برنامه ریزی بهینه شبکه تحویل محتوای مجازی تحت تقاضای ترافیک نامشخص

Optimal Planning of Virtual Content Delivery Networks under Uncertain Traffic Demands

چکیده

1 مقدمه

2 کار مرتبط

3 توزیع بهینه محتوا در NFV

4 نتایج عددی

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

شبکه های توزیع محتوا (CDN ها)، به عنوان یکی از پرکاربردترین شبکه ها شناخته شده اند که در آنها، پارادایم نوظهور مجازی سازی توابع شبکه (NFV) از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت، مجازی سازی انعطاف پذیری را افزایش می دهد زیرا تخصیص منبع گره های CDN مجازی بر حسب نیاز، می تواند تغییرات درخواست ترافیک ناگهانی را تطبیق دهد. با این وجود، مواردی وجود دارد که در آنها، برنامه های فیزیکی هنوز باید در اولویت قرار گیرند. بنابراین، ما یک معماری ترکیبی را بین دو راهکار متصور می شویم که با آن می توانیم از مزایای هر دو راهکار بهره ببریم. بر اساس این دلایل، در این مقاله یک مدل برنامه ریزی احتمالی دو مرحله ای را ارائه می نماییم که اپراتورهای CDN می توانند از آن برای محاسبه تصمیم برنامه ریزی شبکه بلند مدت، بکارگیری برنامه های CDN فیزیکی در شبکه و/یا منابع لیزینگ برای گره های CDN مجازی در مراکز داده بهره ببرند. یافته های کلیدی حاکی از آن هستند که در طیف گسترده ای از گزینه های قیمت گذاری و پروفایل های ترافیک، NFV می تواند به طور قابل توجهی هزینه های شبکه را کاهش دهد تا اپراتورهای شبکه خدمات توزیع محتوا را ارائه نمایند.

2 کار مرتبط
در این بخش، ما ادبیات مرتبط با مجازی سازی توابع شبکه (بخش 2.1)، شبکه های توزیع محتوا (بخش 2.2) و تکنیک های بهینه سازی احتمالی (بخش 2.3) را بررسی خواهیم کرد.

2-1 مجازی سازی توابع شبکه
     یکی از پارادایم های توانمند ساز که موجب افزایش قابل توجه حالت دینامیکی شبکه های مخابراتی می شود مجازی سازی توابع شبکه است (NFV) (5) که در نظر سنجی های اخیر مورد بحث و بررسی قرار گرفته است (7، 8، 9، 10، 11). در واقع، ارائه کنندگان خدمات و اپراتورهای شبکه با چالش های روز افزون برای طراحی و پیاده سازی قابلیت های جدید شبکه، پس از تغییرات سریع در اپراتورهای تلکام و اینترنت مواجه هستند (12).

     برای پشتیبانی از پارادایم مجازی سازی شبکه، یکی از مشکلاتی که باید حل شود یافتن نگاشت میان مجموعه ای از درخواست ها برای منابع شبکه مجازی و زیر ساخت فیزیکی متناسب با آنها می باشد. این کار سبب می شود که شرایط لازم در گره ها و لینک ها برآورده شوند (13). این مسئله، ادغام شبکه مجازی (VNE) نام دارد و از نوع ان پی سخت است زیرا قابلیت کاهش به یک مسئله جدا ساز چند راهه را دارد (14). VNE توجهات زیادی را به خود جلب کرده است و بر اساس آن، الگوریتم های ابتکاری مختلفی پیشنهاد شده اند (15، 16، 17، 18).جری و همکارانش در (15)، یک تکنیک تولید ستون را همراه با گرد کردن ابتکاری برای کشف مطلوب ترین ادغام با ظرفیت فیزیکی محدود زیر ساخت ارائه کردند. تکنیک های گرد کردن تصادفی و قطعی توسط چادهوری و همکارانش در (16) مورد استفاده قرار گرفتند. در این پژوهش، آنها نگاشت لینک مجازی را با طراحی یک گراف تکمیلی برای پشتیبانی موثر از محدودیت های محل گره تسهیل کردند. چنگ و همکارانش در (17)، مرحله نگاشت گره را با الگوریتم حریصانه حل کردند: رتبه بندی بالاتر به گره هایی اعطا شد که منابع اضافی بیشتری داشتند و از محل های بهتر در شبکه برخوردار بودند.