面向弹性光纤无线网络的网络切片问题研究

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近年来,5G通信系统发展迅猛,且带宽需求高的应用数量迅速增长。混合光纤无线(Fiber-Wireless,Fi-Wi)接入技术被视为有潜力的下一代接入网络,其有望缓解日益增加的带宽压力并应对各种无处不在的业务请求带来的挑战。Fi-Wi网络技术为用户提供了建立高质量连接的可能性,同时保证了网络灵活性和经济性。然而,由于Fi-Wi网络的光与无线子网之间存在网络结构和资源类型异构现象,该异构网络的整体管理和优化存在难度。因此,如何消除无线网络和光纤网络之间的物理结构等差异具有重要意义。本文考虑在异构Fi-Wi网络中采用网络切片技术,其不仅能差异化地完成专有服务供给,还能隐藏物理网络的一些基本特征以实现异构网络全局最优网络管理。研究围绕面向弹性Fi-Wi网络的网络切片问题展开,并选择以混合Fi-Wi网络作为接入网和弹性光网络作为核心传输网络组成的端到端混合弹性Fi-Wi网络作为物理网络架构。首先,研究端到端混合弹性Fi-Wi网络上异构多域之间进行长距离传输的业务场景中存在的多域路由与异构网络资源分配问题。针对该问题,使用多路径路由策略,并在有线网络资源和无线网络资源约束下实现相邻接入段资源共享分配。据此,构建了光网络单元(ONU)共享的异构多域多路径路由启发式算法。仿真结果表明,启发式算法在异构网络中考虑到了无线子网对于端到端多域网络的容量瓶颈限制,并且有效地降低网络带宽阻塞率。其次,研究基于端到端混合弹性Fi-Wi网络动态网络切片问题。针对该问题,提出了关注于网络切片全生命周期的混合弹性Fi-Wi网络动态切片管理机制,其能根据不断变化的流量状态实现差异化切片嵌入和对分配给每个网络切片的虚拟资源的动态隔离。该机制包含切片初始化创建时的网络切片虚拟化嵌入、基于预测的网络片在线重配置、片内多路径路由和资源共享分配策略。为此,本文设计了具有片内多路径路由与共享资源分配的基于预测的动态切片算法。仿真结果通过两个阶段的性能比较,表明基于预测的动态切片更适应于动态变化的网络场景,并能为更多的网络服务提供足够的带宽容量。网络片内的多路径路由和共享相邻子网络片资源的策略能进一步提高异构网络的网络资源利用率。因此,该方法是面向弹性Fi-Wi网络进行灵活网络切片的有效解决方案。
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