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近年来,伴随着软件定义网络、云计算以及虚拟化技术的发展,网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)成为研究的热点。NFV是一种极具潜力的技术,将网络功能从昂贵的专用硬件设备上分离出来,并在通用的服务器上用软件实现网络功能。NFV技术能明显降低电信运营商的网络建设成本(capital expenditures,CAPEX)和维护成本(operating expenditures,OPEX),缩短新业务的部署和提供时间,大幅提升传统电信网络的灵活性。然而,NFV技术也面临着挑战,通用的服务器的可靠性不能和电信级设备相提并论。所以本文针对不同的应用场景和优化目标对NFV可靠性进行深入研究。首先,为了提高业务请求的可靠性,第三章提出了专用保护机制,分为专用全节点保护机制(Delicaded-All-Nodes Protection Mechanism,DANPM)和专用单节点保护机制(Delicaded-Single-Node Protection Mechanism,DSNPM),但是提高业务请求可靠性的同时映射成本也会增加。为解决在满足可靠性约束的情况下最小化映射成本问题,本章建立了2个整数规划模型,并设计了DANPM算法和DSNPM算法。通过仿真结果可以得出,相比于DANPM算法,DSNPM算法在计算资源、带宽资源和映射成本上有更好的表现。其次,与第三章形成对比,第四章提出了共享保护机制,分为共享全节点保护机制(Shared-All-Nodes Protection Mechanism,SANPM)和共享单节点保护机制(Shared-Single-Node Protection Mechanism,SSNPM),但是提高业务请求可靠性的同时映射成本也会增加。为解决在满足可靠性约束的情况下最小化映射成本问题,本章建立了2个整数规划模型,并设计了SANPM算法和SSNPM算法。通过仿真结果可以得出,相比于其他算法,SSNPM算法在计算资源、带宽资源和映射成本上有更好的表现。最后,因为NFV环境中存在级联故障的现象,第五章研究级联故障的评估问题,并将其转化成了集合覆盖问题,用基于贪婪集合覆盖算法的评估算法进行求解;同时研究减小级联故障影响的服务功能链部署方案,提出了模拟退火部署算法,通过仿真对比发现模拟退火部署算法能有效减小级联故障的影响,其性能明显优于最短路径部署算法。