Erőforrás Foglaló Algoritmus MANO Architektúrához

OData támogatás
Konzulens:
Megyesi Péter Zoltán
Távközlési és Médiainformatikai Tanszék

Napjainkban a távközlési hálózatok és ezáltal a mobilhálózati rendszerek fejlődésére is hatalmas igény mutatkozik. Ezt a szolgáltatók próbálják is kiszolgálni, de a hálózati teljesítmény növelése és az új szolgáltatások megvalósítása rendkívül költséges és időigényes folyamat, mivel jelenleg a hálózati funkciókat (pl. kapcsoló, útvonalválasztó, tűzfal, mobil hálózati vezérlők, stb.) egy-egy speciálisan e célra tervezett hardver eszköz látja el. Ez a meglehetősen statikus megvalósítás évtizedek óta működőképes volt, de elkerülhetetlen következménye a hosszú termék ciklus, az erőforrások alacsony kihasználtsága, a lassú fejlesztés és a speciális, drága hardverek. Továbbá a jelenleg még csak fejlesztés alatt álló ötödik generációs mobilhálózati rendszer számos új igényt fogalmaz meg az őt kiszolgáló hálózattal szemben: gyors szolgáltatás indítás, költséghatékony működés, rugalmas erőforrás kiosztás, jelentősen megnövekedett eszközszám kezelése, stb. Az említett problémák kiküszöbölésére és az új kihívások leküzdésére egy teljesen új technológia jelenti a megoldást, ez pedig a hálózati funkciók virtualizálása (Network Function Virtualization, NFV). Ennek célja, hogy az eddigi céleszközöket kiváltsa, és az általuk megvalósított hálózati funkciók feladatait szoftverben valósítsa meg. Ennek előnye, hogy a szoftver általános hardveren is alkalmazható, illetve lehetőség van a futtatás helyének tetszőleges módosítására a hálózat aktuális forgalma alapján. Az NFV alkalmazásához szükség van arra, hogy a fizikai erőforrások egy dinamikusan programozható hálózatban (Software Defined Networking, SDN) helyezkedjenek el. Ezen technológiák együttes alkalmazásával már biztosítani tudjuk a fentebb megfogalmazott igényeket.

Ahhoz, hogy a különböző NFV-ket egy egységes rendszerben lehessen kezelni, az ETSI szabványosította a MANO (NFV Management and Orchestration) architektúrát. Ez látja el a felügyelő, vezérlő és menedzselő szerepet, továbbá azokat a döntéseket is neki kell meghoznia, hogy az egyes hálózati funkciót pontosan melyik hardveren futtassa a rendszer. Ahhoz, hogy képes legyen gyorsan és hatékonyan leképezni a fizikai erőforrásokra az egyes hálózati funkciókat, szüksége van egy speciális algoritmusra, ami biztosítja a források optimális kihasználását és elég gyors ahhoz, hogy még a következő szolgáltatási igény beérkezése előtt elvégezze a szükséges számításokat és így időben képes legyen a beérkező igények megvalósítására a valós fizikai eszközökön. A jelenlegi megoldások nem tökéletesek ezen két feltétel egyidejű teljesítésében, mert létezik ugyan gyors "online" algoritmus a probléma megoldására, de a mostani megvalósítások nem adnak optimális leképezést. Ezenkívül léteznek úgynevezett "offline" algoritmusok is, melyek közel tökéletes leképezést képesek biztosítani, de az online algoritmusokkal ellentétben, nagy számú igény és összetettebb hálózati infrastruktúra esetén a futási idejük jelentős mértékben megemelkedik.

Szakdolgozatomban a munkám során létrehozott "hibrid" algoritmust mutatom be, amely a fent említett feltételeket egyidejűleg teljesíti az online és az offline működés kombinálásával. A megvalósítás során célom volt az, hogy egy olyan algoritmust készítsek, amely egyrészt hosszú távon a lehető legtöbb igényt képes kiszolgálni, másrészt az újonnan beérkező kérést gyorsan, akár néhány másodperc alatt hozzá tudja rendelni az erőforrásokhoz, ami lehetővé teszi a szolgáltatás létrehozási idő drasztikus csökkentését. A javasolt algoritmus teljesítményét kiterjedt szimulációs helyzetekben teszteltem és összehasonlítottam azt az online és offline eljárásokkal.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.