多模态电力物联网时延敏感业务编排优化研究

作     者：王雅倩 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：周振宇

授予年度：2023年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：多模态电力物联网 网络功能虚拟化 软件定义网络 业务编排 VNF嵌入 

摘      要：多模态电力物联网采用先进、可靠、稳定、高效的多模态通信技术及系统实现电力通信全覆盖,支撑电力物联网业务的安全、可信、灵活接入。但随着电力物联网网络服务流量的不断增长,需要通过不断部署和更新网络设备以满足多样化的电力物联网业务需求。然而,传统网络功能的实现需要专用的网元设备来完成,软硬件高度耦合无法满足电力物联网时延敏感业务通信服务质量需求。软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)为电力物联网业务编排提供了可能性。本文首先考虑多模态电力物联网通信介质的异质性以及电磁干扰的影响,通过融合SDN和NFV优势,构建基于SDN/NFV的多模态电力物联网业务编排架构,满足定制化需求。其次,将服务功能链(Service Function Chain,SFC)中虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)嵌入问题建模为一定约束下通过优化VNF嵌入和虚拟链路映射实现服务总时延最小化问题。再次,将优化问题转化为VNF与物理节点的多阶段多对一匹配问题,并提出基于升价匹配的多阶段多对 一 VNF 嵌入(Pricing Matching-Based Multi-Phase Many to One VNF Embedding,PMVE)算法,在每个阶段实现不同SFC链上排序相同的VNF集合与物理节点集合间的匹配,从而最小化业务服务总时延。最后,本文证明了所提出的PMVE算法的可行性和有效性,仿真结果表明,相较于不含价格的匹配算法和基于全局资源容量的启发式算法,所提算法的业务服务总时延分别降低了 22.09%和39.53%,能够保障多模态电力物联网时延敏感业务需求。