![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法.pdf
《基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第期V o l ,N o 滨州学院学报J o u r n a l o fB i n z h o uU n i v e r s i t y 年月A p r,【工程与技术研究】基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法收稿日期:作者简介:蔡杰锋(),男,福建晋江人,讲师,主要从事数学与应用数学研究.E m a i l:t o n g u e x u e y e a h n e t蔡杰锋(闽南理工学院 信息管理学院,福建 泉州 )摘要:针对虚拟网络切片差异化资源分配不均、资源分配成本较高的问题,引入信任感知安全约束,并结合差异化资源分配业务关键通信约束条件,确定全部业务虚拟网络切片租赁花费最
2、低为目标函数,构建信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法.通过凸优化理论的子梯度算法求解,获取最终的虚拟网络切片差异化资源分配结果.结果表明,采用该算法获得的虚拟网络请求接收率和物理网络映射收益较高,满足了切片租赁的总花费目标.该算法能够实现虚拟网络切片差异化资源分配.关键词:虚拟网络;网络切片;信任感知;差异化资源中图分类号:T P 文献标识码:AD O I:/j c n k i 虚拟网络切片作为 G网络的重要组成部分,主要包括核心子切片、无线子切片、承载子切片,可实现在相同硬件基础设施上多个虚拟端与端网络的共享服务.各网络切片作为独立的虚拟网络 ,按照 G业务需求配置对应网络服务,可有效
3、提高网络资源的利用率.网络状态具有动态性,在虚拟网络切片内利用静态分配方法,会出现资源分配不均的问题,一旦其中一个网络切片出现资源分配错误 ,将直接影响整个网络运行,因此对虚拟网络切片差异化资源分配至关重要.周兵研究了概率模型的调度方法,该方法通过模型得出观测变量后,求解资源优先度实现调度.郑远鹏等研究了ME C系统中面向网络切片的 C联合资源分配算法,通过构建ME C协作资源分配模型,以效用值最大化为目标,采用该模型求解资源分配值,得出资源分配结果.H o s s a i n等讨论了在无线电接入网络中采用正交频分多址系统进行下行链路通信的网络切片资源分配问题,为了提高各个切片的吞吐量,同时满
4、足高优先级 G切片的约束,提出了一个混合整数非线性规划问题.V i l a l t a等提出了一种协调的网络切片和传输网络虚拟化架构,为未来网络的发展提供了关键的数据和控制平面技术,该架构旨在为传输网络虚拟化提供必要的支持,并研究了网络切片和光传输网络虚拟化架构之间的交互,以实现有效的网络资源编排自动化.以上方法虽然均能实现网络切片资源分配,但未考虑虚拟节点的性能,导致网络执行能力不足,且模型深度大,数据分类效率低,虚拟网络切片资源分配效果一般.对于大规模网络,执行资源分配算法需要大量计算资源,可能导致算法运行时间较长,影响实时性能.在实际应用中,网络切片资源的分配需要在实时环境下进行,而测试
5、数据无法完全反映算法的实时性能表现.因此,本文研究了基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法,旨在解决虚拟网络中资源分配不公平的问题.该算法的优势在于通过对用户的信任度进行感知,可以实现对不同用户的差异化资源分配,从而优化虚拟网络切片实施差异化资源分配效果,提高资源利用率和用户的满意度,优化网络服务质量,并降低资源的浪费和企业的成本.此外,该算法还能够第期蔡杰锋基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法提高网络的安全性,避免恶意用户的入侵和攻击,保护虚拟网络的稳定和安全,为虚拟网络技术的进一步发展提供了理论和实践支持.虚拟网络切片差异化资源分配 虚拟网络切片差异化资源分配算法结构图算法结
6、构图虚拟网络切片由租户控制器、网络服务编排器、运营支撑系统组成,其能够提供多个虚拟端与端网络的共享服务.在服务提供过程中,服务的需求存在一定差异,在资源分配时需满足 差 异 化 的 用 户 需 求,并 保 证 差 异 化 资 源 分 配 的 可 靠性 .基于此,本文将信任感知应用在虚拟网络切片的差异化资源分配中,构建虚拟网络切片差异化资源分配算法,算法结构如图所示.业务请求负责传输各虚拟网络切片用户需求,经负载分析评估虚拟网络切片的缓存数据后得出评估结果,虚拟网络调度器依据该结果,通过构建基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法,对虚拟网络切片各实体实施资源差异化调度.差异化资源分配的信任
7、感知安全约束将信任感知用于虚拟网络切片差异化资源分配,设置某个时间段虚拟节点、物理节点是安全、可信的,将节点间信任度作为安全约束条件,构建信任感知虚拟网络切片差异化资源分配的算法.为满足网络业务需求,提高网络安全性,降低网络安全成本,通过该算法可实现节点映射,完成虚拟网络切片差异化资源分配.将信任度等级和信任需求作为判断资源通信节点间信任关系标准 ,通过信任度估算得出某节点信用度值,当信任度值等级越大、节点之间的信任度越高时,将该节点作为映射节点,这样可提高差异化资源分配效率.虚拟网络切片差异化资源分配过程需满足以下个信任度安全约束:()虚拟节点信任度需低于对应物理节点上其他节点的信任度等级;
8、()虚拟节点信任度等级需高于对应物理节点和其他虚拟节点的信任度需求.基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法,通过节点资源能力指标评价节点重要程度,该指标定义如下.定义节点C P U资源R A(q)c p u(q).其中,当qqi时,q为物理节点;当qqj时,q为虚拟节点.c p u(qi)为物理节点qi可用的C P U资源;c p u(qj)为虚拟节点qj的C P U资源.物理节点和虚拟节点的资源能力值中,物理节点的资源能力值越大,说明物理节点越重要,表示该节点切片可用资源较多,可提高资源分配效率;虚拟节点资源能力值越大,表示切片资源分配越复杂,需优先分配.定义度中心性D C(qi)表示
9、与节点衔接链路宽带的总和,D C(qi)lL(qi)b(l)b(l).其中,b(l)描述虚拟链路l的可用宽带,L(qi)为物理节点qi的邻接链路集合,b(l)为物理链路l的可用宽带.度中心性越大,表明该节点通信能力高,在虚拟网络切片差异化资源分配中占重要位置.定义接近度中心性为C C(q)q(q)di j.其中:当q是虚拟节点时,则(q)QV为虚拟节点;当q是物理节点时,(q)QS为物理节点.di j为节点qi、qj间的最短路径跳数,当ij时,di j,节点重要程度与接近度中心性成正比.当节点的接近度中心性越大时,代表该节点在网络中越重要.以约束条件中深度感知节点中心性的个指标为重要性评价属性
10、,依据重要度利用多属性决策分析方法对节点实施排序后,再依据排序结果对网络节点实施节点映射,以提高虚拟网络切片差异化资源分配滨州学院学报第 卷效率.综上所述,物理节点信任度与资源分配成本之间呈现正比例关系.虚拟网络切片差异化资源分配方法信任感知虚拟网络切片差异化资源分配算法是在满足深度信任安全约束条件和业务关键通信指标情况下,以最小化全部业务虚拟网络切片租赁费用为目标,实现虚拟网络切片资源差异化分配.设k,K为不同数量的资源块;m,M为需要分配业务类型的索引变量;业务gm,k为m在k上信道增益用;pm,k为k对业务m进行发送时的发送功率(包含电压、电流等信息);cm为单位计算资源租赁价格;对业务
11、n实行处理时,Cm为所需的虚拟化资源;xm,k为k分配至m的指示变量;f为频率;fk为资源块频率.虚拟网络业务m的虚拟网络切片租赁费用为mkcmCmfkxm,k.按照节点信任度等级和信任需求以及差异化资源分配业务通信约束条件,确定全部业务虚拟网络切片租赁花费最小为差异化资源分配的目标函数m i nxm,k,pm,k,Cmc o stMmKkfkxm,kCmcm的约束条件为Kkxm,kl o g(gm,kpmk)Cm tm,MmCmC,Kkpm,kPm.()式中:xm,k为离散变量,且xm,k,;tm为时延指标值;C为服务器总资源量;Pm为端口总功率.为了保证信任度,对C P U资源进行约束,约
12、束条件为 xijc p u(qi)c p u(qj),xijd i s(l o c(qi),l o c(qj)D(qi).式中:c p u(qi)为物理节点的C P U资源,c p u(qj)为虚拟节点的C P U资源;d i s(l o c(qi),l o c(qj)为qi到qj的欧式距离.节点信任度安全约束条件为xijt r d(qi)m i nqh(qi)t r l(qh),xijt r d(qj)t r l(qi),xijt r d(qi)t r l(qj).式中,t r d(qi)、t r l(qi)分别为底层物理节点信任度需求和等级,t r l(qh)为其他节点信任度等级,t r
13、d(qj)、t r l(qj)分别为底层虚拟节点信任度需求和等级,(qj)为qj节点集合,qh为(qj)的其他节点.为求解目标函数最优值,令wm,kpm,kxm,k资源最优值表达式为CmKkxm,kl o g(gm,kpm,k)tm.()式中,pm,k为功率最优值,xm,k为频率资源块分配最优值.由于差异化资源分配目标函数属于组合优化目标,为实现虚拟网络切片差异化资源最优分配,采用能够描述差异化资源需求变化的拉格朗日算子 表示资源分配的目标函数:LMmKk(fkxm,kcm tmxm,kl o g(gm,kwm,kxm,k)(CMmMmxm,kl o g(gm,kwm,kxm,k)Mmm(Pm
14、Kkwm,k)Kkk(Mmxm,k).式中,m,k均为式()的拉格朗日乘子.按照最优解的节点信任度安全约束条件得出第期蔡杰锋基于信任感知的虚拟网络切片差异化资源分配算法Lwm,k,Lxm,k,xm,k,xm,k(,),xm,k.计算上式可获得pm,k最优解:pm,kl nm(cm tmk t)gm,k.()其中,算子 m a x(,).计算式()得出最优资源块分配结果:ma r gm i nmMF(pm,k),xm,k,xm,k,mm,()Sm,k(cm tmk)l o g(gm,kpm,k)fkgm,kpm,kl n(gm,kpm,k).()其中,配置频率资源块k将最小业务分配给F(pm,k
15、),m为业务m的最优分配方式,Sm,k为不同业务类型的最优分配方式.通过式()()得出频率资源块和功率通信资源的最优解(xm,k,pm,k),并依据该结果计算出式()的结果,即可得出差异化资源分配结果.虚拟网络切片的差异化资源分配整体流程分为步:第步,对()k、()、()m实施初始化处理,同时设置i,为迭代循环变量.第步,按照式()()求解出(xm,k,pm,k).第步,按照第步结果和(i)(i)(CMmMmxm,kl o g(gm,kpm,k),(i)m(i)m(pmKkxm,kpm,k),更新拉格朗日算子,使ii.其中,为中拉格朗日函数的步长,为中拉格朗日函数的步长.第步,对(i)k、(i
16、)、(i)n实施判断收敛,如果收敛进行下步,如果未收敛需返回第步继续训练.第步,将(xm,k,pm,k)导入式(),本文通过凸优化理论的子梯度算法求解最优差异化资源分配目标函数Cm,获取虚拟网络切片差异化资源分配结果.实验分析 实验设置为验证本文算法应用性能,选取某地电力 G网络运营商虚拟网络作为实验对象.实验参数见表.表实验参数参数参数取值参数参数取值单位计算资源租赁价格/元信息采集类业务最低时延/s基站计算资源总数/M I P S 移动应用类业务最低传输速率/M b p s 频率资源块总数 移动应用类业务最低时延/m s 电网控制类业务最低传输速率/M b p s通信终端发送总功率/d B
17、 m 电网控制类业务最低时延/m s 频率资源块租赁价格/(元频率资源块)信息采集类业务最低传输速率/k b p s 该运营商的业务有种类型,运营商期望全部业务的虚拟网络切片总花费低于 万元.其中电网控制类业务电力通信接入系统网络的母线电压为 k V,电流 A.该运营商共建设个虚拟网络切片,虚拟网络切片用户数为 个,待分配资源数量 G B.实验中利用G T I TM拓扑生成器生成网络请求,物理节点数量为 个,虚拟节点数量为 个,物理节点位置坐标服从,分布,虚拟位置坐标服滨州学院学报第 卷从,分布.节点的信任度等级取值,指标权重为/,位置距离约束量为.实验结果分析在信任度等级分别为 级、级、级时
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 信任 感知 虚拟 网络 切片 异化 资源 分配 算法
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。