与需求多种多样的业务,用单一的选路和分组装箱方案往往会造成资源利用率不高、成本开销过高等问题。因此,我们需要根据业务的具体需求以及网络的环境,为每个业务提供特定的链路选择,以满足不同业务的需求,同时实现网络资源分配的最优化。针对每个业务,我们将考虑业务的业务量(业务的大小),对时间延迟、带宽等不同因素的需求,在已有网络中寻找最适合该业务的链路进行多层分组、装箱、传输。
(1)有关多层切片
①物理层资源切片:这层切片可用于物理资源的切分,比如网元、端口、链路。可根据需求,将一个实际的物理网元划分为多个逻辑网元分给某个用户,也可将多个物理网元划归为一个逻辑网元分给客户,用户的拓扑感知可以与实际的物理形态剥离。
② L1层管道切片:用于如OTN等刚性管道的切分,L1层管道的特性决定了端到端的超低时延,以及管道间的带宽彼此之间互不干涉。
③ 用户业务层网络切片:该切片完全与租户及业务类型绑定,实现用户或特定类型业务间的相互隔离。
(2)有关分组与装箱过程
波分复用技术(wavelength-division multiplexing, WDM)是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束,沿着单根光纤传输;在接收端再用某种方法,将各个不同波长的光信号分开的通信技术。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号,每一路信号都由某种特定波长的光来传送,这就是一个波长信道。
通过建立跨三层映射模型,针对较底层的分组虚拟容器(visual capacitor)大小,能够根据业务的具体情况,将网络边界的各类业务适配进底层的虚拟容器,实质是使各类业务信号与各类虚拟容器信号的速率相同步。根据本模型,我们可以映射得到业务在各层分组封装的解决方案,实现网络环境的全局优化。 其中,在本模型中,不考虑最高层的粒度,虚拟容器分别位于下两层,分别为ODU,WDM技术划分的不同波长的光载波。
(3)网络与业务的互适应
针对现有的网络环境,我们需要考虑网络资源的利用率,网络环境的开销,以及链路的堵塞程度等因素,为寻找到能够优化网络的传输链路。总而言之,整个过程是在寻求业务与网络之间彼此了解,找到满足并优化双方需求的解决方案。
(4)算法的主要原理
算法主要分为两部分:
①第一部分,给出以概率表示的可选路径集。寻求网络对特定业务提供特定传输路线决策倾向的算法解释。找出一组所选概率较高的路径作为可选路径集。
②第二部分,在可选路径集中利用遗传算法等算法,根据不同业务的需求,我们对相关因素进行权衡,从而得到目标函数,之后进行筛选得到最佳的分组和选路的解决方案。
本项目在得到实际适合跨三层切片架构的算法的基础上,将进行演示验证系统的搭建,实现跨层控制架构,并对本架构及其切片优化算法进行局部验证。