本發(fā)明屬于NFV業(yè)務鏈網絡技術領域，具體涉及一種基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法。

背景技術：

近幾年來，隨著互聯網信息技術的高速發(fā)展，傳統網絡架構在可擴展性、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當今新需求和新創(chuàng)新的驅動。傳統網絡暴露出的諸多弊端使得網絡構架的變革勢在必行。而網絡功能虛擬化(Network Function Virtualization，NFV)架構的提出旨在不損失系統的高可靠性前提下改變傳統封閉低效的網絡。

NFV的基本概念是先把計算機集群虛擬化并在其上構建虛擬機，然后把相關網元運行在虛擬機內。NFV通過使用x86等通用型硬件如x86和虛擬化技術來承載更多功能的軟件應用以便降低網絡的設備成本。由于NFV中硬件和軟件的分離以及其功能可抽象化，網絡設備的功能不再依賴于專用的硬件，相關資源可靈活分配共享，實現新業(yè)務的快速開發(fā)及部署，并基于實際業(yè)務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。NFV基于其特性，為運營商未來網絡結構的搭建和業(yè)務的部署提供了巨大的支撐能力，其中尤其是相關的NFV業(yè)務鏈(service function chaining)技術，可靈活地固定和移動網絡中的網元及相關的網絡功能，如防火墻、服務網關、深度分組檢測、PDN網關等，并以虛擬化網絡功能(Virtualization Network Function，VNF)的形式進行部署，可以快速形成各類強大的網絡業(yè)務處理引擎。NFV業(yè)務鏈是一個有序的由VNF組成的集合，用戶流量按指定的路由策略依次通過多個虛擬化VNF以實現不同網絡業(yè)務的按需處理(如不同套餐的用戶流量通過不同的VNF組成的集合)。NFV業(yè)務鏈中的VNF運行在通用服務器上的虛擬機環(huán)境中，各通用服務器之間的虛擬化網絡功能又組成不同的虛擬化網絡，這種高度可伸縮性電信業(yè)務處理架構保證了虛擬化網絡功能的靈活加載能力和快速調整能力。

然而，在擁有許多NFV業(yè)務鏈的網絡中，隨著VNF布置策略的不同，網絡成本(如VNF的部署成本，運營成本)以及服務性能(如總端到端時延，總帶寬消耗)也將不同。布置策略包括在眾多NFV節(jié)點中確定VNF具體布置位置以及分配各類型業(yè)務鏈中每個VNF之間的數據率(data rate)。為了驗證所用布置策略是否合理(或者說評估該布置策略下的網絡)，需要一種評估方法對布置VNF后的網絡進行評估。由于服務性能的指標(如總端到端時延和總帶寬消耗)往往屬于不同量綱和數量級，很難使得在綜合考慮多種性能指標的條件下去評估網絡的服務性能。這就導致現有的評估方法有的只考慮了單一的服務性能指標(如僅僅考慮網絡的總端到端時延等等)，有的則利用加權聚合的方式把不同指標整合成一個總指標去加以考慮。前者缺乏一般性，而后者在加權過程中的權重設定又帶有一定的主觀性。同時現有的評估方法多數只強調了網絡的服務性能，而沒有考慮網絡的成本(如布置VNF成本，運營成本)。因此，現有的多數評估方法很難綜合地、客觀地去評估一個NFV業(yè)務鏈網絡。

技術實現要素：

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NFV業(yè)務鏈網絡的評估方法。該評估方法把服務性能中的各項指標轉換成不同類型的開銷并進行累加，使得能在綜合考慮多種指標的情況下對網絡進行評估。同時為了更貼近實際，該評估方法又考慮了網絡成本，也就是說，該評估方法最終根據由各服務性能指標轉換成的開銷和網絡成本開銷累加所得的總開銷來評估布置策略的優(yōu)劣性。

本發(fā)明所述的一種基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法，該方法至少包括如下的步驟(考慮到一般性，以下是服務性能指標為網絡的總端到端時延和總帶寬消耗時的步驟，可根據實際情況和需要增添服務性能指標)：

步驟1、確定已知量，它們分別是：網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈類型、各類型業(yè)務鏈所需的數據率、網絡中需要布置的所有VNF類型、布置單個各類型的VNF所需成本、單個各類型VNF占用單位數據率時的開銷、占用單位帶寬時的開銷、單位時延所帶來的懲罰開銷以及各節(jié)點間鏈路時延；

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

步驟3、根據步驟1中的布置單個各類型的VNF所需成本，計算總布置開銷；

步驟4、根據步驟1中的單個各類型VNF占用單位數據率所需成本以及步驟2中的得到的各類型VNF所占用的總數據率，計算總運營開銷；

步驟5、根據步驟1中的占用單位帶寬時所需成本以及步驟2中的各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF之間的路徑跳數、各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF之間的數據率，計算總帶寬消耗開銷；

步驟6、根據步驟1中的單位時延所帶來的懲罰成本、各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF間的鏈路時延以及步驟2中的各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF之間的數據率，計算總時延懲罰開銷；

步驟7、根據步驟3、4、5、6中得到的總布置開銷、總運營開銷、總帶寬消耗開銷、總時延懲罰開銷，計算最終總開銷；

步驟8、根據步驟7得到最終總開銷，評估該布置策略下的NFV業(yè)務鏈網絡。

作為優(yōu)選，步驟3中的總布置開銷的計算，其步驟為：

步驟3(1)：設網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網絡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)務鏈c_k中同一類型VNF的個數為布置單個q_x所需的成本為

步驟3(2)：根據公式計算總布置開銷S_capex。

作為優(yōu)選，步驟4中的總運營開銷計算，其步驟為：

步驟4(1)：設網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網絡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q_x占用單位數據率時的開銷為各類型q_x所占用的總數據率為

步驟4(2)：根據公式計算總運營開銷S_opex。

作為優(yōu)選，步驟5中的總帶寬消耗開銷的計算，其步驟為：

步驟5(1)：設網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網絡中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、占用單位帶寬時的開銷為α、各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的路徑跳躍數為各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的數據率為業(yè)務鏈c_k中同一類型VNF的個數為

步驟5(2)：根據公式計算總帶寬消耗開銷S_bandwidth。

作為優(yōu)選，步驟6中的總時延懲罰開銷的計算，其步驟為：

步驟6(1)：設網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈集合為C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網絡中需要布置的所有不同類型的VNF集合為Q＝{q_x|x＝1,2,...,X}、單位時延所帶來的懲罰開銷為β、各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的鏈路時延為各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的數據率為業(yè)務鏈c_k中同一類型VNF的個數為

步驟6(2)：根據公式計算總時延懲罰開銷S_delay。

作為優(yōu)選，步驟7最終總開銷的計算，其步驟為：

步驟7：根據公式S_total＝S_capex+S_opex+S_bandwidth+S_delay計算最終總開銷S_total；

本發(fā)明的基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法，首先利用所給的NFV業(yè)務鏈網絡確定已知量，然后分析其布置策略，提取組成各類型業(yè)務鏈的NFV節(jié)點并得到各種決策量再分別計算總布置開銷、總運營開銷、總帶寬消耗開銷以及總時延懲罰開銷。最后將四種開銷進行求和得到最終總開銷并根據最終總開銷來評估該布置策略下的NFV業(yè)務鏈網絡。本發(fā)明提出的基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法把服務性能中的各項指標轉換成不同類型的開銷并進行累加，使得能在綜合考慮多種指標的情況下對網絡進行評估。同時，評估方法又考慮了網絡成本，使其更符合實際。

附圖說明

圖1為本評估方法的總體流程框圖。

圖2為NFV節(jié)點網絡及NFV業(yè)務鏈的示意圖；

圖3a為在圖2網絡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)務鏈的節(jié)點的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法，包括以下步驟：

步驟1：根據所給的NFV節(jié)點網絡以及NFV業(yè)務鏈，如圖2所示，確定已知量，具體有：網絡中需要實現的所有業(yè)務鏈集合C＝{c_k|k＝1,2,...,K}、網絡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)點集合V＝{v_n|n＝1,2,...,N}、布置單個q_x所需的成本單個q_x占用單位數據率時的開銷占用單位帶寬時的開銷α、單位時延所帶來的懲罰開銷β以及各節(jié)點間鏈路時延每個業(yè)務鏈可表示為同時用表示的第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)務鏈的節(jié)點，如圖3b所示，得到各種決策量如各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的路徑跳躍數以及各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的鏈路時延同時根據決策者分配的數據率得到各類型業(yè)務鏈中相鄰VNF和之間的數據率以及各類型q_x所占用的總數據率

步驟3：根據步驟1中的以及下面的公式，計算總布置開銷S_capex。

其中，表示業(yè)務鏈c_k中同一類型VNF的個數。

步驟4：根據步驟1中的步驟2中的以及下面的公式，計算總運營開銷S_opex。

步驟5：根據步驟1中α、步驟2中和以及下面的公式，計算總帶寬消耗開銷S_bandwidth。

步驟6：過高的時延會導致服務質量的降低，而低服務質量會減少網絡的服務收入，這可以變相地認為網絡成本的增加。因此，把時延看作一種懲罰開銷。根據步驟1中β、步驟2中和以及下面的公式，計算總時延懲罰開銷S_delay。

步驟7：根據步驟3、4、5、6中S_capex、S_opex、S_bandwidth、S_delay以及下面公式，計算最終總開銷S_total。

S_total＝S_capex+S_opex+S_bandwidth+S_delay

步驟8：根據步驟7中S_total，并結合實際情況評估該布置策略下的NFV業(yè)務鏈網絡。

本發(fā)明的基于COST模型的NFV業(yè)務鏈網絡評估方法的優(yōu)點在于：本評估方法使用一種通用的COST模型把不同量綱和數量級的服務性能指標轉換成不同類型的開銷，使得能在同時考慮多種服務性能指標的情況下去評估NFV業(yè)務鏈網絡。同時，該評估方法把網絡成本也納入到評估指標中，使得評估方法更為綜合、符合實際。

以上實施例僅為發(fā)明的示例性實施例，不用于限制發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發(fā)明的實質和保護范圍內，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內。